CN109082622B - 球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法 - Google Patents

球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109082622B
CN109082622B CN201811264300.5A CN201811264300A CN109082622B CN 109082622 B CN109082622 B CN 109082622B CN 201811264300 A CN201811264300 A CN 201811264300A CN 109082622 B CN109082622 B CN 109082622B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
plating
cast iron
nodular cast
aluminum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811264300.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109082622A (zh
Inventor
杜安
张余
马瑞娜
范永哲
赵雪
曹晓明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hebei University of Technology
Original Assignee
Hebei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hebei University of Technology filed Critical Hebei University of Technology
Priority to CN201811264300.5A priority Critical patent/CN109082622B/zh
Publication of CN109082622A publication Critical patent/CN109082622A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109082622B publication Critical patent/CN109082622B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/12—Aluminium or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/30—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes using a layer of powder or paste on the surface
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/26—After-treatment
    • C23C2/28—Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)

Abstract

本发明为球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法，该方法包括以下步骤：第一步、对球墨铸铁工件进行热浸镀铝处理，冷却后得到镀铝工件，镀铝温度为710‑770℃，在此温度下浸镀1‑10min；热浸镀铝用的助镀剂的质量百分组成为：氯化钠2‑5％、氯化钾5‑10％、余量水；助镀温度保持在90‑95℃，助镀时间为3‑5min；第二步、将第一步得到的镀铝工件再进行扩散处理，扩散温度为900‑1000℃，并在此温度下保温0.5‑3h，得到渗铝工件。该方法针对球墨铸铁基体进行设计，将热浸镀铝与扩散处理相结合，在球墨铸铁表面形成抗高温氧化和耐磨涂层，既能提高球墨铸铁的抗高温氧化性能，又能改善球墨铸铁的耐磨性能，且涂层与基体结合为冶金结合，工艺过程相对简单，成本较低，适合工业生产。

Description

球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法
技术领域
本发明涉及防护涂层技术领域，尤其涉及一种球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法。
背景技术
随着社会的发展、科技的进步，人们对汽车性能的要求越来越高。而发动机是衡量汽车性能的重要指标，发动机就好比汽车的心脏，一旦出了问题，汽车也就不能使用。发动机通常采用铸铁材料制造而成。因为铸铁具有优良的铸造性、减震性、切削加工性以及生产成本低等优点。
研究表明，发动机在台架实验中先后出现了多次气门机构失效的故障，主要表现为气门导管断裂。其原因主要是由于气门和气门导管过度摩擦造成，气门导管断裂会导致机油消耗增加、气门导杆晃动等，进而影响整机性能。所以如果发动机需长时间运行，必须提高气门导管的耐磨性。而且由于持续摩擦会产生大量的热，所以也要提高气门导管的抗高温氧化性能，这样才能确保发动机的正常工作。目前在球墨铸铁表面制备抗高温氧化和耐磨涂层制备方法主要是微弧氧化、粉末包埋和热喷涂。
采用微弧氧化在镀铝球墨铸铁上制备氧化铝陶瓷层，确实能改善铸铁的抗高温氧化和耐磨性能，但氧化温度高于铝的熔点时，过渡层铝层就会融化，导致陶瓷层脱落。粉末包埋工艺相对复杂，成本较高，只适合一些板、块等形状简单的零部件。热喷涂制备出来的涂层与基体结合为物理结合，结合力不好。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法，该方法针对球墨铸铁基体进行设计，将热浸镀铝与扩散处理相结合，在球墨铸铁表面形成抗高温氧化和耐磨涂层，既能提高球墨铸铁的抗高温氧化性能，又能改善球墨铸铁的耐磨性能，且涂层与基体结合为冶金结合，结合力好，克服了微弧氧化易脱落的缺点，工艺过程相对简单，成本较低，适合工业生产。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，提供一种球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法，该方法包括以下步骤：
第一步、对球墨铸铁工件进行热浸镀铝处理，冷却后得到镀铝工件，镀铝温度为710-770℃，在此温度下浸镀1-10min；热浸镀铝用的助镀剂的质量百分组成为：氯化钠2-5％、氯化钾5-10％、余量水；助镀温度保持在90-95℃，助镀时间为3-5min；
第二步、将第一步得到的镀铝工件再进行扩散处理，扩散温度为900-1000℃，并在此温度下保温0.5-3h，得到渗铝工件，该渗铝工件即为具有抗高温氧化和耐磨涂层的球墨铸铁件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明制备涂层的对象为球墨铸铁，尤其是高磷球墨铸铁，先对球墨铸铁工件进行热浸镀铝处理冷却后得到镀铝工件，待所述热浸镀铝处理结束后，再对所述镀铝工件进行扩散处理。借助助镀剂(助镀剂可以抑制铸铁表面助镀之前表面氧化、易于铝原子扩散等作用)热浸镀铝处理先在球墨铸铁工件表面生成纯铝层，基体和纯铝层之间的过渡层为Fe-Al金属间化合物。经扩散处理后，由于Al原子向内扩散，所以纯铝层也转变成Fe-Al金属间化合物层，同时在高温下，铝原子与空气中的氧气反应，在Fe-Al相表面生成一层致密的Al2O3陶瓷膜，且扩散层(扩散层是热浸镀铝工件经过扩散处理以后，铸铁表面的层，也就是Fe-Al金属间化合物层和氧化铝陶瓷层的总和)与基体的结合为冶金结合，结合力好，在高温下不易脱落。由于扩散层为Fe-Al合金化合物，所以对于高温氧化温度范围没有限制。
需要严格控制本发明方法中热浸镀铝过程中镀铝温度及时间，由于纯铝的熔点为670℃左右，在稍高于熔点的温度下，铝液的流动性较差，Al原子的扩散能力较弱，合金层较薄，对铝液的粘附作用较差，所以温度低于710℃、浸镀时间低于1min，则在球墨铸铁表面不能形成致密的纯铝层；而温度高于770℃，浸镀时间高于10min，由于温度的增加导致铝液的流动性增强，铝液粘附在铸铁表面后当试样被提拉出熔融铝液时回流到坩埚的程度加大，所以铝层厚度下降。而在扩散处理过程中也要严格控制扩散温度及时间，扩散温度低于900℃、时间小于0.5h，铝原子不能充分扩散；扩散温度高于1000℃、时间超过3h，扩散后的球墨铸铁表面会有大量球状Fe2O3颗粒析出，影响Al2O3陶瓷膜的质量。
本发明方法采用热浸镀铝和扩散的处理的球墨铸铁可以在表面形成一层致密的Al2O3陶瓷膜，氧化铝膜为α-Al2O3。经过抗高温氧化实验之后，经过热浸镀铝加扩散处理的球墨铸铁的单位面积重量变化为3.6786mg/cm2，而未经任何处理的球墨铸铁的单位面积重量变化为33.4532mg/cm2。经过摩擦磨损实验之后，经过热浸镀铝加扩散处理的球墨铸铁的磨损量为0.2732mm3，而未经任何处理的球墨铸铁的磨损量为0.3613mm3。本申请方法显著提高了球墨铸铁的抗高温氧化性能能和耐磨性能，且扩散层与基体为冶金结合，结合力好，不易脱落。
本发明方法中所用助镀剂中，氯化钠和氯化钾的作用是防止球墨铸铁表面的铁被氧化，提高镀层对球墨铸铁的附着力，改善熔融铝液与球墨铸铁表面的浸润性，降低熔融铝液的表面张力。
附图说明
为了更加清楚地说明本发明示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本发明所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。
图1是本发明球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法的流程示意图；
图2是本发明实施例2提供的一种使用球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法制备出来的球墨铸铁扩散层的截面形貌图；
图3是本发明实施例2提供的一种使用球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法制备出来的球墨铸铁扩散层的XRD图；
图4是本发明实施例3提供的一种使用球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法制备出来的球墨铸铁扩散层的截面形貌图；
图5是本发明实施例3提供的一种使用球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法制备出来的球墨铸铁扩散层的XRD图；
图6是本发明实施例4提供的一种使用球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法制备出来的球墨铸铁扩散层的截面形貌图；
图7是本发明实施例4提供的一种使用球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法制备出来的球墨铸铁扩散层的XRD图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明保护范围的限定。
本发明球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法(简称方法)，该方法包括以下步骤：
第一步、对球墨铸铁工件进行热浸镀铝处理，冷却后得到镀铝工件，镀铝温度为710-770℃，在此温度下浸镀1-10min；热浸镀铝用的助镀剂的质量百分组成为：氯化钠2-5％、氯化钾5-10％、余量水；助镀温度保持在90-95℃，助镀时间为3-5min；
第二步、将第一步得到的镀铝工件再进行扩散处理，扩散温度为900-1000℃，并在此温度下保温0.5-3h，得到渗铝工件，该渗铝工件即为具有抗高温氧化和耐磨涂层的球墨铸铁件。
优选所述镀铝温度为720-740℃，在此温度下浸镀4-6min；所述扩散温度为950℃，并在此温度下保温1h件。
本发明方法中热浸镀铝处理的具体过程是：当井式炉升温至第一预设温度，将经过助镀处理的球墨铸铁工件浸入熔融铝液，保温至第一预设时间，第一预设温度为710-770℃，第一预设时间为1-10min，冷却后得到镀铝工件。
扩散处理的具体过程是：将镀铝工件置于箱式炉中，在空气中升温至第二预设温度，保温至第二预设时间，第二预设温度为900-1000℃，第二预设时间为0.5-3h。
本发明适用于气门导管、炉底板、脱硫管道、发动机、轴套等各种形状的铸铁件。
实施例1
图1是本发明实施例1提供的一种球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法的流程图，本实施例可适用于在球墨铸铁工件表面制备抗高温氧化和耐磨涂层的情况，对球墨铸铁工件进行热浸镀铝处理，得到镀铝工件，并对得到的镀铝工件进行扩散处理。
如图1所示，本实施例提供的技术方案具体如下：
S110、对球墨铸铁工件进行热浸镀铝处理，冷却后得到镀铝工件，当井式炉升温至第一预设温度，将经过助镀处理的球墨铸铁工件浸入熔融铝液，浸镀至第一预设时间。第一预设温度为710-770℃，第一预设时间为1-10min。所述助镀剂包括：氯化钠2-5％；氯化钾5-10％的水溶液。
第一预设温度是指在热浸镀铝过程中，熔融铝液被加热到的温度，为710-770℃，在此温度下进行加热，Al原子扩散能力较强。第一预设时间是指在熔融铝液被加热到第一预设温度后，在此温度下持续加热的时间，在第一预设时间内进行加热，在此时间内进行加热，Al原子扩散能力较强，合金层较厚，对铝液的粘附作用较好，第一预设为1-10min。本发明的球墨铸铁只有在710-770℃、1-10min这个范围内才能形成较好的镀层，为后期的扩散提供保证。
示例性的，球墨铸铁在汽车应用上的范围广泛，如发动机、气门导管、轴套等，本实施例以气门导管举例进行说明。热浸镀铝处理具体是，配制助镀剂，并使用配置好的助镀剂对球墨铸铁工件进行助镀处理，最后对球墨铸铁工件进行热浸镀铝。
需要说明的是，助镀剂是一种水溶液，本实施例中配制的助镀剂的主要成分包括：氯化钠和氯化钾。
气门导管是管状结构，工件较小，且具有内、外壁。由于热浸镀铝使铝液粘附在铸铁表面，所以气门导管内、外壁均能生成纯铝层。镀铝工件即球墨铸铁工件经热浸镀铝处理后得到的工件。
S120、将镀铝工件进行扩散处理，将述镀铝工件置于箱式炉中，在空气中升温至第二预设温度，保温至第二预设时间，第二预设温度为900-1000℃，第二预设时间为0.5-3h。
示例性的，第二预设温度是指，镀铝工件需要进行扩散处理，扩散需要达到一定的温度，此温度即为第二预设温度。在第二温度需要保持一定的时间，此时间即为第二预设时间。在第二预设温度下保温至第二预设时间，可以在表面生成完整致密、覆盖整个表面的氧化铝膜，有利于提高抗高温氧化性能和耐磨性能。扩散处理是指将镀铝工件进行加热，使纯铝层全部转变为Fe-Al金属间化合物层。并且在加热过程中，会在Fe-Al金属间化合物层表面形成一层致密的Al2O3陶瓷膜，Al2O3陶瓷膜与Fe-Al相结合牢固，实现了提高抗高温氧化性能和耐磨性能，结合力好，工艺简单，成本低的效果。
本实施例中提供的球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法，首先对球墨铸铁工件进行热浸镀铝处理，得到镀铝工件，然后将镀铝工件进行扩散处理。本实施例能够在气门导管内、外壁形成的纯铝层，在扩散处理后纯铝层全部或部分转变为Fe-Al金属间化合物层。并且在加热过程中，会在Fe-Al金属间化合物层表面形成一层致密的Al2O3陶瓷膜，氧化膜与Fe-Al相结合牢固。能改善基体的抗高温氧化和耐磨性。
实施例2
本实施例球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法，该方法包括如下步骤：
第一步、按照以下质量百分比的组分配制助镀剂：氯化钠(NaCl)2％；氯化钾(KCl)5％的水溶液。助镀温度保持在90℃，助镀时间为3min。将球墨铸铁进行助镀处理，当SG2-5-10型井式炉升温至710℃，再将经过助镀处理的球墨铸铁工件浸入熔融铝液，然后进行保温1min，然后在空气中冷却，得到镀铝工件。本实施例的球墨铸铁工件为高磷球墨铸铁。
第二步、将镀铝工件放入KSW-40-16型箱式炉中，镀铝工件随炉升温至900℃并保温0.5h，达到保温时间后待箱式炉内温度降低取出试样。
图2为本实施例方法得到的球墨铸铁扩散层的截面形貌图。从图2中可以看出，在此助镀剂和工艺条件下，纯铝层并没有全部转变成Fe-Al金属间化合物层。结合图3的XRD图可知，该球墨铸铁外层为纯铝，内层为Fe2Al5相，纯铝表面覆盖一层α-Al2O3薄膜。通过抗高温氧化实验和摩擦磨损实验发现，此工艺条件下处理的球墨铸铁的单位面积重量变化为0.1582mg/cm2，磨损量为0.6075mm3。
实施例3
本实施例球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法，各个步骤同实施例2，不同之处在于所述助镀剂的质量百分比组成为氯化钠(NaCl)5％；氯化钾(KCl)10％的水溶液。助镀温度保持在95℃，助镀时间为5min。第一预设温度为770℃，第一预设时间为10min。第二预设温度为1000℃，第二预设时间为3h。
图4为本实施例方法得到的球墨铸铁扩散层的截面形貌图，图5为其XRD图。从图4中可以看出，在此助镀剂和工艺下，纯铝层全部转变成Fe-Al金属间化合物层。结合图5的XRD图可知，外层为FeAl相，外层表面覆盖一层α-Al2O3薄膜。通过抗高温氧化实验和摩擦磨损实验发现，此工艺条件下处理的球墨铸铁的单位面积重量变化为10.6452mg/cm2，磨损量为0.3492mm3。
实施例4
本实施例球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法，各个步骤同实施例2，不同之处在于所述助镀剂的质量百分比组成为氯化钠(NaCl)4％；氯化钾(KCl)6％的水溶液。助镀温度保持在93℃，助镀时间为4min。第一预设温度为730℃，第一预设时间为5min。第二预设温度为950℃，第二预设时间为1h。730℃进行热浸镀铝层厚度最大，当温度继续增加，合金层对铝层厚度的限制已经消失，温度的增加铝液的流动性增强，粘性下降，在提拉过程中，铝液回流到坩埚，进而导致铝层厚度下降，反而不利于本申请涂层的形成。铝层在热浸镀铝时间为5min时，厚度达到最大，铝层越厚，扩散层越厚，扩散层越厚越利于后期对工件的精加工。
图6为本实施例方法得到的球墨铸铁扩散层的截面形貌图，图7为其XRD图。从图6中可以看出，在此助镀剂和工艺下，纯铝层全部转变成Fe-Al金属间化合物层。结合图7的XRD图可知，外层为Fe2Al5相，外层表面覆盖一层α-Al2O3薄膜。通过抗高温氧化实验和摩擦磨损实验发现，此工艺条件下处理的球墨铸铁的单位面积重量变化为3.6786mg/cm2，磨损量为0.2732mm3。
为了说明本发明实施例提供的球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法能够有效改善工件的抗高温氧化性和耐磨性，进行了一下实验进行对比。
对比例1
对比例为未经热浸镀铝和扩散处理的同样的球墨铸铁工件。
抗高温氧化性测试：
采用BS210S电子天平称量氧化前后的重量，氧化温度为750℃，氧化时间从12h到72h，观察单位面积重量的变化，具体测试结果见表1。
表1
Figure BDA0001844539310000061
耐磨性测试：
采用SFT-2M销盘型回转式磨料磨损试验机进行磨粒磨损试验，选用SiC球作为对磨球，转盘旋转速度为400r/min，试样上加载8N，磨损时间为20min，观察磨损量的变化，具体测试结果见表2。
表2
Figure BDA0001844539310000062
通过对比实验可知：
球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法生成扩散层可以有效的提高抗高温氧化性能和耐磨性能。
对比实施例2、实施例3和实施例4，可知实施例2的单位面积重量变化数值最小，实施例4次之，实施例3次之；实施例4的磨损量最低，实施例3次之，实施例2次之。所以从抗高温氧化和耐磨性两方面综合考虑，实施例4性能最好。实施例2因为扩散温度低，扩散时间短，铝层没有完全扩散，所以外层仍为铝层。因为铝是软相，所以实施例2的磨损量最大，但铝层的抗高温氧化能力强，所以单位面积重量变化数值最小。因为Fe2Al5相的抗高温氧化和耐磨能力均优于FeAl相，所以实施例3的抗高温氧化和耐磨性能均不如实施例4。所以扩散过程应将纯铝层全部扩散为Fe2Al5层为最优结果。对比实施例4和对比例1，可知热浸镀铝与扩散处理相结合，既能提高球墨铸铁的抗高温氧化性能，又能改善铸铁耐磨性能，且涂层与基体结合力好。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
本发明未述之处适用于现有技术。

Claims (4)

1.球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法，该方法包括以下步骤：
第一步、对球墨铸铁工件进行热浸镀铝处理，冷却后得到镀铝工件，镀铝温度为730℃，在此温度下浸镀1-10min；热浸镀铝用的助镀剂的质量百分组成为：氯化钠4％、氯化钾6％、余量水；助镀温度保持在90-95℃，助镀时间为3-5min；
第二步、将第一步得到的镀铝工件再进行扩散处理，扩散温度为900-1000℃，并在此温度下保温0.5-3h，得到渗铝工件；
热浸镀铝处理先在球墨铸铁工件表面生成纯铝层，基体和纯铝层之间的过渡层为Fe-Al金属间化合物，经扩散处理后，由于Al原子向内扩散，纯铝层也转变成Fe-Al金属间化合物层，同时在高温下，铝原子与空气中的氧气反应，在Fe-Al相表面生成一层致密的Al2O3陶瓷膜；
上述处理的球墨铸铁表面外层为Fe2Al5相，外层表面覆盖一层α-Al2O3薄膜；进行磨粒磨损试验，球墨铸铁的磨损量为0.2732mm3。
2.根据权利要求1所述的球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法，其特征在于浸镀时间4-6min；所述扩散温度为950℃，并在此温度下保温1h件。
3.根据权利要求1所述的球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法，其特征在于所述助镀剂的质量百分比组成为氯化钠4％；氯化钾6％的水溶液。
4.根据权利要求1所述的球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法，其特征在于所述球墨铸铁工件为高磷球墨铸铁。
CN201811264300.5A 2018-10-29 2018-10-29 球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法 Active CN109082622B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811264300.5A CN109082622B (zh) 2018-10-29 2018-10-29 球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811264300.5A CN109082622B (zh) 2018-10-29 2018-10-29 球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109082622A CN109082622A (zh) 2018-12-25
CN109082622B true CN109082622B (zh) 2021-04-09

Family

ID=64844439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811264300.5A Active CN109082622B (zh) 2018-10-29 2018-10-29 球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109082622B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103628013A (zh) * 2013-11-12 2014-03-12 江苏大学 一种钢件表面高温耐磨涂层的制备方法
CN107641785A (zh) * 2017-10-12 2018-01-30 河北工业大学 一种球墨铸铁表面耐磨涂层制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103628013A (zh) * 2013-11-12 2014-03-12 江苏大学 一种钢件表面高温耐磨涂层的制备方法
CN107641785A (zh) * 2017-10-12 2018-01-30 河北工业大学 一种球墨铸铁表面耐磨涂层制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109082622A (zh) 2018-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. Review on corrosion resistance of mild steels in liquid aluminum
JP3049605B2 (ja) 耐摩耗性アルミニウム−珪素合金被覆及びその製造方法
RU2387861C2 (ru) Гильза цилиндра и двигатель
US5333668A (en) Process for creation of metallurgically bonded inserts cast-in-place in a cast aluminum article
Diouf et al. Investigation of bond strength in centrifugal lining of babbitt on cast iron
CN104109781B (zh) 铝合金、微通道铝扁管及其制备方法、换热器、电器
CN109477167A (zh) 铜-镍-锡合金、其生产方法和其用途
CN110512207A (zh) 激光制造与再制造结晶器铜板用复合粉末材料及其制造方法
CN104561679A (zh) 一种轴瓦合金的制备方法
Arulvel et al. Comparative study on the friction-wear property of As-plated, Nd-YAG laser treated, and heat treated electroless Nickel-Phosphorus/Crab shell particle composite coatings on mild steel
CN104328315A (zh) 一种提高多元铝硅合金摩擦磨损性能的工艺方法
CN109082622B (zh) 球墨铸铁表面抗高温氧化和耐磨涂层制备方法
CN102994929A (zh) 一种用于热浸镀钢管的锌-铝-硅-稀土合金及其制备方法
CN107649658B (zh) 一种铝合金型缸套的制备工艺
CN109622971A (zh) 一种轨道交通用低孔隙率高精度轴承的加工工艺
WO2024001288A1 (zh) 一种复合强化型耐热耐磨铝合金及其制备方法
CN114231876B (zh) 一种二次热浸镀内嵌灰铸铁缸套铝合金缸体及其铸造方法
Hui et al. A study of wear resistance of a new brush-plated alloy Ni-Fe-WS
Xu et al. Effect of the WC composition ratio on the microstructure and properties of WC-10Ni+ AgCuTi coatings
Shankar et al. Die soldering: Effect of process parameters and alloy characteristics on soldering in the pressure die casting process
JPH0230790B2 (zh)
Wang et al. Development of copper alloy-steel bimetallic bearing materials and manufacturing technology
JP2003170262A (ja) ダイカストマシン用部材の製造方法
Pietrowski et al. Model of the alphinising coating crystallization on iron alloys
JPS583950A (ja) Ｏｈｃ型動弁系

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant