El polvo de mineral de cromo (compuesto principalmente de cromita, con Cr₂O₃·FeO) se ha convertido en un material clave en los recubrimientos de fundición de precisión gracias a su alta refractariedad, excelente resistencia a la corrosión y estabilidad termoquímica. Puede mejorar significativamente la calidad superficial de las piezas fundidas y reducir la tasa de defectos. A continuación, se presenta una descripción sistemática del principio de aplicación, los puntos clave del proceso, el diseño de la fórmula y casos reales:
🔬 1. Principio de aplicación principal y ventajas
Mecanismo antiadherencia de arena y antipenetración
Cuando el polvo de mineral de cromo entra en contacto con metal fundido a alta temperatura (>1900 ℃), el FeO que contiene se oxidará preferentemente para formar una fase de espinela densa (como FeCr₂O₄), bloqueando la penetración del metal fundido en los poros del molde de arena, eliminando así la adherencia mecánica14. Al mismo tiempo, Cr₂O₃ puede promover la sinterización y el desprendimiento del recubrimiento, y el recubrimiento se caerá automáticamente en pedazos después del vertido, reduciendo el costo de limpieza.
Estabilidad térmica y optimización de la contracción.
Su alto punto de fusión (1890-2100 °C) y su bajo coeficiente de expansión térmica hacen que el polvo de mineral de cromo sea dimensionalmente estable a altas temperaturas, siendo especialmente adecuado para piezas fundidas gruesas y grandes. Su coeficiente de almacenamiento de calor es superior al de la arena de cuarzo, lo que prolonga el tiempo de solidificación del metal fundido, mejora el efecto de contracción y reduce los defectos de contracción.
Inercia química y efecto protector
En arena de resina que contiene nitrógeno (como resina de furano), el recubrimiento de mineral de cromo puede bloquear la difusión de elementos N y C en las piezas fundidas, evitar el aumento de carbono y los poros subcutáneos en las piezas fundidas de acero con bajo contenido de carbono y mejorar la resistencia a la corrosión.
⚙️ 2. Proceso de aplicación y puntos técnicos
Selección del tamaño de partícula y aplicación graduada
Partículas gruesas (malla 80~280): como agregado refractario, mejoran la capacidad de resistir el desgaste del metal fundido y se utilizan en puntos calientes de piezas fundidas de gran tamaño.
Polvo ultrafino (>320 mallas, que representa el 15~20%): llena los poros del recubrimiento, mejora la densidad y se utiliza para piezas fundidas de acero con altos requisitos de protección.
Adaptación del portador de pintura
Pintura a base de agua: tasa de suspensión de hasta 98% (24 h), emisión de gas ≤16 ml/g (1000 ℃), adecuada para escenas que requieren secado a baja temperatura, como espuma perdida, y la temperatura de secado debe controlarse a 40 ~ 60 ℃ para evitar la deformación de la espuma.
Pintura a base de alcohol: tasa de suspensión ≥95% (8 h), se seca inmediatamente después de la ignición, adecuada para una producción de ritmo rápido, pero la tasa de volatilización del etanol debe controlarse para evitar el agrietamiento.
Optimización sinérgica de fórmulas
Rellenos compuestos: combinados con tierra de diatomeas, vermiculita, etc. (como la fórmula patentada: cromita 65~85% + tierra de diatomeas 15~20%), mejoran la permeabilidad al aire y reducen la temperatura de sinterización.
Sistema aglutinante: se utiliza unión compuesta (como etilcelulosa + resina fenólica) para tener en cuenta tanto la resistencia a baja temperatura como la ceramicización a alta temperatura (el tripolifosfato de sodio promueve la sinterización).
Aditivos funcionales: agregue polvo de Fe₂O₃ (1~3%) para promover la formación de una película de óxido y mejorar la capacidad de pelado; ácido esteárico (0,1~0,15%) para mejorar la nivelación.
📊 3. Diseño de fórmulas y optimización del rendimiento
La siguiente es una fórmula típica de recubrimiento en polvo de mineral de cromo y una comparación de rendimiento:
Tabla: Comparación de rendimiento de recubrimientos en polvo de mineral de cromo a base de agua y a base de alcohol
Componente/rendimiento Recubrimiento a base de agua Recubrimiento a base de alcohol Función
Relación de polvo de mineral de cromo 50~70% (más grueso que 280 mallas) 60~80% (280~325 mallas) Esqueleto refractario, antipenetración
Agente de suspensión Bentonita a base de litio (3~6%) Bentonita orgánica (2~4%) Antisedimentación, mantiene la uniformidad
Aglutinante Sol de sílice (2~3%) Resina fenólica (3~5%) Mejora la resistencia del recubrimiento
Tasa de suspensión (24 h) ≥98% ≥95% (8 h) Estabilidad de almacenamiento
Generación de gas (1000 ℃) ≤16 ml/g ≤19 ml/g Reduce los defectos de los poros
Resistencia a las grietas (1200 ℃) Calentamiento rápido durante 2 min sin grietas Igual que el izquierdo Evita que el líquido metálico penetre en las grietas
🧪 IV. Puntos clave del control de calidad
Control de estabilidad de la suspensión: evitar la precipitación a través de espesantes (como CMC 0,15~0,5%) y agentes tixotrópicos (como nano-SiO₂), y la tasa tixotrópica debe ser >30% para garantizar la uniformidad del recubrimiento24.
Ajuste del desprendimiento por sinterización: agregue fundente (carbonato de litio 0,3~0,5%) para hacer que el recubrimiento se derrita moderadamente a la temperatura de vertido para formar una capa vítrea y fácil de desprendimiento.
Protección y seguridad del medio ambiente: Se requieren equipos de ventilación y eliminación de polvo (el polvo de mineral de cromo es dañino) y las aguas residuales que contienen Cr deben neutralizarse.
🏭 V. Escenarios de aplicación típicos y efectos
Piezas fundidas de acero de gran tamaño (soportes, piñones)
Después de utilizar un revestimiento compuesto de polvo de mineral de cromo, la tasa de adhesión de la arena se reduce a <3%, la rugosidad de la superficie después del granallado es Ra ≤ 12,5 μm y la escritura es clara y no le falta carne (en comparación con las piezas sin recubrimiento Ra ≥ 25 μm).
El revestimiento de hierro fundido con alto contenido de cromo (placa de revestimiento, cabeza de martillo)
con polvo compuesto nano FeCr₂O₄ (15 ~ 20 %) puede aumentar la dureza de la superficie de las piezas fundidas en casi 3 veces (HV 800 → 2200) y extender la vida útil en 2 veces.
Piezas de acero de aleación de precisión
Después de la aplicación en un molde de arena de resina de furano, la porosidad subcutánea se reduce del 8% al 0,5% y el aumento de carbono del acero inoxidable con bajo contenido de carbono se controla por debajo del 0,02%.
