أصبح مسحوق خام الكروم (المكون أساسًا من الكروميت، والذي يحتوي على Cr₂O₃·FeO) مادةً أساسيةً في طلاءات الصب الدقيق، نظرًا لارتفاع مقاومته للصهر، ومقاومته الممتازة للتآكل، وثباته الحراري الكيميائي. ويُحسّن هذا المسحوق جودة سطح المسبوكات بشكل ملحوظ، ويُقلل من معدل العيوب. فيما يلي وصفٌ منهجيٌّ لمبدأ التطبيق، والنقاط الرئيسية للعملية، وتصميم الصيغة، وحالات عملية.
🔬 ١. مبدأ تطبيق النواة ومزاياها:
آلية مقاومة التصاق الرمل والاختراق.
عند ملامسة مسحوق خام الكروم للمعدن المنصهر عند درجة حرارة عالية (>١٩٠٠ درجة مئوية)، يتأكسد أكسيد الحديد (FeO) الموجود فيه بشكل تفضيلي لتكوين طور سبينيل كثيف (مثل FeCr₂O₄)، مما يمنع المعدن المنصهر من اختراق مسام قالب الرمل، وبالتالي يمنع الالتصاق الميكانيكي. ١٤. في الوقت نفسه، يُعزز أكسيد الكروم (Cr₂O₃) عملية التلبيد وتقشير الطلاء، ويتساقط الطلاء تلقائيًا بعد الصب، مما يقلل من تكلفة التنظيف.
الاستقرار الحراري وتحسين الانكماش:
بفضل درجة انصهاره العالية (1890-2100 درجة مئوية) ومعامل التمدد الحراري المنخفض، يتمتع مسحوق خام الكروم بثبات أبعادي في درجات الحرارة العالية، وهو مناسب بشكل خاص للأجزاء السميكة والكبيرة من المسبوكات. كما أن معامل تخزين الحرارة فيه أعلى من معامل رمل الكوارتز، مما يُطيل زمن تصلب المعدن المنصهر، ويُعزز تأثير الانكماش، ويُقلل من عيوب الانكماش.
الخمول الكيميائي وتأثير الحماية
في رمل الراتنج المحتوي على النيتروجين (مثل راتنج الفوران)، يمكن لطلاء خام الكروم منع انتشار عناصر N و C في المسبوكات، وتجنب زيادة الكربون والمسام تحت الجلد في المسبوكات الفولاذية منخفضة الكربون، وتحسين مقاومة التآكل.
⚙️ 2. عملية التطبيق والنقاط الفنية
اختيار حجم الجسيمات والتطبيق المتدرج
الجسيمات الخشنة (80~280 شبكة): كمواد تجميعية مقاومة للحرارة، تعمل على تعزيز القدرة على مقاومة تآكل المعدن المنصهر، وتستخدم في البقع الساخنة من المسبوكات الكبيرة.
مسحوق فائق الدقة (>320 شبكة، يمثل 15~20٪): يملأ مسام الطلاء، ويحسن الكثافة، ويستخدم في الصب الفولاذي مع متطلبات الحماية العالية.
تكييف حامل الطلاء
طلاء مائي: معدل تعليق يصل إلى 98% (24 ساعة)، انبعاث الغاز ≤16 مل/جم (1000 درجة مئوية)، مناسب للمشاهد التي تتطلب تجفيفًا بدرجة حرارة منخفضة مثل الرغوة المفقودة، ويجب التحكم في درجة حرارة التجفيف عند 40~60 درجة مئوية لمنع تشوه الرغوة.
طلاء قائم على الكحول: معدل التعليق ≥95% (8 ساعات)، يجف فورًا بعد الاشتعال، مناسب للإنتاج السريع، ولكن يجب التحكم في معدل تطاير الإيثانول لمنع التشقق.
تحسين الصيغة التآزرية
الحشوات المركبة: ممزوجة مع التراب الدياتومي، والفيرميكوليت، وما إلى ذلك (مثل الصيغة الحاصلة على براءة اختراع: الكروميت 65~85% + التراب الدياتومي 15~20%)، تعمل على تحسين نفاذية الهواء وتقليل درجة حرارة التلبيد.
نظام الرابطة: يتم استخدام الرابطة المركبة (مثل إيثيل السليلوز + راتنج الفينولي) مع الأخذ في الاعتبار كل من قوة درجات الحرارة المنخفضة والسيراميك في درجات الحرارة العالية (يعزز ثلاثي فوسفات الصوديوم التلبيد).
الإضافات الوظيفية: أضف مسحوق Fe₂O₃ (1~3%) لتعزيز تكوين طبقة الأكسيد وتعزيز قابلية التقشير؛ حمض الستياريك (0.1~0.15%) لتحسين التسوية.
📊 3. تصميم الصيغة وتحسين الأداء
فيما يلي صيغة نموذجية لطلاء مسحوق خام الكروم ومقارنة الأداء:
الجدول: مقارنة الأداء بين طلاء مسحوق خام الكروم القائم على الماء والقائم على الكحول
المكون/الأداء طلاء مائي طلاء كحولي الوظيفة
نسبة مسحوق خام الكروم 50~70% (أكثر خشونة من شبكة 280) 60~80% (شبكة 280~325) هيكل مقاوم للحرارة، مضاد للاختراق
عامل التعليق بنتونيت قائم على الليثيوم (3~6%) بنتونيت عضوي (2~4%) مضاد للترسيب، يحافظ على التوحيد
المادة الرابطة سول السيليكا (2~3%) راتنج الفينولي (3~5%) تحسين قوة الطلاء
معدل التعليق (24 ساعة) ≥98% ≥95% (8 ساعات) استقرار التخزين
توليد الغاز (1000 درجة مئوية) ≤16 مل/جم ≤19 مل/جم تقليل عيوب المسام
مقاومة التشقق (1200 درجة مئوية) تسخين سريع لمدة دقيقتين بدون تشققات كما هو الحال على اليسار منع السائل المعدني من النفاذ إلى الشقوق
🧪 IV. نقاط رئيسية لمراقبة الجودة
التحكم في استقرار التعليق: منع الترسيب من خلال المكثفات (مثل CMC 0.15~0.5%) والعوامل الثيكسوتروبية (مثل nano-SiO₂)، ويجب أن يكون معدل الثيكسوتروبية >30% لضمان تجانس الطلاء24.
ضبط تقشير التلبيد: أضف مادة التدفق (كربونات الليثيوم 0.3~0.5%) لجعل الطلاء يذوب بشكل معتدل عند درجة حرارة الصب لتشكيل طبقة زجاجية وسهلة التقشير.
حماية البيئة والسلامة: يلزم توفير معدات التهوية وإزالة الغبار (غبار خام الكروم ضار)، كما يجب تحييد مياه الصرف الصحي المحتوية على الكروم.
🏭 V. سيناريوهات التطبيق النموذجية والآثار
المسبوكات الفولاذية الكبيرة (الدعامات، والعجلات المسننة)
بعد استخدام طلاء مركب من مسحوق خام الكروم، يتم تقليل معدل التصاق الرمل إلى <3٪، وخشونة السطح بعد التنظيف بالرمل هي Ra ≤ 12.5 μm، والكتابة اليدوية واضحة ولا تحتوي على لحم مفقود (مقارنة بالأجزاء غير المطلية Ra ≥ 25 μm).
يمكن أن يؤدي طلاء الحديد الزهر عالي الكروم (لوحة البطانة، رأس المطرقة)
باستخدام مسحوق مركب نانوي FeCr₂O₄ (15~20%) إلى زيادة صلابة سطح المسبوكات بنحو 3 مرات (HV 800→2200) وإطالة عمر التآكل بمقدار 2 مرات.
أجزاء سبائك الفولاذ الدقيقة
بعد التطبيق في قالب رمل راتنج الفوران، يتم تقليل المسامية تحت الجلد من 8٪ إلى 0.5٪، ويتم التحكم في زيادة الكربون في الفولاذ المقاوم للصدأ منخفض الكربون إلى أقل من 0.02٪
