O pó de minério de crómio (composto principalmente por cromite, contendo Cr₂O₃·FeO) tornou-se um material essencial em revestimentos de fundição de precisão devido à sua elevada refratariedade, excelente resistência à corrosão e estabilidade termoquímica. Pode melhorar significativamente a qualidade da superfície das peças fundidas e reduzir a taxa de defeitos. Segue-se uma descrição sistemática do princípio de aplicação, pontos-chave do processo, desenho da fórmula e casos reais:
🔬 1. Princípio de aplicação principal e vantagens
Mecanismo antiaderente e antipenetração de areia
Quando o pó de minério de crómio entra em contacto com o metal fundido a alta temperatura (> 1900 ℃), o FeO nele contido será oxidado preferencialmente para formar uma fase de espinélio densa (como FeCr₂O₄), impedindo que o metal fundido penetre nos poros do molde de areia, eliminando assim a aderência mecânica14. Ao mesmo tempo, o Cr₂O₃ pode promover a sinterização e o descascamento do revestimento, que se desprenderá automaticamente em pedaços após o vazamento, reduzindo o custo de limpeza.
Estabilidade térmica e otimização da contração:
o elevado ponto de fusão (1890 ~ 2100 ℃) e o baixo coeficiente de expansão térmica tornam o pó de minério de crómio dimensionalmente estável a altas temperaturas, especialmente adequado para peças fundidas de grande espessura e grande dimensão. O seu coeficiente de armazenamento de calor é superior ao da areia de quartzo, o que prolonga o tempo de solidificação do metal fundido, potencia o efeito de contracção e reduz os defeitos de contracção/encolhimento.
Inércia química e efeito de blindagem
Na areia de resina contendo azoto (como a resina furânica), o revestimento de minério de crómio pode bloquear a difusão dos elementos N e C nas peças fundidas, evitar o aumento de carbono e poros subcutâneos nas peças fundidas de aço de baixo carbono e melhorar a resistência à corrosão.
⚙️ 2. Processo de aplicação e pontos técnicos
Seleção do tamanho das partículas e aplicação graduada
Partículas grossas (malha 80~280): como agregado refractário, aumentam a capacidade de resistir à corrosão do metal fundido e são utilizadas em pontos quentes de peças fundidas de grandes dimensões.
Pó ultrafino (>320 mesh, representando 15~20%): preenche os poros do revestimento, melhora a densidade e é utilizado para peças fundidas em aço com elevados requisitos de blindagem.
Adaptação do transportador de tinta
Tinta à base de água: taxa de suspensão até 98% (24h), emissão de gás ≤16ml/g (1000℃), adequada para cenas que requerem secagem a baixa temperatura, como espuma perdida, e a temperatura de secagem necessita de ser controlada entre 40~60℃ para evitar a deformação da espuma.
Tinta à base de álcool: taxa de suspensão ≥95% (8h), seca imediatamente após a ignição, adequada para produção a um ritmo acelerado, mas a taxa de volatilização do etanol necessita de ser controlada para evitar fissuras.
Fórmula de otimização sinérgica
Enchimentos compostos: combinados com terra diatomácea, vermiculite, etc. (como a fórmula patenteada: cromite 65~85% + terra diatomácea 15~20%), melhoram a permeabilidade ao ar e reduzem a temperatura de sinterização.
Sistema de ligação: a ligação composta (como a etilcelulose + resina fenólica) é utilizada para ter em conta tanto a resistência a baixa temperatura como a cerâmica a alta temperatura (o tripolifosfato de sódio promove a sinterização).
Aditivos funcionais: adicionar pó de Fe₂O₃ (1~3%) para promover a formação de película de óxido e melhorar a capacidade de remoção; ácido esteárico (0,1~0,15%) para melhorar o nivelamento.
📊 3. Design de fórmulas e otimização de desempenho
A seguir, uma fórmula típica de revestimento em pó de minério de crómio e comparação de desempenho:
Tabela: Comparação de desempenho dos revestimentos em pó de minério de crómio à base de água e álcool
Componente/desempenho Revestimento à base de água Revestimento à base de álcool Função
Proporção de pó de minério de crómio 50~70% (mais grosso que 280 mesh) 60~80% (280~325 mesh) Esqueleto refractário, antipenetração
Agente de suspensão Bentonite à base de lítio (3~6%) Bentonite orgânica (2~4%) Antissedimentação, mantém a uniformidade
Aglutinante Sol de sílica (2~3%) Resina fenólica (3~5%) Melhora a resistência do revestimento
Taxa de suspensão (24h) ≥98% ≥95% (8h) Estabilidade de armazenamento
Geração de gás (1000℃) ≤16 ml/g ≤19 ml/g Reduz os defeitos dos poros
Resistência a fissuras (1200℃) Aquecimento rápido durante 2 minutos sem fissuras Igual ao esquerdo Evita que o líquido metálico penetrar nas fissuras
🧪 IV. Pontos-chave do controlo de qualidade
Controlo da estabilidade da suspensão: Evitar a precipitação através de espessantes (como CMC 0,15~0,5%) e agentes tixotrópicos (como nano-SiO₂), e a taxa tixotrópica necessita de ser >30% para garantir a uniformidade do revestimento24.
Ajuste de descascamento de sinterização: adicione fluxo (carbonato de lítio 0,3~0,5%) para fazer com que o revestimento derreta moderadamente à temperatura de vazamento para formar uma camada vítrea e fácil de descascar.
Proteção ambiental e segurança: São necessários equipamentos de ventilação e remoção de poeiras (a poeira de minério de crómio é prejudicial) e as águas residuais que contêm Cr precisam de ser neutralizadas.
🏭 V. Cenários e efeitos típicos de aplicação
Grandes peças fundidas de aço (suportes, rodas dentadas)
Após a utilização do revestimento composto de pó de minério de crómio, a taxa de adesão da areia é reduzida para <3%, a rugosidade da superfície após o jato de areia é Ra≤12,5μm, e a caligrafia é clara e não apresenta carne em falta (em comparação com as peças não revestidas Ra≥25μm).
Ferro fundido com alto teor de crómio (placa de revestimento, cabeça de martelo)
O revestimento com pó composto por nano FeCr₂O₄ (15~20%) pode aumentar a dureza superficial das peças fundidas em quase 3 vezes (HV 800→2200) e prolongar a vida útil do desgaste em 2 vezes.
Peças de liga de aço de precisão
Após a aplicação no molde de areia de resina furânica, a porosidade subcutânea é reduzida de 8% para 0,5%, e o aumento de carbono do aço inoxidável de baixo carbono é controlado abaixo de 0,02%.
