CN105838998A - 一种铝硅合金表面改性复合阀体的铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝硅合金表面改性复合阀体的铸造方法，包括以下步骤：（1）配制浇注液，其中浇注液的化学成分重量百分比如下：C：0.22%‑0.26%，Si：0.25%‑0.45%，Mn：0.60%‑0.80%，Mg：0.50%‑0.80%，Ni：0.20%‑0.30%，Ti：0.10%‑0.15%，Ce：0.10%‑0.15%，P≤0.03%，S≤0.02%，余量为Fe，（2）配制铸渗涂料，（3）浇注阀体，（4）热处理以及精整。通过本发明铸造方法得到阀体，表面形成均匀、稳定的铸渗复合层，且具有高韧性、高抗冲击性能和良好的防腐蚀性能，成品率高，质量稳定、外观质量以及使用性能好、使用寿命长。

Description

一种铝硅合金表面改性复合阀体的铸造方法

技术领域

本发明涉及阀门铸造技术领域，尤其涉及一种铝硅合金表面改性复合阀体的铸造方法。

背景技术

阀门是流动物料输送和控制的重要部件，在使用中，除了要满足温度、压力等技术指标的要求外，还要适应不同性质物料的不同需要，如腐蚀、磨损、粘附等。同时，阀门的密封性能和使用寿命也是十分重要的技术指标。

铸渗法是将合金粉等原料调成涂料涂刷在铸型表面，浇注时基体金属液浸透涂料毛细孔隙，依靠金属液热量使合金粉末熔解、熔化，与基体金属融合为一体，从而在铸件表面形成具有良好性能的表面复合层。铸渗技术在提升铸件性能的同时，具有不需要专用设备、工艺简单、生产周期短、成本低廉的优点。但是，由于铸渗技术容易发生气孔、夹渣及表面复合层厚度不均等问题，在实际应用于阀体生产时导致铸造缺陷，影响阀体的外观质量及使用寿命。文献《铸渗法提高铸钢阀门耐磨性的研究》使用铸渗工艺制得耐冲刷性能好的阀门，提高了阀门的使用寿命，但其同时也指出，铸渗层质量稳定性差的问题仍然存在，还有待进一步改进。因此，选择合适加工温度、合适的基材及铸渗涂料、优化铸造方法，改善铸渗工艺复合阀体铸件的质量稳定性至关重要。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种质量稳定、外观质量以及使用性能好、使用寿命长的铝硅合金表面改性复合阀体的铸造方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种铝硅合金表面改性复合阀体的铸造方法，包括以下步骤：

（1）配制浇注液，所述浇注液的化学成分重量百分比如下：C：0.22%-0.26%，Si：0.25%-0.45%，Mn：0.60%-0.80%，Mg：0.50%-0.80%，Ni：0.20%-0.30%，Ti：0.10%-0.15%，Ce：0.10%-0.15%，P≤0.03%，S≤0.02%，余量为Fe，将各原料在中频感应电炉中于1580-1620℃熔炼，调整化学成分后即得浇注液；

（2）配制铸渗涂料，所述铸渗涂料由下列重量份的原料制成：200-300目微碳铬铁粉35-45，200-300目铝硅合金粉10-15，聚乙烯醇0.5-1，腰果酚0.1-0.15，丙烯酸0.1-0.2，过硫酸铵0.01-0.015，硅酸锂2-4，氟化钠1-2，碳纳米管1-2，硅烷偶联剂KH-550 0.5-1，微晶纤维素0.3-0.5；所述铸渗涂料的制备方法是先将碳纳米管、腰果酚和硅烷偶联剂KH-550加入适量乙醇中搅拌分散均匀，然后加入微碳铬铁粉、铝硅合金粉搅拌1-2h，干燥除去乙醇后100-120℃处理0.5-1h，得A组分；先将聚乙烯醇加入适量水中85-95℃溶解完全，然后加入丙烯酸和过硫酸铵60-70℃搅拌2-4h，冷却后得B组分；将A组分、B组分与其余原料混合研磨均匀，即得铸渗涂料；

（3）浇注阀体，先将砂芯于220-240℃烘干处理4-6h，然后将铸渗涂料均匀涂覆在砂芯表面，涂覆厚度为1.5-2.5mm，再于160-180℃处理1-2h，然后合箱，再将浇注液于1520-1560℃条件下浇注，以20-30℃/小时冷却至室温，然后进行精整；

（4）热处理，将步骤（3）处理后的阀体于200-300℃保温处理2-4h，然后以60-80℃/小时缓慢升温至800-850℃保温处理6-8h，再以30-50℃/小时缓慢降温至600-650℃保温处理4-6h，最后以50-60℃/小时缓慢降至室温，再次精整后得到成品。

本发明的优点是：

本发明利用碳纳米管、腰果酚和硅烷偶联剂KH-550对微碳铬铁粉、铝硅合金粉进行表面包覆改性作为铸渗层材料，对合金粉体有良好的表面保护作用，提高与金属液的润湿性能，增强界面冶金结合强度；将丙烯酸改性聚乙烯醇作为粘结剂，结合强度高，且能形成稳定的毛细空隙，改善金属液与铸渗涂料之间的润湿性，有利于形成均匀、稳定的铸渗层；再通过其余原料的混合研磨加工，得到的铸渗涂料经过浇注与金属基体相熔合，得到的复合阀体基体经过热处理、精整等后续处理步骤，最终得到成品。通过本发明铸造方法得到阀体，表面形成均匀、稳定的铸渗复合层，且具有高韧性、高抗冲击性能和良好的防腐蚀性能，成品率高，质量稳定、外观质量以及使用性能好、使用寿命长。

具体实施方式

一种铝硅合金表面改性复合阀体的铸造方法，包括以下步骤：

（1）配制浇注液，其中浇注液的化学成分重量百分比如下：C：0.22%，Si：0.25%，Mn：0.60%，Mg：0.50%，Ni：0.20%，Ti：0.10%，Ce：0.10%，P：0.03%，S：0.02%，余量为Fe，将各原料在中频感应电炉中于1580℃熔炼，调整化学成分后即得浇注液；

（2）配制铸渗涂料，其中铸渗涂料由下列重量（kg）的原料制成：200目微碳铬铁粉35，200目铝硅合金粉10，聚乙烯醇0.5，腰果酚0.1，丙烯酸0.1，过硫酸铵0.01，硅酸锂2，氟化钠1，碳纳米管1，硅烷偶联剂KH-550 0.5，微晶纤维素0.3；所述铸渗涂料的制备方法是先将碳纳米管、腰果酚和硅烷偶联剂KH-550加入适量乙醇中搅拌分散均匀，然后加入微碳铬铁粉、铝硅合金粉搅拌1h，干燥除去乙醇后100℃处理0.5h，得A组分；先将聚乙烯醇加入适量水中85℃溶解完全，然后加入丙烯酸和过硫酸铵60℃搅拌2h，冷却后得B组分；将A组分、B组分与其余原料混合研磨均匀，即得铸渗涂料；

（3）浇注阀体，先将砂芯于220℃烘干处理4h，然后将铸渗涂料均匀涂覆在砂芯表面，涂覆厚度为1.5mm，再于160℃处理1h，然后合箱，再将浇注液于1520℃条件下浇注，以20℃/小时冷却至室温，然后进行精整；

（4）热处理，将步骤（3）处理后的阀体于200℃保温处理2h，然后以60℃/小时缓慢升温至800℃保温处理6h，再以30℃/小时缓慢降温至600℃保温处理4h，最后以50℃/小时缓慢降至室温，再次精整后得到成品。

其中微碳铬铁粉的型号选择FeCr6-Ⅲ，铝硅合金粉的型号选择AlSi12。

上述产品的性能测试结果如下：

铸渗层强度为59.4HRC，使用寿命为普通WCB阀体的6倍，在实际工况使用过程中，复合层不会剥落、开裂，运行状况良好。

Claims (1)

1.一种铝硅合金表面改性复合阀体的铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）配制浇注液，所述浇注液的化学成分重量百分比如下：C：0.22%-0.26%，Si：0.25%-0.45%，Mn：0.60%-0.80%，Mg：0.50%-0.80%，Ni：0.20%-0.30%，Ti：0.10%-0.15%，Ce：0.10%-0.15%，P≤0.03%，S≤0.02%，余量为Fe，将各原料在中频感应电炉中于1580-1620℃熔炼，调整化学成分后即得浇注液；

（2）配制铸渗涂料，所述铸渗涂料由下列重量份的原料制成：200-300目微碳铬铁粉35-45，200-300目铝硅合金粉10-15，聚乙烯醇0.5-1，腰果酚0.1-0.15，丙烯酸0.1-0.2，过硫酸铵0.01-0.015，硅酸锂2-4，氟化钠1-2，碳纳米管1-2，硅烷偶联剂KH-550 0.5-1，微晶纤维素0.3-0.5；所述铸渗涂料的制备方法是先将碳纳米管、腰果酚和硅烷偶联剂KH-550加入适量乙醇中搅拌分散均匀，然后加入微碳铬铁粉、铝硅合金粉搅拌1-2h，干燥除去乙醇后100-120℃处理0.5-1h，得A组分；先将聚乙烯醇加入适量水中85-95℃溶解完全，然后加入丙烯酸和过硫酸铵60-70℃搅拌2-4h，冷却后得B组分；将A组分、B组分与其余原料混合研磨均匀，即得铸渗涂料；

（3）浇注阀体，先将砂芯于220-240℃烘干处理4-6h，然后将铸渗涂料均匀涂覆在砂芯表面，涂覆厚度为1.5-2.5mm，再于160-180℃处理1-2h，然后合箱，再将浇注液于1520-1560℃条件下浇注，以20-30℃/小时冷却至室温，然后进行精整；

（4）热处理，将步骤（3）处理后的阀体于200-300℃保温处理2-4h，然后以60-80℃/小时缓慢升温至800-850℃保温处理6-8h，再以30-50℃/小时缓慢降温至600-650℃保温处理4-6h，最后以50-60℃/小时缓慢降至室温，再次精整后得到成品。