CN107790682A

CN107790682A - 一种铸渗法制备金属模具表面复合层的方法

Info

Publication number: CN107790682A
Application number: CN201610742658.9A
Authority: CN
Inventors: 张楠; 周思扬; 张翔
Original assignee: Good Prosperous Seiko Equipment Co Ltd In Zhenjiang
Current assignee: Good Prosperous Seiko Equipment Co Ltd In Zhenjiang
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2016-08-29
Publication date: 2018-03-13

Abstract

本发明的一种铸渗法制备金属模具表面复合层的方法，包括含铬铁涂料制备过程以及复合材料形成过程。铬铁涂料制备过程中，经过步骤2的研磨后，铬铁粒径可以达到8微米左右，此时加入石墨粉继续研磨有助于颗粒表面形成渗透层，调高其表面硬度，防止产生崩裂。将得到的铬铁颗粒制备成溶液的过程中，聚丙烯醇溶剂作为粘结剂有利于铬铁颗粒后期吸附在模具表面，适量的硼砂有助于提高铬铁颗粒在溶液中的悬浮性，使得铬铁颗粒与钢水之间具有较好的润湿性。在金属模具表面土木石英粉末，然后涂抹所述含铬铁涂料，然后撒上粒径为500微米的铬铁颗粒，最后进行钢水浇筑，铬铁颗粒能够均匀的溶入金属模具表面，得到预计的硬度梯度。

Description

一种铸渗法制备金属模具表面复合层的方法

技术领域

本发明涉及一种铸渗法制备金属模具表面复合层的方法。

背景技术

铸渗是利用浇注金属的凝固余热，使合金或陶瓷粉末在铸件表层形成具有特殊性能的（耐磨、耐蚀、耐热等）铸渗层的过程。该工艺将铸造和表面处理结合起来并一次完成，具有生产周期短、能耗低、零件使用寿命长等优点，已经被广泛应用于冶金、矿山、机械等行业。

铸渗的基本原理是将增强颗粒做成预制块，放在铸型的特定部位，利用高温金属液填充颗粒孔隙，金属液浸润颗粒后与颗粒表面发生冶金（化学）反应，凝固后在金属表面形成一层具有特殊组织和性能的复合层。根据铸渗动力的来源不同，铸渗法可以分为重力铸渗、离心铸渗、压力铸渗、负压铸渗等。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种铸渗法制备金属模具表面复合层的方法，在金属模具表面形成具有均匀硬度的复合层。

技术方案：一种铸渗法制备金属模具表面复合层的方法，包括含铬铁涂料制备过程以及复合材料形成过程；所述含铬铁涂料制备过程包括如下步骤：

1），将60微米粒度的铬铁颗粒原料与陶瓷磨球按质量比为1:2的比例加入容量为1L的陶瓷球磨机；

2），控制陶瓷球磨机的转速从150~250转/分钟缓慢重复循环变化，研磨3~4小时；

3），按每100克铬铁颗粒配比1~3克石墨粉后，继续通过陶瓷球磨机研磨4~6小时；

4），加入适量水后，继续通过陶瓷球磨机湿法研磨6~8小时，控制陶瓷球磨机的转速保持在250转/分钟；

5），对研磨后的铬铁颗粒经行干燥处理；

6），对干燥后的铬铁颗粒经行2000~2500摄氏度温度煅烧30分钟，然后取出后自然冷却；

7），选用10%的聚丙烯醇溶剂，并加入冷却后的铬铁颗粒，聚丙烯醇与铸铁颗粒体积份数比为300~350:1，并加入适量硼砂；

所述复合材料形成过程包括如下步骤：

8），在金属模具表面土木石英粉末，然后涂抹所述含铬铁涂料；

9），在金属模具表面均匀撒上粒径为500微米的铬铁颗粒，然后静止干燥；

10），将温度为2500~2700摄氏度的钢水浇筑在金属模具表面，得到金属模具表面复合层。

进一步的，所述步骤7）中，最后制备得到的涂料中，总水量为总涂料量的35~40%。

有益效果：本发明的一种铸渗法制备金属模具表面复合层的方法，包括含铬铁涂料制备过程以及复合材料形成过程。铬铁涂料制备过程中，采用干法和湿法研磨结合的方法对原材料铬铁颗粒进行加工，有利于细化颗粒粒径的均匀性，最终成品的粒径可达到2微米。在铸渗法中，颗粒的粒径越小，其熔点越低，控制温度越精确，所以在制备颗粒时需要的颗粒粒径越小越好，但在常规研磨方法中，在颗粒粒径到4微米左右后，继续安装固定转速研磨其由于铬铁中一般掺杂有氧、氢、氮等元素，会使得铬铁颗粒在继续研磨的过程中颗粒表面发生细微的崩裂，从而导致最终颗粒不均匀。本法发中，经过步骤2的研磨后，铬铁粒径可以达到8微米左右，此时加入石墨粉继续研磨有助于颗粒表面形成渗透层，调高其表面硬度，防止产生崩裂。在研磨结束后通过高温煅烧并自然降温，自然降温期间有助于铬铁颗粒内部性能的稳定。将得到的铬铁颗粒制备成溶液的过程中，聚丙烯醇溶剂作为粘结剂有利于铬铁颗粒后期吸附在模具表面，适量的硼砂有助于提高铬铁颗粒在溶液中的悬浮性，结合铬铁颗粒制备过程得到的均匀的2微米的铬铁颗粒，最终使得铬铁颗粒与钢水之间具有较好的润湿性。在金属模具表面土木石英粉末，然后涂抹所述含铬铁涂料，然后撒上粒径为500微米的铬铁颗粒，最后进行钢水浇筑，铬铁颗粒能够均匀的溶入金属模具表面，得到预计的硬度梯度。

具体实施方式

下面对本发明做更进一步的解释。

一种铸渗法制备金属模具表面复合层的方法，包括如下步骤：

1），将60微米粒度的铬铁颗粒原料与陶瓷磨球按质量比为1:2的比例加入容量为1L的陶瓷球磨机，其中，选取的铬铁原料为铬含量超过50%的高碳铬铁颗粒。

2），控制陶瓷球磨机的转速从150~250转/分钟缓慢重复循环变化，研磨3~4小时；控制陶瓷球磨机的转速增速为10转/分钟。研磨完成后对颗粒进行取样并测量粒径，此时粒径约为8微米左右。

3），按每100克铬铁颗粒配比1~3克石墨粉后，继续通过陶瓷球磨机研磨4~6小时；研磨完成后对颗粒进行取样并测量粒径，此时粒径约为6微米左右。

4），加入适量水后，继续通过陶瓷球磨机湿法研磨6~8小时，控制陶瓷球磨机的转速保持在250转/分钟。

5），对研磨后的铬铁颗粒经行干燥处理

6），对干燥后的铬铁颗粒经行2000~2500摄氏度温度煅烧30分钟，然后取出后自然冷却，得到粒径在2微米左右的铬铁颗粒，该中铬铁颗粒均匀稳定，表面没有缺陷。

7），选用10%的聚丙烯醇溶剂，并加入冷却后的铬铁颗粒，聚丙烯醇与铸铁颗粒体积份数比为300~350:1，并加入适量硼砂，然后通过搅拌器顺时针均匀搅拌；最后制备得到的涂料中，总水量为总涂料量的35~40%。

8），在金属模具表面土木石英粉末，然后涂抹含铬铁涂料。

9），在金属模具表面均匀撒上粒径为500微米的铬铁颗粒，然后静止干燥。

10），将温度为2500~2700摄氏度的钢水浇筑在金属模具表面，得到金属模具表面复合层，在硬化微观组织结构中，能够观察到铬铁硬质质点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种铸渗法制备金属模具表面复合层的方法，其特征在于，包括含铬铁涂料制备过程以及复合材料形成过程；所述含铬铁涂料制备过程包括如下步骤：

5），对研磨后的铬铁颗粒经行干燥处理；

所述复合材料形成过程包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种铸渗法制备金属模具表面复合层的方法，其特征在于，所述步骤2中，控制陶瓷球磨机的转速增速为10转/分钟。

3.根据权利要求1或2所述的一种铸渗法制备金属模具表面复合层的方法，其特征在于，所述步骤7）中，最后制备得到的涂料中，总水量为总涂料量的35~40%。