CN109382302A - 一种改善生铁铸件综合性能的处理方法 - Google Patents

一种改善生铁铸件综合性能的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改善生铁铸件综合性能的处理方法，包括以下步骤：（1）生铁铸件预处理；（2）打磨处理；（3）涂覆处理；（4）微波辐照处理；（5）冷藏处理；（6）补强处理。本发明提供了一种改善生铁铸件综合性能的处理方法，不仅提高了生铁铸件表面的耐磨、耐热、抗压等机械性能，而且有效的提升了铸件表面的精度等品质，延长了生铁铸件的使用寿命，具有很好的经济效益和市场推广应用价值。

Description

一种改善生铁铸件综合性能的处理方法
技术领域
本发明属于生铁铸造技术领域，具体涉及一种改善生铁铸件综合性能的处理方法。
背景技术
铸造生铁中的碳以片状的石墨形态存在，它的断口为灰色，通常又叫灰口铁。由于石墨质软，具有润滑作用，因而铸造生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能。但它的抗拉强度不够，故不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造各种机床床座、铁管等。受限于铸铁本身的特性，其铸造完成后还不能完全直接应用装配，还需要对其进行表面处理，以提升铸件表面的综合性能。具体为增强其耐磨、耐温、耐腐、耐氧化等特性，现今多采用涂料来提高铸件的使用性能，现今的涂料多存在着高温抗裂性差、使用寿命短等问题，进而影响了生铁铸件的品质特性。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种改善生铁铸件综合性能的处理方法，不仅提高了生铁铸件表面的耐磨、耐热、抗压等机械性能，而且有效的提升了铸件表面的精度等品质，延长了生铁铸件的使用寿命，具有很好的经济效益和市场推广应用价值。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种改善生铁铸件综合性能的处理方法，包括以下步骤：
（1）生铁铸件预处理：
将待处理的生铁铸件放入到低能质子辐照箱内进行辐照处理，辐照处理的时间为6~7min；
（2）打磨处理：
用100目的砂纸对步骤（1）中处理后的生铁铸件表面进行打磨，打磨处理的时间为10~12min，打磨处理后用强风去除生铁铸件表面的碎屑；
（3）涂覆处理：
向步骤（2）中打磨处理后的生铁铸件表面按常规的方法均匀涂覆一层铸铁涂料，涂覆完成后备用；
（4）微波辐照处理：
将步骤（3）中涂覆处理后的生铁铸件进行微波辐照处理，直至涂料全干；
（5）冷藏处理：
将步骤（4）中微波辐照处理后的生铁铸件置于-10~-6℃的环境中，放置30~34min后取出备用；
（6）补强处理：
向步骤（5）中冷藏处理后的生铁铸件的表面均匀涂覆一层补强剂，然后置于红外干燥箱内进行干燥，干燥处理5~9min即可。
进一步的，所述步骤（1）中质子辐照处理时控制辐照的能量为200~220keV，束流为1.1~1.2×1012 cm-2·s-1，注入量为2.3~2.7×1017 p/cm2。
进一步的，所述步骤（3）中涂料涂覆的厚度为1.2~1.4mm。
进一步的，所述步骤（4）中微波辐照时保持微波的频率为10~14GHz。
进一步的，所述步骤（6）中补强剂的涂覆厚度为0.3~0.5mm。
进一步的，所述步骤（6）中补强剂中各成分及对应重量份为：聚乙烯醇16~18份、决明胶8~12份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚7~9份、氰基丙烯酸酯4~6份、酒石酸9~11份、纳米活性炭5~7份、纳米铁粉4~6份、硝酸镧7~8份、去离子水90~130份。
进一步的，所述硝酸镧的粒径为1~20μm。
本发明在现有的铸铁表面处理方法的基础上进行了特殊的改进处理，首先利用质子束进行刻蚀辐照，使得生铁铸件表面变形，发生轻微断裂，并毛化了生铁铸件表面，提升了整体的表面粗糙度，有助于生铁铸件表面疏松结构的脱落，为后续的处理奠定了基础。紧接着通过打磨处理，提高生铁铸件表面的光滑度，然后在生铁铸件表面涂覆一层涂料，有助于提高生铁铸件防腐蚀、耐温、耐热等性能，但是仅仅通过涂覆涂料，其性能非常不稳定，生铁铸件在使用过程中极易受损，使用寿命很短，因此本发明在涂料涂覆之后，将生铁铸件进行微波辐照处理，在特定频率的微波的作用下，涂料与生铁铸件表面紧密结合，提高涂料的稳定性，再通过低温冷藏处理，进一步增强涂料的稳定性。最后涂覆一层补强剂，补强剂能够在一定程度上软化生铁铸件表面存在的毛刺，纳米活性炭、纳米铁粉、硝酸镧很好的填充了涂料涂覆后表面存在的缝隙，在生铁铸件的表面形成一层巨大的网状分子结构，再紧密结合补强剂中的其他成分，在生铁铸件形成一层致密的保护层，并且本发明的补强剂具有一定的弹性，可提高整体的抗冲击性能，提高生铁铸件的表面强度和抗拉强度，并且性能稳定，从很大程度上延长了生铁铸件的使用寿命，提高了生铁铸件的使用价值。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明提供了一种改善生铁铸件综合性能的处理方法，不仅提高了生铁铸件表面的耐磨、耐热、抗压等机械性能，而且有效的提升了铸件表面的精度等品质，延长了生铁铸件的使用寿命，具有很好的经济效益和市场推广应用价值。
具体实施方式
实施例1
一种改善生铁铸件综合性能的处理方法，包括以下步骤：
（1）生铁铸件预处理：
将待处理的生铁铸件放入到低能质子辐照箱内进行辐照处理，辐照处理的时间为6min；
（2）打磨处理：
用100目的砂纸对步骤（1）中处理后的生铁铸件表面进行打磨，打磨处理的时间为10min，打磨处理后用强风去除生铁铸件表面的碎屑；
（3）涂覆处理：
向步骤（2）中打磨处理后的生铁铸件表面按常规的方法均匀涂覆一层铸铁涂料，涂覆完成后备用；
（4）微波辐照处理：
将步骤（3）中涂覆处理后的生铁铸件进行微波辐照处理，直至涂料全干；
（5）冷藏处理：
将步骤（4）中微波辐照处理后的生铁铸件置于-10℃的环境中，放置30min后取出备用；
（6）补强处理：
向步骤（5）中冷藏处理后的生铁铸件的表面均匀涂覆一层补强剂，然后置于红外干燥箱内进行干燥，干燥处理5min即可。
进一步的，所述步骤（1）中质子辐照处理时控制辐照的能量为200keV，束流为1.1×1012 cm-2·s-1，注入量为2.3×1017 p/cm2。
进一步的，所述步骤（3）中涂料涂覆的厚度为1.2mm。
进一步的，所述步骤（4）中微波辐照时保持微波的频率为10GHz。
进一步的，所述步骤（6）中补强剂的涂覆厚度为0.3mm。
进一步的，所述步骤（6）中补强剂中各成分及对应重量份为：聚乙烯醇16份、决明胶8份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚7份、氰基丙烯酸酯4份、酒石酸9份、纳米活性炭5份、纳米铁粉4份、硝酸镧7份、去离子水90份。
进一步的，所述硝酸镧的粒径为1μm。
实施例2
一种改善生铁铸件综合性能的处理方法，包括以下步骤：
（1）生铁铸件预处理：
将待处理的生铁铸件放入到低能质子辐照箱内进行辐照处理，辐照处理的时间为6.5min；
（2）打磨处理：
用100目的砂纸对步骤（1）中处理后的生铁铸件表面进行打磨，打磨处理的时间为11min，打磨处理后用强风去除生铁铸件表面的碎屑；
（3）涂覆处理：
向步骤（2）中打磨处理后的生铁铸件表面按常规的方法均匀涂覆一层铸铁涂料，涂覆完成后备用；
（4）微波辐照处理：
将步骤（3）中涂覆处理后的生铁铸件进行微波辐照处理，直至涂料全干；
（5）冷藏处理：
将步骤（4）中微波辐照处理后的生铁铸件置于-8℃的环境中，放置32min后取出备用；
（6）补强处理：
向步骤（5）中冷藏处理后的生铁铸件的表面均匀涂覆一层补强剂，然后置于红外干燥箱内进行干燥，干燥处理7min即可。
进一步的，所述步骤（1）中质子辐照处理时控制辐照的能量为210keV，束流为1.15×1012 cm-2·s-1，注入量为2.5×1017 p/cm2。
进一步的，所述步骤（3）中涂料涂覆的厚度为1.3mm。
进一步的，所述步骤（4）中微波辐照时保持微波的频率为12GHz。
进一步的，所述步骤（6）中补强剂的涂覆厚度为0.4mm。
进一步的，所述步骤（6）中补强剂中各成分及对应重量份为：聚乙烯醇17份、决明胶10份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚8份、氰基丙烯酸酯5份、酒石酸10份、纳米活性炭6份、纳米铁粉5份、硝酸镧7.5份、去离子水110份。
进一步的，所述硝酸镧的粒径为10.5μm。
实施例3
一种改善生铁铸件综合性能的处理方法，包括以下步骤：
（1）生铁铸件预处理：
将待处理的生铁铸件放入到低能质子辐照箱内进行辐照处理，辐照处理的时间为7min；
（2）打磨处理：
用100目的砂纸对步骤（1）中处理后的生铁铸件表面进行打磨，打磨处理的时间为12min，打磨处理后用强风去除生铁铸件表面的碎屑；
（3）涂覆处理：
向步骤（2）中打磨处理后的生铁铸件表面按常规的方法均匀涂覆一层铸铁涂料，涂覆完成后备用；
（4）微波辐照处理：
将步骤（3）中涂覆处理后的生铁铸件进行微波辐照处理，直至涂料全干；
（5）冷藏处理：
将步骤（4）中微波辐照处理后的生铁铸件置于-6℃的环境中，放置34min后取出备用；
（6）补强处理：
向步骤（5）中冷藏处理后的生铁铸件的表面均匀涂覆一层补强剂，然后置于红外干燥箱内进行干燥，干燥处理9min即可。
进一步的，所述步骤（1）中质子辐照处理时控制辐照的能量为220keV，束流为1.2×1012 cm-2·s-1，注入量为2.7×1017 p/cm2。
进一步的，所述步骤（3）中涂料涂覆的厚度为1.4mm。
进一步的，所述步骤（4）中微波辐照时保持微波的频率为14GHz。
进一步的，所述步骤（6）中补强剂的涂覆厚度为0.5mm。
进一步的，所述步骤（6）中补强剂中各成分及对应重量份为：聚乙烯醇18份、决明胶12份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚9份、氰基丙烯酸酯6份、酒石酸11份、纳米活性炭7份、纳米铁粉6份、硝酸镧8份、去离子水130份。
进一步的，所述硝酸镧的粒径为20μm。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，省去步骤（1）生铁铸件预处理的整个操作，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，省去步骤（4）微波辐照处理的整个操作，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比，省去步骤（4）微波辐照处理和步骤（5）冷藏处理的整个操作，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例4
本对比实施例4与实施例2相比，省去步骤（6）补强处理的整个操作，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有的常规的铸铁表面处理方法。
为了对比本发明效果，选取同一批出产的生铁铸件，将其随机分成6组，然后分别用实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3、对比实施例4、对照组的方法对应处理每组生铁铸件，对上述6种方式处理后的生铁铸件进行表面性能测试。
具体实验对比数日如下表1所示：
表1
表面硬度（HV） 中性盐雾试验防护时长（h） 最小抗拉强度（MPa）
实施例2 185 28 165
对比实施例1 178 25 164
对比实施例2 172 20 162
对比实施例3 158 17 154
对比实施例4 145 13 132
对照组 137 9 129
注：上表1中所述的中性盐雾试验防护时长是指对应的时间放入中性盐雾试验箱中未出现腐蚀现象的最长时长；所述最小抗拉强度是指在600℃高温条件下的最小抗拉强度。
由上表可以看出，本发明对生铁铸件的处理方法，在现有的处理方法的基础上做了很大的改进，能够有效的改善铸件表面的综合性能，提升了生铁铸件的使用价值，具有很好的市场推广应用价值。

Claims (7)

1.一种改善生铁铸件综合性能的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）生铁铸件预处理：
将待处理的生铁铸件放入到低能质子辐照箱内进行辐照处理，辐照处理的时间为6~7min；
（2）打磨处理：
用100目的砂纸对步骤（1）中处理后的生铁铸件表面进行打磨，打磨处理的时间为10~12min，打磨处理后用强风去除生铁铸件表面的碎屑；
（3）涂覆处理：
向步骤（2）中打磨处理后的生铁铸件表面按常规的方法均匀涂覆一层铸铁涂料，涂覆完成后备用；
（4）微波辐照处理：
将步骤（3）中涂覆处理后的生铁铸件进行微波辐照处理，直至涂料全干；
（5）冷藏处理：
将步骤（4）中微波辐照处理后的生铁铸件置于-10~-6℃的环境中，放置30~34min后取出备用；
（6）补强处理：
向步骤（5）中冷藏处理后的生铁铸件的表面均匀涂覆一层补强剂，然后置于红外干燥箱内进行干燥，干燥处理5~9min即可。
2. 根据权利要求1所述一种改善生铁铸件综合性能的处理方法，其特征在于，所述步骤（1）中质子辐照处理时控制辐照的能量为200~220keV，束流为1.1~1.2×1012 cm-2·s-1，注入量为2.3~2.7×1017 p/cm2。
3.根据权利要求1所述一种改善生铁铸件综合性能的处理方法，其特征在于，所述步骤（3）中涂料涂覆的厚度为1.2~1.4mm。
4.根据权利要求1所述一种改善生铁铸件综合性能的处理方法，其特征在于，所述步骤（4）中微波辐照时保持微波的频率为10~14GHz。
5.根据权利要求1所述一种改善生铁铸件综合性能的处理方法，其特征在于，所述步骤（6）中补强剂的涂覆厚度为0.3~0.5mm。
6.根据权利要求1所述一种改善生铁铸件综合性能的处理方法，其特征在于，所述步骤（6）中补强剂中各成分及对应重量份为：聚乙烯醇16~18份、决明胶8~12份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚7~9份、氰基丙烯酸酯4~6份、酒石酸9~11份、纳米活性炭5~7份、纳米铁粉4~6份、硝酸镧7~8份、去离子水90~130份。
7.根据权利要求6所述一种改善生铁铸件综合性能的处理方法，其特征在于，所述硝酸镧的粒径为1~20μm。
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