CN102925945A - 一种反重力铸造升液管的制造方法 - Google Patents

一种反重力铸造升液管的制造方法 Download PDF

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薛祥义
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Abstract

本发明公开了一种反重力铸造升液管的制造方法，该方法采用不锈钢管或铸铁管作为基体管，通过工艺，在基体管内外壁形成一层耐冲蚀且对Al液等合金液不润湿的Al2O3陶瓷层，Al2O3陶瓷层与Fe质基体层具有很强的结合力，即使在碰撞的情况下Al2O3陶瓷层也不易脱落。由于采用了Fe质基体管，所形成的升液管具有高的气密性及强度。采用本发明的方法形成的升液管可靠性高，且工艺简单，成本低，可产生巨大的经济效益。

Description

一种反重力铸造升液管的制造方法
技术领域
本发明属于铸造技术领域，涉及一种升液管的制造方法，尤其是一种反重力铸造升液管的制造方法。
背景技术
反重力铸造技术是指熔炼坩埚中的金属液在一定气体压力作用下沿升液管自下而上沿着与重力相反的方向充填铸型，待铸型中的金属液在一定压力下凝固后，解除坩埚液面的压力，使升液管中未凝固的金属液回到坩埚中并保持升液管畅通，此时打开模具获得铸件的一种方法。反重力铸造方法包括低压铸造、差压铸造、调压铸造等。升液管是反重力铸造设备的重要零部件，是金属液充填型腔的必经通道，由于长期浸泡在高温金属液中，受高温金属液的侵蚀及反复冲刷，升液管应具有耐侵蚀、抗热震、抗热冲击疲劳、良好的气密性、室温耐冲击等性能。
目前公知的升液管有铁质升液管、陶瓷升液管、在铁质管材内外壁粘接陶瓷管的复合型升液管。铁质升液管在使用前需要喷刷涂料，涂料与铁质升液管是物理粘合，在金属液冲刷或者物理碰撞时，涂料极易脱落，使得铁质管壁直接受到金属液冲刷熔蚀，造成升液管损坏及金属液增铁，影响产品质量。ZL200920224248.0、ZL200810140111.7、ZL200610102067.1等公开了陶瓷型升液管，由于采用粉末冶金的方法进行成型，造成陶瓷升液管的气密性不佳，气体在压力下容易通过液面以上的升液管微间隙混入金属液，使得铸件产生气孔等缺陷；同时，陶瓷升液管脆性较大，极易在装配中或者热冲击时发生断裂，极大地影响生产效率。复合型升液管由于充分发挥了铁质升液管气密性好、室温及高温强度高等优点，同时发挥了陶瓷层耐金属液反复冲蚀的特点，是反重力铸造升液管的发展方向。然而，如ZL200520073212.9、ZL200820059059.8所述，复合型升液管中的铁质层管和陶瓷层管采用水玻璃或者其它物理方法进行粘接，采用这种方法较在铁质升液管上刷涂料的方法好，但也存在铁质层和陶瓷层结合不紧密的问题，金属液极易从铁质层与陶瓷层接缝处渗入，导致铁质管熔蚀，污染合金液。同时，陶瓷层管也需要采用粉末冶金的方式成型，工艺复杂，成本十分高昂。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种反重力铸造升液管的制造方法，该方法通过在升液管内外壁形成耐冲蚀且对Al液等合金液不润湿的Al2O3陶瓷层，使所形成的升液管具有高的气密性及强度。
本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：
这种反重力铸造升液管的制造方法，包括以下步骤：
(1)采用不锈钢管或铸铁管作为基体管，在其顶端开45°破口，采用钎焊或者钨极氩弧焊将内孔直径与基体管直径相同的法兰焊接到钢管顶端；
(2)将焊接好的升液管坯进行喷砂处理，除去表面油污，用砂轮机将升液管坯表面打毛粗化，酸洗并干燥；
(3)升液管坯干燥完成后进行热浸镀铝，镀铝槽中温度为650℃~800℃，热浸镀铝时间控制在2~10分钟，热浸镀铝后在基体管表面上形成0.15~0.3mm的纯铝层，纯铝层及基体层间形成一层0.1mm的含Fe原子及Al原子的过渡层；
(4)对热浸镀铝的升液管坯进行微弧氧化，溶液温度控制在20~40℃，电流密度保持在0.01~0.03A/cm2，时间控制在8~25分钟内，在基体管内外壁形成厚度0.1~0.2mm的Al2O3陶瓷层。
进一步，上述步骤（4）中在进行微弧氧化过程中，电解液各组分的体积比为NaOH:NaAlO2:Na2SiO3=1:5:1.5。
本发明具有以下有益效果：
本发明的反重力铸造升液管的制造方法在升液管内外壁形成了耐冲蚀且对Al液等合金液不润湿的Al2O3陶瓷层，Al2O3陶瓷层与Fe质基体层具有很强的结合力，即使在碰撞的情况下Al2O3陶瓷层也不易脱落。由于采用了Fe质基体管，所形成的升液管具有高的气密性及强度。采用本发明的方法形成的升液管可靠性高，且工艺简单，成本低，可产生巨大的经济效益。
具体实施方式
本发明的反重力铸造升液管的制造方法，包括：
(1)采用不锈钢管或铸铁管作为基体管，在其顶端开45°破口，采用钎焊或者钨极氩弧焊将内孔直径与基体管直径相同的法兰焊接到钢管顶端；
(2)将焊接好的升液管坯进行喷砂处理，除去表面油污，用砂轮机将升液管坯表面打毛粗化，酸洗并干燥；
(3)升液管坯干燥完成后进行热浸镀铝，镀铝槽中温度为650℃~800℃，热浸镀铝时间控制在2~10分钟，热浸镀铝后在基体管表面上形成0.15~0.3mm的纯铝层，纯铝层及基体层间形成一层0.1mm的含Fe原子及Al原子的过渡层；
(4)对热浸镀铝的升液管坯进行微弧氧化，电解液各组分的体积比为NaOH:NaAlO2:Na2SiO3=1:5:1.5。溶液温度控制在20~40℃，电流密度保持在0.01~0.03A/cm2，时间控制在8~25分钟内，在基体管内外壁形成厚度0.1~0.2mm的Al2O3陶瓷层。
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
实施例1
(1)、采用不锈钢管作为基体管，在其顶端开45°破口，采用钎焊将内孔直径与基体管直径相同的法兰焊接到钢管顶端；
(2)、将焊接好的升液管坯进行喷砂处理，除去表面油污，用砂轮机将升液管坯表面打毛粗化，酸洗并干燥；
(3)、升液管坯干燥完成后即进行热浸镀铝，镀铝槽中温度为650℃，热浸镀铝时间控制在10分钟，热浸镀铝后在基体管表面上形成0.15mm的纯铝层，纯铝层及基体层间形成一层0.1mm的含Fe原子及Al原子的过渡层；
(4)、对热浸镀铝的升液管坯进行微弧氧化，电解液采用NaOH:NaAlO2:Na2SiO3=1:5:1.5，溶液温度控制在20~40℃，电流密度保持在0.01A/cm2，时间控制在25分钟内，形成的Al2O3陶瓷层厚度0.1mm。
通过以上工艺步骤，升液管内外壁形成了耐冲蚀且对Al液等合金液不润湿的Al2O3陶瓷层，Al2O3陶瓷层与Fe质基体层具有很强的结合力，即使在碰撞的情况下Al2O3陶瓷层也不易脱落。由于采用了Fe质基体管，所形成的升液管具有高的气密性及强度。
实施例2
(1)、采用铸铁管作为基体管，在其顶端开45°破口，采用钨极氩弧焊将内孔直径与基体管直径相同的法兰焊接到钢管顶端；
(2)、将焊接好的升液管坯进行喷砂处理，除去表面油污，用砂轮机将升液管坯表面打毛粗化，酸洗并干燥；
(3)、升液管坯干燥完成后即进行热浸镀铝，镀铝槽中温度为800℃，热浸镀铝时间控制在2分钟，热浸镀铝后在基体管表面上形成0.3mm的纯铝层，纯铝层及基体层间形成一层0.1mm的含Fe原子及Al原子的过渡层；
(4)、对热浸镀铝的升液管坯进行微弧氧化，点解液采用NaOH:NaAlO2:Na2SiO3=1:5:1.5，溶液温度控制在20~40℃，电流密度保持在0.03A/cm2，时间控制在8分钟内，形成的Al2O3陶瓷层厚度0.2mm。
实施例3
(1)、采用不锈钢管作为基体管，在其顶端开45°破口，采用钎焊将内孔直径与基体管直径相同的法兰焊接到钢管顶端；
(2)、将焊接好的升液管坯进行喷砂处理，除去表面油污，用砂轮机将升液管坯表面打毛粗化，酸洗并干燥；
(3)、升液管坯干燥完成后即进行热浸镀铝，镀铝槽中温度为730℃，热浸镀铝时间控制在7分钟，热浸镀铝后在基体管表面上形成0.25mm的纯铝层，纯铝层及基体层间形成一层0.1mm的含Fe原子及Al原子的过渡层；
(4)、对热浸镀铝的升液管坯进行微弧氧化，点解液采用NaOH:NaAlO2:Na2SiO3=1:5:1.5，溶液温度控制在20~40℃，电流密度保持在0.02A/cm2，时间控制在15分钟内，形成的Al2O3陶瓷层厚度0.15mm。
实施例4
(1)采用不锈钢管或铸铁管作为基体管，在其顶端开45°破口，采用钎焊或者钨极氩弧焊将内孔直径与基体管直径相同的法兰焊接到钢管顶端；
(2)将焊接好的升液管坯进行喷砂处理，除去表面油污，用砂轮机将升液管坯表面打毛粗化，酸洗并干燥；
(3)升液管坯干燥完成后进行热浸镀铝，镀铝槽中温度为800℃，热浸镀铝时间控制在2分钟，热浸镀铝后在基体管表面上形成0.15mm的纯铝层，纯铝层及基体层间形成一层0.1mm的含Fe原子及Al原子的过渡层；
(4)对热浸镀铝的升液管坯进行微弧氧化，电解液各组分的体积比为NaOH:NaAlO2:Na2SiO3=1:5:1.5。溶液温度控制在40℃，电流密度保持在0.01~0.03A/cm2，时间控制在25分钟内，在基体管内外壁形成厚度0.1~0.2mm的Al2O3陶瓷层。
实施例5
(1)采用不锈钢管或铸铁管作为基体管，在其顶端开45°破口，采用钎焊或者钨极氩弧焊将内孔直径与基体管直径相同的法兰焊接到钢管顶端；
(2)将焊接好的升液管坯进行喷砂处理，除去表面油污，用砂轮机将升液管坯表面打毛粗化，酸洗并干燥；
(3)升液管坯干燥完成后进行热浸镀铝，镀铝槽中温度为650℃，热浸镀铝时间控制在10分钟，热浸镀铝后在基体管表面上形成0.3mm的纯铝层，纯铝层及基体层间形成一层0.1mm的含Fe原子及Al原子的过渡层；
(4)对热浸镀铝的升液管坯进行微弧氧化，电解液各组分的体积比为NaOH:NaAlO2:Na2SiO3=1:5:1.5。溶液温度控制在20℃，电流密度保持在0.01~0.03A/cm2，时间控制在8分钟内，在基体管内外壁形成厚度0.1~0.2mm的Al2O3陶瓷层。

Claims (2)

1.一种反重力铸造升液管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用不锈钢管或铸铁管作为基体管，在其顶端开45°破口，采用钎焊或者钨极氩弧焊将内孔直径与基体管直径相同的法兰焊接到钢管顶端；
(2)将焊接好的升液管坯进行喷砂处理，除去表面油污，用砂轮机将升液管坯表面打毛粗化，酸洗并干燥；
(3)升液管坯干燥完成后进行热浸镀铝，镀铝槽中温度为650℃~800℃，热浸镀铝时间控制在2~10分钟，热浸镀铝后在基体管表面上形成0.15~0.3mm的纯铝层，纯铝层及基体层间形成一层0.1mm的含Fe原子及Al原子的过渡层；
(4)对热浸镀铝的升液管坯进行微弧氧化，溶液温度控制在20~40℃，电流密度保持在0.01~0.03A/cm2，时间控制在8~25分钟内，在基体管内外壁形成厚度0.1~0.2mm的Al2O3陶瓷层。
2.根据权利要求1所述的反重力铸造升液管的制造方法，其特征在于，步骤（4）中在进行微弧氧化过程中，电解液各组分的体积比为NaOH:NaAlO2:Na2SiO3＝1:5:1.5。
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