CN109382303A - 一种生铁铸件表面处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生铁铸件表面处理工艺，包括以下步骤：（1）酸处理；（2）质子辐照处理；（3）一次涂覆处理；（4）打磨；（5）二次涂覆处理。本发明提供了一种生铁铸件表面处理工艺，提高了生铁铸件的耐磨、耐腐蚀、耐高温、耐冲击特性，很好的提升了生铁铸件的使用性能，延长了铸件的使用寿命，具有很好的市场推广应用价值。

Description

一种生铁铸件表面处理工艺
技术领域
本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种生铁铸件表面处理工艺。
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，但是处理效果通常效果单一，无法提升其综合性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种生铁铸件表面处理工艺，提高了生铁铸件的耐磨、耐腐蚀、耐高温、耐冲击特性，很好的提升了生铁铸件的使用性能，延长了铸件的使用寿命，具有很好的市场推广应用价值。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种生铁铸件表面处理工艺，包括以下步骤：
（1）酸处理：
将待处理的生铁铸件投入到质量分数为24~30%的盐酸溶液中进行浸泡，浸泡时保持盐酸溶液中的温度为63~67℃，浸泡处理30~40min后，投入到去离子水中进行浸泡处理3~5min后，滤出自然晾干备用；
（2）质子辐照处理：
将步骤（1）中酸处理后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4~5min；
（3）一次涂覆处理：
将质子辐照处理后的生铁铸件表面均匀涂覆一层涂料，然后置于紫外灯下进行照射，以波长为230~260nm的紫外照射处理14~18min；
（4）打磨：
用100目的砂纸对生铁铸件表面进行打磨，打磨处理8~12min后，去除表面的碎屑后备用；
（5）二次涂覆处理：
将打磨后的生铁铸件表面均匀涂覆一层涂料，然后置于紫外灯下进行照射，以波长为230~260nm的紫外照射处理7~9min即可。
进一步的，所述步骤（2）中质子辐照处理时控制辐照的能量为200~220keV，束流为1.3~1.5×1012 cm-2·s-1，注入量为3~4×1017 p/cm2。
进一步的，所述步骤（3）中涂料的涂覆厚度为2~3mm。
进一步的，所述步骤（3）中或步骤（5）中涂料的制备，包括如下步骤：
1）改性填料的制备：
a. 将砭石粉投入到质量分数为26~30%的盐酸溶液中，边搅拌边加热保持盐酸溶液中的温度为73~79℃，连续搅拌处理24~26min后，滤出备用；
b. 将贝壳粉投入到煅烧炉中进行煅烧，以810~880℃的温度煅烧22~28min后，待贝壳粉表面的温度降至110~170℃时，取出贝壳粉投入质量分数为35~37%的酒石酸溶液中，边搅拌边加热保持酒石酸溶液中的温度为91~95℃，连续搅拌处理31~35min后，滤出备用；
c. 将操作a中所得的砭石粉和操作b中所得的贝壳粉按照重量比为2.4~3:3.3~3.5共同投入反应釜中，然后向反应釜中加入改性液，将反应釜中的温度控制为140~200℃，将反应釜中的压力控制为0.72~0.78MPa，持续反应42~48min后，取出混合粉末；
d. 将操作c所得的混合粉末放入干燥箱内进行干燥，干燥时保持烘箱内的温度为62~68℃，干燥至含水率为7~9%即可；
2）成品制备：
按对应重量份称取聚乙二醇24~25份、玛树脂15~17份、柯巴树脂18~22份、皮胶8.5~9.5份、松香14~16份、乙烯基双硬脂酰胺8~9份、二氧化硅7~9份、柠檬酸铁铵6~8份、琥珀酸单甘油酯5~7份、乳酸钙4.5~5.5份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚7~8份、步骤1）所得的改性填料16.5~17.5份，然后共同投入搅拌罐内，以520~580rpm的转速搅拌混匀即可，搅拌时保持搅拌罐内的温度为73~75℃。
进一步的，所述步骤1）操作c中改性液中各成分及对应重量份为：硝酸镱2.5~3.5份、八水合硫酸钆3.5~4.5份、硅烷偶联剂7~8份、十二烷基硫酸钠10~12份、十二烷基苯磺酸钠8~10份、去离子水570~650份。
进一步的，所述步骤1）操作c中砭石粉和贝壳粉总重量份与改性液总体积的重量体积比为1g:6.5~7.5mL。
进一步的，所述步骤（5）中涂料的涂覆厚度为1.3~1.7mm。
本发明提供了一种生铁铸件表面处理处理工艺，在现有的铸铁表面处理方法的基础上做了很大程度的改进，首先将待处理的生铁铸件置于一定质量分数的盐酸溶液中进行浸泡，控制浸泡的温度和时间，生铁铸件表面在酸液的作用下发生轻微的腐蚀，为后续的处理奠定一定的基础，紧接着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，为后续的处理奠定了基础。然后在处理后的生铁铸件表面涂覆一层涂料，在紫外的辅助作用下，涂料与生铁铸件紧密结合，本发明的涂料合理搭配多种原料成分，以聚乙二醇、玛树脂、柯巴树脂合理搭配组成成膜物质，可以在铸件的表面形成致密的保护膜，与皮胶、松香相互协同，可以与生铁铸件表面紧密结合，很好的保证了涂料的粘附性、成膜性和阻水性。再结合琥珀酸单甘油酯、乳酸钙的作用，进一步提高涂料的致密性，形成良好的电化学保护和物理辐射屏蔽作用的组织结构，添加的乙烯基双硬脂酰胺、抗结剂二氧化硅、柠檬酸铁铵有助于改善涂料本身的使用特性，提高涂料涂覆的均匀性。为了进一步提升涂料的品质和生铁铸件的使用价值，添加了一种改性填料成分。利用砭石粉和贝壳粉的使用特性，对其进行改性，有助于调整涂料整体的热膨胀率，使其与生铁铸件的相近，使用过程中不会产生裂纹、脱落等不良现象，两者改性后的结合程度更好，配合其他成分，明显改善涂料整体的粘接性、耐高温冲击性，性能稳定，品质优异，保障铸件表面的光滑度，很好的提升了经济效益。一次涂覆完成后，对生铁铸件的表面进行打磨，提高铸件表面的光滑度，再进行二次涂覆处理，进一步提升生铁铸件的综合性能，并且处理性能更加稳定，极具市场推广应用价值。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明提供了一种生铁铸件表面处理工艺，提高了生铁铸件的耐磨、耐腐蚀、耐高温、耐冲击特性，很好的提升了生铁铸件的使用性能，延长了铸件的使用寿命，具有很好的市场推广应用价值。
具体实施方式
实施例1
一种生铁铸件表面处理工艺，包括以下步骤：
（1）酸处理：
将待处理的生铁铸件投入到质量分数为24%的盐酸溶液中进行浸泡，浸泡时保持盐酸溶液中的温度为63℃，浸泡处理30min后，投入到去离子水中进行浸泡处理3min后，滤出自然晾干备用；
（2）质子辐照处理：
将步骤（1）中酸处理后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4min；
（3）一次涂覆处理：
将质子辐照处理后的生铁铸件表面均匀涂覆一层涂料，然后置于紫外灯下进行照射，以波长为230nm的紫外照射处理14min；
（4）打磨：
用100目的砂纸对生铁铸件表面进行打磨，打磨处理8min后，去除表面的碎屑后备用；
（5）二次涂覆处理：
将打磨后的生铁铸件表面均匀涂覆一层涂料，然后置于紫外灯下进行照射，以波长为230nm的紫外照射处理7min即可。
进一步的，所述步骤（2）中质子辐照处理时控制辐照的能量为200keV，束流为1.3×1012 cm-2·s-1，注入量为3×1017 p/cm2。
进一步的，所述步骤（3）中涂料的涂覆厚度为2mm。
进一步的，所述步骤（3）中或步骤（5）中涂料的制备，包括如下步骤：
1）改性填料的制备：
a. 将砭石粉投入到质量分数为26%的盐酸溶液中，边搅拌边加热保持盐酸溶液中的温度为73℃，连续搅拌处理24min后，滤出备用；
b. 将贝壳粉投入到煅烧炉中进行煅烧，以810℃的温度煅烧22min后，待贝壳粉表面的温度降至110℃时，取出贝壳粉投入质量分数为35%的酒石酸溶液中，边搅拌边加热保持酒石酸溶液中的温度为91℃，连续搅拌处理31min后，滤出备用；
c. 将操作a中所得的砭石粉和操作b中所得的贝壳粉按照重量比为2.4:3.3共同投入反应釜中，然后向反应釜中加入改性液，将反应釜中的温度控制为140℃，将反应釜中的压力控制为0.72MPa，持续反应42min后，取出混合粉末；
d. 将操作c所得的混合粉末放入干燥箱内进行干燥，干燥时保持烘箱内的温度为62℃，干燥至含水率为7%即可；
2）成品制备：
按对应重量份称取聚乙二醇24份、玛树脂15份、柯巴树脂18份、皮胶8.5份、松香14份、乙烯基双硬脂酰胺8份、二氧化硅7份、柠檬酸铁铵6份、琥珀酸单甘油酯5份、乳酸钙4.5份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚7份、步骤1）所得的改性填料16.5份，然后共同投入搅拌罐内，以520rpm的转速搅拌混匀即可，搅拌时保持搅拌罐内的温度为73℃。
进一步的，所述步骤1）操作c中改性液中各成分及对应重量份为：硝酸镱2.5份、八水合硫酸钆3.5份、硅烷偶联剂7份、十二烷基硫酸钠10份、十二烷基苯磺酸钠8份、去离子水570份。
进一步的，所述步骤1）操作c中砭石粉和贝壳粉总重量份与改性液总体积的重量体积比为1g:6.5mL。
进一步的，所述步骤（5）中涂料的涂覆厚度为1.3mm。
实施例2
一种生铁铸件表面处理工艺，包括以下步骤：
（1）酸处理：
将待处理的生铁铸件投入到质量分数为27%的盐酸溶液中进行浸泡，浸泡时保持盐酸溶液中的温度为65℃，浸泡处理35min后，投入到去离子水中进行浸泡处理4min后，滤出自然晾干备用；
（2）质子辐照处理：
将步骤（1）中酸处理后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4.5min；
（3）一次涂覆处理：
将质子辐照处理后的生铁铸件表面均匀涂覆一层涂料，然后置于紫外灯下进行照射，以波长为245nm的紫外照射处理16min；
（4）打磨：
用100目的砂纸对生铁铸件表面进行打磨，打磨处理10min后，去除表面的碎屑后备用；
（5）二次涂覆处理：
将打磨后的生铁铸件表面均匀涂覆一层涂料，然后置于紫外灯下进行照射，以波长为245nm的紫外照射处理8min即可。
进一步的，所述步骤（2）中质子辐照处理时控制辐照的能量为210keV，束流为1.4×1012 cm-2·s-1，注入量为3.5×1017 p/cm2。
进一步的，所述步骤（3）中涂料的涂覆厚度为2~3mm。
进一步的，所述步骤（3）中或步骤（5）中涂料的制备，包括如下步骤：
1）改性填料的制备：
a. 将砭石粉投入到质量分数为28%的盐酸溶液中，边搅拌边加热保持盐酸溶液中的温度为76℃，连续搅拌处理25min后，滤出备用；
b. 将贝壳粉投入到煅烧炉中进行煅烧，以845℃的温度煅烧25min后，待贝壳粉表面的温度降至140℃时，取出贝壳粉投入质量分数为36%的酒石酸溶液中，边搅拌边加热保持酒石酸溶液中的温度为93℃，连续搅拌处理33min后，滤出备用；
c. 将操作a中所得的砭石粉和操作b中所得的贝壳粉按照重量比为2.7:3.4共同投入反应釜中，然后向反应釜中加入改性液，将反应釜中的温度控制为140~200℃，将反应釜中的压力控制为0.75MPa，持续反应45min后，取出混合粉末；
d. 将操作c所得的混合粉末放入干燥箱内进行干燥，干燥时保持烘箱内的温度为65℃，干燥至含水率为8%即可；
2）成品制备：
按对应重量份称取聚乙二醇24.5份、玛树脂16份、柯巴树脂20份、皮胶9份、松香15份、乙烯基双硬脂酰胺8.5份、二氧化硅8份、柠檬酸铁铵7份、琥珀酸单甘油酯6份、乳酸钙5份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚7.5份、步骤1）所得的改性填料17份，然后共同投入搅拌罐内，以550rpm的转速搅拌混匀即可，搅拌时保持搅拌罐内的温度为74℃。
进一步的，所述步骤1）操作c中改性液中各成分及对应重量份为：硝酸镱3份、八水合硫酸钆4份、硅烷偶联剂7.5份、十二烷基硫酸钠11份、十二烷基苯磺酸钠9份、去离子水610份。
进一步的，所述步骤1）操作c中砭石粉和贝壳粉总重量份与改性液总体积的重量体积比为1g:7mL。
进一步的，所述步骤（5）中涂料的涂覆厚度为1.5mm。
实施例3
一种生铁铸件表面处理工艺，包括以下步骤：
（1）酸处理：
将待处理的生铁铸件投入到质量分数为30%的盐酸溶液中进行浸泡，浸泡时保持盐酸溶液中的温度为67℃，浸泡处理40min后，投入到去离子水中进行浸泡处理5min后，滤出自然晾干备用；
（2）质子辐照处理：
将步骤（1）中酸处理后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5min；
（3）一次涂覆处理：
将质子辐照处理后的生铁铸件表面均匀涂覆一层涂料，然后置于紫外灯下进行照射，以波长为260nm的紫外照射处理18min；
（4）打磨：
用100目的砂纸对生铁铸件表面进行打磨，打磨处理12min后，去除表面的碎屑后备用；
（5）二次涂覆处理：
将打磨后的生铁铸件表面均匀涂覆一层涂料，然后置于紫外灯下进行照射，以波长为260nm的紫外照射处理9min即可。
进一步的，所述步骤（2）中质子辐照处理时控制辐照的能量为220keV，束流为1.5×1012 cm-2·s-1，注入量为4×1017 p/cm2。
进一步的，所述步骤（3）中涂料的涂覆厚度为3mm。
进一步的，所述步骤（3）中或步骤（5）中涂料的制备，包括如下步骤：
1）改性填料的制备：
a. 将砭石粉投入到质量分数为30%的盐酸溶液中，边搅拌边加热保持盐酸溶液中的温度为79℃，连续搅拌处理26min后，滤出备用；
b. 将贝壳粉投入到煅烧炉中进行煅烧，以880℃的温度煅烧28min后，待贝壳粉表面的温度降至170℃时，取出贝壳粉投入质量分数为37%的酒石酸溶液中，边搅拌边加热保持酒石酸溶液中的温度为95℃，连续搅拌处理35min后，滤出备用；
c. 将操作a中所得的砭石粉和操作b中所得的贝壳粉按照重量比为3:3.5共同投入反应釜中，然后向反应釜中加入改性液，将反应釜中的温度控制为200℃，将反应釜中的压力控制为0.78MPa，持续反应48min后，取出混合粉末；
d. 将操作c所得的混合粉末放入干燥箱内进行干燥，干燥时保持烘箱内的温度为68℃，干燥至含水率为9%即可；
2）成品制备：
按对应重量份称取聚乙二醇25份、玛树脂17份、柯巴树脂22份、皮胶9.5份、松香16份、乙烯基双硬脂酰胺9份、二氧化硅9份、柠檬酸铁铵8份、琥珀酸单甘油酯7份、乳酸钙5.5份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚8份、步骤1）所得的改性填料17.5份，然后共同投入搅拌罐内，以580rpm的转速搅拌混匀即可，搅拌时保持搅拌罐内的温度为75℃。
进一步的，所述步骤1）操作c中改性液中各成分及对应重量份为：硝酸镱3.5份、八水合硫酸钆4.5份、硅烷偶联剂8份、十二烷基硫酸钠12份、十二烷基苯磺酸钠10份、去离子水650份。
进一步的，所述步骤1）操作c中砭石粉和贝壳粉总重量份与改性液总体积的重量体积比为1g:7.5mL。
进一步的，所述步骤（5）中涂料的涂覆厚度为1.7mm。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，省去步骤（2）质子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2
本对比实施例2与实施例2相比，在涂料的制备中，用等质量份市售的砭石粉取代改性填料，并省去改性填料的制备，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，在涂料的制备中，用等质量份市售的备课粉取代改性填料，并省去改性填料的制备，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，在涂料的制备中，省去改性填料，并省去改性填料的制备，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例5
本对比实施例5与实施例2相比，省去步骤（3）一次涂覆处理的整个操作，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7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、对比实施例5、对照组的方法对应处理每组生铁铸件，对上述七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
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，本发明对生铁铸件表面的处理工艺，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)

1.一种生铁铸件表面处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）酸处理：
将待处理的生铁铸件投入到质量分数为24~30%的盐酸溶液中进行浸泡，浸泡时保持盐酸溶液中的温度为63~67℃，浸泡处理30~40min后，投入到去离子水中进行浸泡处理3~5min后，滤出自然晾干备用；
（2）质子辐照处理：
将步骤（1）中酸处理后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4~5min；
（3）一次涂覆处理：
将质子辐照处理后的生铁铸件表面均匀涂覆一层涂料，然后置于紫外灯下进行照射，以波长为230~260nm的紫外照射处理14~18min；
（4）打磨：
用100目的砂纸对生铁铸件表面进行打磨，打磨处理8~12min后，去除表面的碎屑后备用；
（5）二次涂覆处理：
将打磨后的生铁铸件表面均匀涂覆一层涂料，然后置于紫外灯下进行照射，以波长为230~260nm的紫外照射处理7~9min即可。
2.根据权利要求1所述一种生铁铸件表面处理工艺，其特征在于，所述步骤（2）中质子辐照处理时控制辐照的能量为200~220keV，束流为1.3~1.5×1012 cm-2·s-1，注入量为3~4×1017 p/cm2。
3.根据权利要求1所述一种生铁铸件表面处理工艺，其特征在于，所述步骤（3）中涂料的涂覆厚度为2~3mm。
4.根据权利要求1所述一种生铁铸件表面处理工艺，其特征在于，所述步骤（3）中或步骤（5）中涂料的制备，包括如下步骤：
1）改性填料的制备：
a. 将砭石粉投入到质量分数为26~30%的盐酸溶液中，边搅拌边加热保持盐酸溶液中的温度为73~79℃，连续搅拌处理24~26min后，滤出备用；
b. 将贝壳粉投入到煅烧炉中进行煅烧，以810~880℃的温度煅烧22~28min后，待贝壳粉表面的温度降至110~170℃时，取出贝壳粉投入质量分数为35~37%的酒石酸溶液中，边搅拌边加热保持酒石酸溶液中的温度为91~95℃，连续搅拌处理31~35min后，滤出备用；
c. 将操作a中所得的砭石粉和操作b中所得的贝壳粉按照重量比为2.4~3:3.3~3.5共同投入反应釜中，然后向反应釜中加入改性液，将反应釜中的温度控制为140~200℃，将反应釜中的压力控制为0.72~0.78MPa，持续反应42~48min后，取出混合粉末；
d. 将操作c所得的混合粉末放入干燥箱内进行干燥，干燥时保持烘箱内的温度为62~68℃，干燥至含水率为7~9%即可；
2）成品制备：
按对应重量份称取聚乙二醇24~25份、玛树脂15~17份、柯巴树脂18~22份、皮胶8.5~9.5份、松香14~16份、乙烯基双硬脂酰胺8~9份、二氧化硅7~9份、柠檬酸铁铵6~8份、琥珀酸单甘油酯5~7份、乳酸钙4.5~5.5份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚7~8份、步骤1）所得的改性填料16.5~17.5份，然后共同投入搅拌罐内，以520~580rpm的转速搅拌混匀即可，搅拌时保持搅拌罐内的温度为73~75℃。
5.根据权利要求4所述一种生铁铸件表面处理工艺，其特征在于，所述步骤1）操作c中改性液中各成分及对应重量份为：硝酸镱2.5~3.5份、八水合硫酸钆3.5~4.5份、硅烷偶联剂7~8份、十二烷基硫酸钠10~12份、十二烷基苯磺酸钠8~10份、去离子水570~650份。
6.根据权利要求4所述一种生铁铸件表面处理工艺，其特征在于，所述步骤1）操作c中砭石粉和贝壳粉总重量份与改性液总体积的重量体积比为1g:6.5~7.5mL。
7.根据权利要求1所述一种生铁铸件表面处理工艺，其特征在于，所述步骤（5）中涂料的涂覆厚度为1.3~1.7mm。
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