CN101077519A

CN101077519A - 离心浇铸法生产钢基耐磨双金属复合材料的方法

Info

Publication number: CN101077519A
Application number: CN 200610044562
Authority: CN
Inventors: 王明光; 王正谦; 李士庆; 边欣
Original assignee: ZIBO JINJUSHUANG METAL PRODUCTS CO Ltd
Current assignee: ZIBO JINJUSHUANG METAL PRODUCTS CO Ltd
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2007-11-28

Abstract

离心浇铸法生产钢基耐磨双金属复合材料的方法，依次包括如下步骤：加工钢基毛坯、钴复合孔、碱洗、酸洗、去酸、复合孔内涂覆复合剂、做帽口、常温干燥、300～350℃下预热、复合孔内灌铸熔化状态下的非铁金属或其合金、在850℃～1300℃高温状态下及1200～1800转/分的高转速下离心成型、冷却、机加工。离心浇铸法生产的钢基耐磨双金属复合材料与灌铸法相比，具有复合面致密、无夹渣，附着力强，抗拉力大、复合层不易脱落的特点，不仅提高了产品质量，更扩大了钢基耐磨双金属复合材料的用途。

Description

离心浇铸法生产钢基耐磨双金属复合材料的方法

技术领域

本发明涉及以钢基复合非铁金属及其合金的生产工艺。

背景技术

钢基耐磨双金属复合材料是近几年国家研究、开发、推广的一种新型材料。它的优点是以钢为基础，内表面复合非铁金属及合金，它不仅增加了非铁金属及合金的强度，更为国家节约了大量的铜材等非铁金属，并已广泛应用于阀杆螺母、蜗轮、轴瓦等行业。如专利公开号为CN2177857公开的“钢基耐磨双金属阀杆螺母”、CN2187712公开的“钢基耐磨双金属涡轮”等。钢基耐磨双金属复合材料传统的生产方法是高温灌铸，它的缺点是复合面有夹渣，不致密，复合层容易脱落。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种离心浇铸法生产钢基耐磨双金属复合材料的方法，增强复合面的致密性，提高钢基耐磨双金属复合材料的质量。

本发明离心浇铸法生产钢基耐磨双金属复合材料的方法，其特征在于依次包括如下步骤：加工钢基毛坯、钻复合孔、碱洗、酸洗、去酸、复合孔内涂覆复合剂、做帽口、常温干燥、300～350℃下预热、复合孔内灌铸熔化状态下的非铁金属或其合金、在850℃～1300℃高温状态下及1200～1800转/分的高转速下离心成型、冷却、机加工得到工件。

本发明的关键步骤之一是离心机浇铸。可根据复合件的大小、型状选用倾斜或直立式浇铸。离心时间依据复合面的大小确定，一般情况下，复合孔直径小于30mm的离心时间30-60秒，离心角度45°；复合孔直径大于30mm的离心时间90-180秒，离心角度45°或90°。

离心浇铸法是利用离心机的离心作用，在倾斜或直立状态下，高速旋转，以达到分离冶炼渣，提高复合面致密性的效果，这样可大大提高钢基耐磨双金属复合材料的性能及质量。它与传统灌铸法的区别是传统灌铸法采用静态灌铸，离心浇铸法采取高速旋转浇铸。

本发明的另一关键步骤是涂覆复合剂，涂复合剂的目的是去除氧化物，提高钢基与非铁金属及合金的附着力。复合剂的质量组成为：氯化锌0.5～2.5％、氯化铵0.5～2.5％、氯化钾2.5～10％、氯化钠5～10％、氯化锂0.5～1.5％、氟化钾0.2～3％、氟化钠0.2～3％、碳酸钠2～5％、碳酸氢钠2～5％、硼砂2～10％、硼酸2～5％及余量的水。

以下比较详细的描述本发明的工艺过程：

离心浇铸法生产钢基耐磨双金属复合材料有三大步骤：一是毛坯的加工与处理。钢基毛坯(25#～45#碳钢或铸钢)先按图纸要求加工复合孔，然后放入20-60克/升浓度的氢氧化纳溶液中，在80～100℃的温度下浸泡20～40秒，完成碱洗工序。碱洗的目的是去除钢基毛坯上的油迹。碱洗后的钢基毛坯再放入5～10％的盐酸溶液中，在30-60℃的温度下浸泡10-30秒，然后放入流动的清水池中去酸，完成酸洗工序。酸洗的目的是去除钢基毛坯上的锈迹。去酸后的钢基毛坯在300～500℃温度下涂覆复合剂(水溶液质量浓度为10～50％，依据非铁金属及合金的要求使用)，常温下做防漏帽口。涂复合剂的目的是去除氧化物，提高钢基与非铁金属及合金的附着力。在常温下干燥，然后放入300～350℃恒温预热炉中预热60分钟。预热的目的是防止低温钢基毛坯灌装高温非铁金属及合金液时溅出伤人。本发明的第二大步骤是预热好的钢基毛坯灌装冶炼好的非铁金属及合金后，放入复合炉内加热到850～1300℃，保温10～20分钟。本发明的第三大步骤就是离心浇铸，是本发明的核心部分，将高温(850℃～1300℃)状态下的钢基毛坯及熔化状态下的非铁金属合金迅速放入离心机内，启动离心机，在1200～1800转/分转速下，离心成型。在离心时间与离心形式上要依据工件的大小决定，一般情况下，复合孔直径小于30mm的离心时间为30～60秒，离心角度45°。复合孔直径大于30mm的离心时间为90～180秒，离心角度45°或90°，可按照工件的大小及型状决定。离心浇铸的目的利用离心原理，去除非铁金属及合金熔液当中的夹渣，提高复合面的致密性，解决复合层脱落等问题。离心浇铸完毕取下毛坯常温下冷却，然后机加工得到符合使用要求的工件。

本发明所述的非铁金属优选Cu、Zn、Mn、Pb、Al、Cr、Sn及其合金。

本发明复合孔的开孔直径一般比工件的内螺纹公称直径大3～6mm。

本发明的优点：

离心浇铸法生产的钢基耐磨双金属复合材料与灌铸法相比，具有复合面致密、无夹渣，附着力强，抗拉力大、复合层不易脱落的特点，不仅提高了产品质量，更扩大了钢基耐磨双金属复合材料的用途。各种形状和大小的内三角螺纹、内梯形螺纹均可采用。例如：阀杆螺母在低压阀门中常用ZCuZn38Mn2Pb2，在中高压阀门中使用ZCuAl9Fe4，灌铸法仅能生产ZCuZn38Mn2Pb2，而离心浇铸法两者均能生产，这样最大可能的提高了铜等非铁金属及合金的利用率，效果非常明显。

具体实施方式

实施例一：

生产M48×2×50内孔螺纹为Tr28×5的低压阀杆螺母。按照内梯形螺纹的公称直径Φ28确定复合孔为Φ31×50。选用45#Φ50圆钢加工毛坯，经碱洗、酸洗、去酸、涂复合剂(质量组成为：氯化锌0.5％、氯化铵1％、氯化钾5％、氯化钠5％、氯化锂1.5％、氟化钾0.5％、氟化钠1％、碳酸钠3％、碳酸氢钠2％、硼砂6％、硼酸5％、水69.5％)、做帽口、在常温下干燥、320℃预热60分钟等工序后灌装冶炼好的ZCuZn38Mn2Pb2合金，放入850～1000℃的恒温复合炉内，保温10分钟，高温状态下迅速垂直放入离心机内，启动离心机(设定离心时间90秒)，在45°角度下离心90秒，取下毛坯常温下冷却，用车床车出双金属复合面，经观察，复合面细致无夹渣，离心孔Φ5.8，切片锤击(8磅，2米)9次，复合层无裂痕，复合良好。

实施例二：

生产Φ72×120中高压阀杆螺母，材质要求钢基与ZCuAl9Fe4合金，内孔梯形螺纹为Tr32×6，根据梯形螺纹的公称直径，确定复合孔直径为Φ36，钢基选用45#Φ75×125圆钢，钻孔、碱洗、酸洗、去酸、涂复合剂(质量组成为：氯化锌2.5％、氯化铵0.5％、氯化钾2.5％、氯化钠10％、氯化锂0.5％、氟化钾2％、氟化钠0.5％、碳酸钠2％、碳酸氢钠5％、硼砂2％、硼酸2％、水70.5％、做帽口、常温下干燥，350℃预热60分钟后灌装冶炼好的ZCuAl9Fe4合金，放入1100～1300℃的恒温复合炉内保温15分钟，高温状态下垂直放入离心机内，启动离心机(设定离心时间180秒)，在垂直状态下离心，取下毛坯，常温下冷却，用车床车出复合面，经观察复合面细致，无夹渣，离心孔Φ5.2，切片锤击(8磅，2米)13次，复合层无裂痕，复合强度高，ZCuAl9Fe4复合层硬度大，效果良好。

Claims

1、一种离心浇铸法生产钢基耐磨双金属复合材料的方法，其特征在于依次包括如下步骤：加工钢基毛坯、钻复合孔、碱洗、酸洗、去酸、复合孔内涂覆复合剂、做帽口、常温干燥、300～350℃下预热、复合孔内灌铸熔化状态下的非铁金属或其合金、在850℃～1300℃高温状态下及1200～1800转/分的高转速下离心成型、冷却、机加工得到工件。

2、根据权利要求1所述的生产钢基耐磨双金属复合材料的方法，其特征在于复合孔直径小于30mm的离心时间为30～60秒，离心角度45°。

3、根据权利要求1所述的生产钢基耐磨双金属复合材料的方法，其特征在于复合孔直径大于30mm的离心时间为90～180秒，离心角度45°或90°。

4、根据权利要求1所述的生产钢基耐磨双金属复合材料的方法，其特征在于复合孔的开孔直径比工件的内螺纹公称直径大3～6mm。

5、根据权利要求1所述的生产钢基耐磨双金属复合材料的方法，其特征在于所述复合剂的质量组成为：氯化锌0.5～2.5％、氯化铵0.5～2.5％、氯化钾2.5～10％、氯化钠5～10％、氯化锂0.5～1.5％、氟化钾0.2～3％、氟化钠0.2～3％、碳酸钠2～5％、碳酸氢钠2～5％、硼砂2～10％、硼酸2～5％及余量的水。