CN108907152A - 一种降低304不锈钢零件磨损率的方法 - Google Patents

一种降低304不锈钢零件磨损率的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及不锈钢加工产业技术领域,公开了一种降低304不锈钢零件磨损率的方法,采用熔模精铸的方式制造304不锈钢零件,在模具型腔内使用砂钩在表面铺上一层厚度为0.3‑0.4毫米的粉状复合材料,与不锈钢基体相容性好,界面结合强度高,改善了304不锈钢材料的韧性和硬度,取得了优良的强韧性配合度,得到一种能够在复合磨损工作状态下,抗磨损性能强,使用寿命长的304不锈钢零件,是现有不锈钢材料无法获得的高耐磨性,进而提高了机械生产效率,降低了能耗,可在工况恶劣条件下使用,挽回了大量的经济损失。

Description

一种降低304不锈钢零件磨损率的方法
技术领域
本发明属于不锈钢加工产业技术领域,具体涉及一种降低304不锈钢零件磨损率的方法。
背景技术
不锈钢是不锈耐酸钢的简称,耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢;而将耐化学腐蚀介质(酸、碱、盐等化学浸蚀)腐蚀的钢种称为耐酸钢。
304是一种通用性的不锈钢,它广泛地用于制作要求良好综合性能(耐腐蚀和成型性)的设备和机件。为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性,钢必须含有18%以上的铬,8%以上的镍含量。304不锈钢是按照美国ASTM标准生产出来的不锈钢的一个牌号。适合用于食品的加工、储存和运输,常见的有:板式换热器、波纹管、家庭用品(1、2类餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸),汽车配件(风挡雨刷、消声器、模制品),医疗器具等,304不锈钢为国家认可的食品级不锈钢。304不锈钢因其在高温腐蚀环境下具有良好的综合性能而被广泛应用于医疗、核电、航空、船舶等技术领域。
磨损是不锈钢机械零件失效的主要原因之一,304不锈钢零件每年因磨损造成的经济损失占绝大部分,所消耗的能源成本在与日俱增,如何降低304不锈钢零件磨损率是当前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题,提供了一种降低304不锈钢零件磨损率的方法,在不锈钢表面形成界面结合强度高的复合材料,显著降低了304不锈钢零件的磨损率。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种降低304不锈钢零件磨损率的方法,采用熔模精铸的方式制造304不锈钢零件,在模具型腔内使用砂钩在表面铺上一层厚度为0.3-0.4毫米的粉状复合材料,然后对粉层进行烘烤定型,烘烤温度为280-300℃,烘烤时间为20-25分钟,烘烤后将粉层压实即可进行不锈钢液浇注;
所述粉状复合材料按照质量百分比计由以下成分制成:六方氮化硼占22-25%、碳化硼占16-18%、氮化钛占14-16%、碳化硅占7.5-8.0%、硅铝酸钠占6.5-7.0%、氧化锆占5.5-6.5%、剩余为硼化铁,将以上成分破碎至粒径大小在100-120目之间,置于混粉机中混制40-50分钟,然后将混合粉料加入到研钵中,加入胶黏剂,碾混1-2小时,得到粉状材料即可。
作为对上述方案的进一步描述,所述胶黏剂按照重量份计由以下成分制成:玻璃釉质粉13-15份、氧化铁粉10-12份、三乙醇胺7-8份、硅酸钠水溶液35-40份。
作为对上述方案的进一步描述,所述胶黏剂用量为混合粉料质量的10-12%。
作为对上述方案的进一步描述,浇注前将模具型腔内空气抽出,达到真空后进行浇注,真空度在0.05-0.06MPa之间。
作为对上述方案的进一步描述,所述硅酸钠水溶液质量浓度为5.5-6.0%。
作为对上述方案的进一步描述,所述304不锈钢液中铬含量在18.4-18.8%之间,碳含量占0.03-0.05%之间。
本发明相比现有技术具有以下优点:为了解决现有304不锈钢零件磨损率高的问题,本发明提供了一种降低304不锈钢零件磨损率的方法,采用熔模精铸的方式制造304不锈钢零件,在模具型腔内使用砂钩在表面铺上一层厚度为0.3-0.4毫米的粉状复合材料,与不锈钢基体相容性好,界面结合强度高,改善了304不锈钢材料的韧性和硬度,取得了优良的强韧性配合度,得到一种能够在复合磨损工作状态下,抗磨损性能强,使用寿命长的304不锈钢零件,是现有不锈钢材料无法获得的高耐磨性,进而提高了机械生产效率,降低了能耗,可在工况恶劣条件下使用,挽回了大量的经济损失,本发明有效解决了了304不锈钢零件磨损率高的问题,提高了304不锈钢作为机械零件材料的使用寿命,能够实现延长机械使用寿命以及对金属资源保护的现实意义,是一种极为值得推广使用的技术方案。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明所提供的技术方案。
实施例1
一种降低304不锈钢零件磨损率的方法,采用熔模精铸的方式制造304不锈钢零件,在模具型腔内使用砂钩在表面铺上一层厚度为0.3毫米的粉状复合材料,然后对粉层进行烘烤定型,烘烤温度为280℃,烘烤时间为20分钟,烘烤后将粉层压实即可进行不锈钢液浇注;
所述粉状复合材料按照质量百分比计由以下成分制成:六方氮化硼占22%、碳化硼占16%、氮化钛占14%、碳化硅占7.5%、硅铝酸钠占6.5%、氧化锆占5.5%、剩余为硼化铁,将以上成分破碎至粒径大小在100-120目之间,置于混粉机中混制40分钟,然后将混合粉料加入到研钵中,加入胶黏剂,碾混1小时,得到粉状材料即可。
作为对上述方案的进一步描述,所述胶黏剂按照重量份计由以下成分制成:玻璃釉质粉13份、氧化铁粉10份、三乙醇胺7份、硅酸钠水溶液35份。
作为对上述方案的进一步描述,所述胶黏剂用量为混合粉料质量的10%。
作为对上述方案的进一步描述,浇注前将模具型腔内空气抽出,达到真空后进行浇注,真空度在0.05-0.06MPa之间。
作为对上述方案的进一步描述,所述硅酸钠水溶液质量浓度为5.5%。
作为对上述方案的进一步描述,所述304不锈钢液中铬含量在18.4-18.8%之间,碳含量占0.03-0.05%之间。
实施例2
一种降低304不锈钢零件磨损率的方法,采用熔模精铸的方式制造304不锈钢零件,在模具型腔内使用砂钩在表面铺上一层厚度为0.35毫米的粉状复合材料,然后对粉层进行烘烤定型,烘烤温度为290℃,烘烤时间为22分钟,烘烤后将粉层压实即可进行不锈钢液浇注;
所述粉状复合材料按照质量百分比计由以下成分制成:六方氮化硼占23%、碳化硼占17%、氮化钛占15%、碳化硅占7.8%、硅铝酸钠占6.8%、氧化锆占6.0%、剩余为硼化铁,将以上成分破碎至粒径大小在100-120目之间,置于混粉机中混制45分钟,然后将混合粉料加入到研钵中,加入胶黏剂,碾混1.5小时,得到粉状材料即可。
作为对上述方案的进一步描述,所述胶黏剂按照重量份计由以下成分制成:玻璃釉质粉14份、氧化铁粉11份、三乙醇胺7.5份、硅酸钠水溶液38份。
作为对上述方案的进一步描述,所述胶黏剂用量为混合粉料质量的11%。
作为对上述方案的进一步描述,浇注前将模具型腔内空气抽出,达到真空后进行浇注,真空度在0.05-0.06MPa之间。
作为对上述方案的进一步描述,所述硅酸钠水溶液质量浓度为5.8%。
作为对上述方案的进一步描述,所述304不锈钢液中铬含量在18.4-18.8%之间,碳含量占0.03-0.05%之间。
实施例3
一种降低304不锈钢零件磨损率的方法,采用熔模精铸的方式制造304不锈钢零件,在模具型腔内使用砂钩在表面铺上一层厚度为0.4毫米的粉状复合材料,然后对粉层进行烘烤定型,烘烤温度为300℃,烘烤时间为25分钟,烘烤后将粉层压实即可进行不锈钢液浇注;
所述粉状复合材料按照质量百分比计由以下成分制成:六方氮化硼占25%、碳化硼占18%、氮化钛占16%、碳化硅占8.0%、硅铝酸钠占7.0%、氧化锆占6.5%、剩余为硼化铁,将以上成分破碎至粒径大小在100-120目之间,置于混粉机中混制50分钟,然后将混合粉料加入到研钵中,加入胶黏剂,碾混2小时,得到粉状材料即可。
作为对上述方案的进一步描述,所述胶黏剂按照重量份计由以下成分制成:玻璃釉质粉15份、氧化铁粉12份、三乙醇胺8份、硅酸钠水溶液40份。
作为对上述方案的进一步描述,所述胶黏剂用量为混合粉料质量的12%。
作为对上述方案的进一步描述,浇注前将模具型腔内空气抽出,达到真空后进行浇注,真空度在0.05-0.06MPa之间。
作为对上述方案的进一步描述,所述硅酸钠水溶液质量浓度为6.0%。
作为对上述方案的进一步描述,所述304不锈钢液中铬含量在18.4-18.8%之间,碳含量占0.03-0.05%之间。
对比例1
与实施例1的区别仅在于,粉状复合材料制备中省略六方氮化硼的添加,其余保持一致。
对比例2
与实施例2的区别仅在于,粉状复合材料制备中省略氮化钛的添加,其余保持一致。
对比例3
与实施例3的区别仅在于,粉状复合材料制备中省略硼化铁的添加,其余保持一致。
对比例4
与实施例3的区别仅在于,省略浇注前将模具型腔内空气抽出的过程,其余保持一致。
对比例5
与实施例3的区别仅在于,304不锈钢液中铬含量超过18.9%,碳含量超过0.06%,其余保持一致。
对比实验
分别使用实施例1-3和对比例1-5的方法降低304不锈钢零件磨损率,以喷射沉积法直接在304不锈钢表面喷涂碳化硼的方法作为对照组,分别使用按照各组方法加工制备得到相同规格大小的304不锈钢零件,试验中保持无关变量一致,对不锈钢零件性能进行测试,进行结果统计分析,结果如下表所示:
(磨损试验中,将各组实验对象在冲蚀磨损试验机上进行磨损性能的测试,试验机叶片主轴转速为1000转/分钟,连续冲击2小时,磨损试验前后用感量为1/10000克的光电天平对试样进行称重,计算换算为相应的体积磨损量。)
本发明有效解决了了304不锈钢零件磨损率高的问题,提高了304不锈钢作为机械零件材料的使用寿命,能够实现延长机械使用寿命以及对金属资源保护的现实意义,是一种极为值得推广使用的技术方案。

Claims (6)

1.一种降低304不锈钢零件磨损率的方法,其特征在于,采用熔模精铸的方式制造304不锈钢零件,在模具型腔内使用砂钩在表面铺上一层厚度为0.3-0.4毫米的粉状复合材料,然后对粉层进行烘烤定型,烘烤温度为280-300℃,烘烤时间为20-25分钟,烘烤后将粉层压实即可进行不锈钢液浇注;
所述粉状复合材料按照质量百分比计由以下成分制成:六方氮化硼占22-25%、碳化硼占16-18%、氮化钛占14-16%、碳化硅占7.5-8.0%、硅铝酸钠占6.5-7.0%、氧化锆占5.5-6.5%、剩余为硼化铁,将以上成分破碎至粒径大小在100-120目之间,置于混粉机中混制40-50分钟,然后将混合粉料加入到研钵中,加入胶黏剂,碾混1-2小时,得到粉状材料即可。
2.如权利要求1所述一种降低304不锈钢零件磨损率的方法,其特征在于,所述胶黏剂按照重量份计由以下成分制成:玻璃釉质粉13-15份、氧化铁粉10-12份、三乙醇胺7-8份、硅酸钠水溶液35-40份。
3.如权利要求1所述一种降低304不锈钢零件磨损率的方法,其特征在于,所述胶黏剂用量为混合粉料质量的10-12%。
4.如权利要求1所述一种降低304不锈钢零件磨损率的方法,其特征在于,浇注前将模具型腔内空气抽出,达到真空后进行浇注,真空度在0.05-0.06MPa之间。
5.如权利要求2所述一种降低304不锈钢零件磨损率的方法,其特征在于,所述硅酸钠水溶液质量浓度为5.5-6.0%。
6.如权利要求1所述一种降低304不锈钢零件磨损率的方法,其特征在于,所述304不锈钢液中铬含量在18.4-18.8%之间,碳含量占0.03-0.05%之间。
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