La poudre de minerai de chrome (principalement composée de chromite, contenant du Cr₂O₃·FeO) est devenue un matériau essentiel pour les revêtements de fonderie de précision grâce à sa haute réfractarité, son excellente résistance à la corrosion et sa stabilité thermochimique. Elle permet d’améliorer considérablement la qualité de surface des pièces moulées et de réduire le taux de défauts. Voici une description systématique du principe d’application, des points clés du procédé, de la formulation et des cas concrets :
🔬 1. Principe d’application de base et avantages
Mécanisme anti-adhérence et anti-pénétration du sable
Lorsque la poudre de minerai de chrome entre en contact avec du métal en fusion à haute température (> 1900 ℃), le FeO qu’elle contient sera préférentiellement oxydé pour former une phase spinelle dense (telle que FeCr₂O₄), empêchant le métal en fusion de pénétrer dans les pores du moule en sable, éliminant ainsi l’adhérence mécanique14. Dans le même temps, Cr₂O₃ peut favoriser le frittage et le pelage du revêtement, et le revêtement tombera automatiquement en morceaux après la coulée, réduisant ainsi les coûts de nettoyage.
Stabilité thermique et optimisation du retrait.
Son point de fusion élevé (1890~2100 °C) et son faible coefficient de dilatation thermique confèrent à la poudre de minerai de chrome une stabilité dimensionnelle à haute température, particulièrement adaptée aux pièces moulées épaisses et de grandes dimensions. Son coefficient de stockage thermique supérieur à celui du sable de quartz prolonge la solidification du métal en fusion, améliore l’effet de retrait et réduit les défauts de retrait.
Inertie chimique et effet de protection
Dans le sable de résine contenant de l’azote (comme la résine furanique), le revêtement de minerai de chrome peut bloquer la diffusion des éléments N et C dans les pièces moulées, éviter l’augmentation du carbone et les pores sous-cutanés dans les pièces moulées en acier à faible teneur en carbone et améliorer la résistance à la corrosion.
⚙️ 2. Processus d’application et points techniques
Sélection de la granulométrie et application graduée
Particules grossières (80~280 mesh) : en tant qu’agrégat réfractaire, elles améliorent la capacité à résister au récurage du métal en fusion et sont utilisées dans les points chauds des grandes pièces moulées.
Poudre ultrafine (> 320 mesh, représentant 15 à 20 %) : remplit les pores du revêtement, améliore la densité et est utilisée pour les pièces moulées en acier avec des exigences de blindage élevées.
Adaptation du support de peinture
Peinture à l’eau : taux de suspension jusqu’à 98 % (24 h), émission de gaz ≤ 16 ml/g (1 000 ℃), adaptée aux scènes nécessitant un séchage à basse température comme la mousse perdue, et la température de séchage doit être contrôlée à 40 ~ 60 ℃ pour éviter la déformation de la mousse.
Peinture à base d’alcool : taux de suspension ≥ 95 % (8 h), sèche immédiatement après l’allumage, convient à une production rapide, mais le taux de volatilisation de l’éthanol doit être contrôlé pour éviter les fissures.
Optimisation synergique des formules
Charges composites : combinées avec de la terre de diatomées, de la vermiculite, etc. (comme la formule brevetée : chromite 65~85% + terre de diatomées 15~20%), améliorent la perméabilité à l’air et réduisent la température de frittage.
Système de liant : le collage composite (tel que l’éthylcellulose + résine phénolique) est utilisé pour prendre en compte à la fois la résistance à basse température et la céramisation à haute température (le tripolyphosphate de sodium favorise le frittage).
Additifs fonctionnels : ajouter de la poudre de Fe₂O₃ (1 à 3 %) pour favoriser la formation d’un film d’oxyde et améliorer la pelabilité ; acide stéarique (0,1 à 0,15 %) pour améliorer le nivellement.
📊 3. Conception de la formule et optimisation des performances
Voici une formule typique de revêtement en poudre de minerai de chrome et une comparaison des performances :
Tableau : Comparaison des performances des revêtements en poudre de minerai de chrome à base d’eau et à base d’alcool
Composant/performance Revêtement à base d’eau Revêtement à base d’alcool Fonction
Rapport de poudre de minerai de chrome 50~70% (plus grossier que 280 mesh) 60~80% (280~325 mesh) Squelette réfractaire, anti-pénétration
Agent de suspension Bentonite à base de lithium (3~6%) Bentonite organique (2~4%) Anti-sédimentation, maintient l’uniformité
Liant Sol de silice (2~3%) Résine phénolique (3~5%) Améliorer la résistance du revêtement
Taux de suspension (24h) ≥98% ≥95% (8h) Stabilité au stockage
Génération de gaz (1000℃) ≤16 ml/g ≤19 ml/g Réduire les défauts de pores
Résistance aux fissures (1200℃) Chauffage rapide pendant 2 minutes sans fissures Identique à gauche Empêcher le métal liquide de pénétrer dans les fissures
🧪 IV. Points clés du contrôle qualité
Contrôle de la stabilité de la suspension : Empêcher la précipitation par des épaississants (tels que CMC 0,15~0,5%) et des agents thixotropes (tels que nano-SiO₂), et le taux thixotrope doit être > 30% pour assurer l’uniformité du revêtement24.
Réglage du pelage par frittage : ajouter du flux (carbonate de lithium 0,3 à 0,5 %) pour faire fondre modérément le revêtement à la température de coulée afin de former une couche vitreuse et facile à peler.
Protection de l’environnement et sécurité : des équipements de ventilation et de dépoussiérage sont nécessaires (la poussière de minerai de chrome est nocive) et les eaux usées contenant du Cr doivent être neutralisées.
🏭 V. Scénarios d’application et effets typiques
Grandes pièces moulées en acier (supports, pignons)
Après l’utilisation d’un revêtement composite en poudre de minerai de chrome, le taux d’adhérence du sable est réduit à < 3 %, la rugosité de surface après grenaillage est Ra ≤ 12,5 μm et l’écriture manuscrite est claire et ne manque pas de chair (par rapport aux pièces non revêtues Ra ≥ 25 μm).
Le revêtement en fonte à haute teneur en chrome (plaque de revêtement, tête de marteau)
avec de la poudre composite nano FeCr₂O₄ (15~20%) peut augmenter la dureté de surface des pièces moulées de près de 3 fois (HV 800→2200) et prolonger la durée de vie de 2 fois.
Pièces en acier allié de précision
Après application dans un moule en sable de résine furanique, la porosité sous-cutanée est réduite de 8 % à 0,5 %, et l’augmentation du carbone de l’acier inoxydable à faible teneur en carbone est contrôlée en dessous de 0,02 %
