锻造合金及脱模剂

铝合金能够成为制造工业的首选不是偶然的。它是地球上矿藏最丰富的金属，而且有极强的抗腐蚀性。铝合金锻件拥有轻量化的竞争优势，又能制成各种不同形状大小的成品，从近百公斤到数吨不等。这为锻造工艺提供了发挥空间，也同时给脱模剂配方设计形成了一定的挑战。

其次，黄铜和钛合金也是主要的非铁锻造工业。黄铜的锻造通常使用机械式的压力机，而黄铜材料较佳的热流动特性，使得工件的复杂造型能够成形。脱模剂就是要促进金属流动而不会累积在模具里，造成工件的缺料现象。一个设计欠妥的脱模剂会造成它在锻造时残留于模具上，最终会影响到锻件的品质。

钛合金具有最佳强度重量比的金属，是较为困难的锻造材料，会造成脱模剂在设计上的很多问题。优良的生物适应性使它成为骨骼复建和植牙的优良材料，同时也广泛应用在航空航天方面，但是它的高成本也抵消了它在强度，密度及抗腐蚀的优势。

Ti-6Al-4V 是一种常用的钛合金，锻造的预热温度是在871-982℃。模具温度在小工件和机械式压力机为203-260℃，而较大工件和油压式压力机则为427-510℃。除了在模具的润滑以外，毛坯预热前的玻璃涂层也必不可少，这可以防止在加热时毛坯过度曝露在氧气和氮气之中。

其他的非铁锻造金属有镁合金，铍合金，钨合金及镍合金。脱模剂的配方在多种非铁锻造金属的应用多有重叠部分。锻造脱模剂在喷涂到模具时，基本上需要在锻造过程中耗尽，以避免残留在模具里。因此，模具温度，毛坯预热温度和脱模剂的稀释倍数都是脱模剂成功与否的要素。

目前市场上存在着品种繁多的锻造脱模剂，但其配方设计大多千篇一律。并没有针对不同合金的特性及锻造工艺而设计，因此在应用中效果往往不能令人满意。而美国MFL(美富路) 水基锻造脱模剂则会对应于不同的锻造合金及不同的应用环境而开发了一系列型号的产品，其中最为称道的是其铝锻造脱模剂及铜锻造脱模剂。

锻造脱模剂的历史

早期的非铁锻造脱模剂主要是由矿物油，含铅添加物加上石墨，铅基添加物，再与石墨混合所组成。矿物油是用来调节这些添加物的粘滞性和浓度。它即使在低温机械式压力机锻打时，也会产生大量的烟雾。若使用在高温油压机上，则产生的烟雾和火焰就会吞没整个工作区。基于健康上的考虑，锻造脱模剂的配方里必需寻找到含铅物的替代物。目前的阻力是来自于替代物的成分没有铅基脱模剂促进金属流动的效果好，或者新脱模剂的气味较为刺鼻。除了设计新无铅脱模剂以外，对工厂操作人员的说明也是必要的。含铅的锻造脱模剂在美国已经全面被取代而绝迹了，但在其它地区的中低端锻造脱模剂里还是存在的。

虽然制造商正努力地将锻造脱模剂对环境和个人健康降低到最小，但油基的化学品仍然会造成烟雾和引起火灾的危险。目前水基石墨锻造脱模剂至少在较小工件和机械式压力机上已经能够取代油基的锻造脱模，而水基超细石墨脱模剂也迅速的广泛地应用在黑色和非铁金属锻造的机械式压力机上。然而非铁金属锻造的要求比黑色金属锻造的要求要来得多，需要额外更多不同的添加物。美国MFL(美富路) 水基 锻造脱模剂产品符合美国最高的行业健康标准，在主要原材料及化学助剂的选择都有着严格的要求。

用在机械式压力机的脱模剂

水基石墨锻造脱模剂仍然是非铁锻造的首选。由于磨擦系数的作用，机械式压力机的速度会降低脱模剂的需求量，而脱模剂通常在水中稀释而调整到合适的浓度。脱模剂的固体成分在润滑机制中的作用十分重要，它通常是石墨，有的时候用二硫化钼或氮化硼，它们的差异则在于价格及颜色。价格昂贵的氮化硼是白色，二硫化钼是黑色，而石墨则因形态而从灰色到黑色。石墨和二硫化钼是很好的润滑剂，而氮化硼只在高于399℃时较佳，通常是应用到高温高强合金的锻造。二硫化钼一般与石墨相近，但是石墨的润滑作用在真空中则显著较差。

很显然，固体润滑剂加水不能满足所有锻造的润滑作用。它需要粘合剂将石墨保持在模具表面上，而粘合剂包含蜡类，皂状物，淀粉，聚合物及玻璃复合物。其他的添加物包括润滑调节剂，超强抗压添加剂，矿物质分离剂，粘度增强剂，粘合促进剂，表面催化剂及防腐剂。其中超强抗压添加剂会在模具表面上形成抗磨损的隔离层。美国MFL(美富路) 水基锻造脱模剂产品中的HF5XXX系列型号就是在以上思路下开发出来并广泛应用的产品。

脱模剂需要有创新的配方来满足锻造生产。非石墨型的脱模剂用到黑色金属锻造工业已经有好几十年，现在也应用到非铁金属锻造了。通常可以成功的用在较小的工件，又不需要进行较大的金属流动。模具寿命并未受损，而保养成本得以降低。美国MFL(美富路) 水基锻造脱模剂产品中的SF3XXX系列型号就属于此类型产品。随着技术不断发展，原材料厂商不断的提供大量的添加剂，而脱模剂生产商也不断地就已有的脱模剂进行微调，验证的新原料以便寻找锻造润滑问题的最优方案。

用在油压式压力机的脱模剂

油压式压力机通常是在5,000- 75,000吨的操作范围，它操作的慢速度会增进脱模剂的需求量。水基脱模剂需要多种化学品在371-427℃模具表面上形成润滑涂层。油基脱模剂仍旧用在大型的压力机上，火焰随同大量的烟雾的产生是很常见的，不完全的燃烧是造成对环境有害的易挥发的有机化合物VOC的原因。

水基脱模剂在各种非铁金属锻造的应用就能够消除这个VOC的问题。为了能提供所必需的润滑作用，水基脱模剂需要含有油基脱模剂的有效组成部分。它可以经由某些添加物的乳化作用以及其他必不可少的成分而达成。水溶性物质是最可取的选项，但是对某些化学添加物几乎不可能。若水基脱模剂没有适当的表面活性剂和粘合剂，则当喷涂到427℃的模具时，就会从表面跳开而不会留下。美国MFL(美富路) 水基锻造脱模剂产品中的一个主要特性就是含有性能卓越的水溶性物质及表面活性剂和粘合剂，这样就可以最大地保证了脱模剂的脱模性及水溶性及稀释液的稳定性。

水基脱模剂用到油压式压力机时通常是不稀释的，但是用到机械式压力机时就需要稀释。当非挥发性的成分占了20-25%，脱模剂也必须在特定的粘滞性中具有良好的稳定性。油基脱模剂在模具的大部分流动自如，因而锻打时也较容易。水基脱模剂则会只在喷涂后于模具上留下一层润滑膜，其水分会即时蒸发，在预热模具表面上没有液体流动现象。

锻造脱模剂未来的展望:

1) 水基脱模剂过去在锻造工业有成功的发展，并且将会继续成长。

2) 油基脱模剂的应用会受到环境VOC较为严重的限制。

3) 锻造企业会越来越适应新型的水基锻造脱模剂。

4) 锻造脱模剂的厂商会配合各种锻造环境而研发出更加环保或无污染的新配方。