CN109706451A - 耐蚀合金成型的方法、耐蚀合金及其制件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐蚀合金的成型方法、耐蚀合金及其制件。耐蚀合金的成型方法通过在碳系填料表面沉积镍和铬中的最少一种元素的方法制得预沉积碳系填料。将作为基体材料的耐蚀铁基合金粉末与预沉积碳系填料混合形成混合物。通过模压、烧结的方式将混合物成型为耐蚀合金及其制件。该耐蚀合金能通过渗氮对耐蚀合金进行表面硬化。有利于整体提降低耐蚀合金的质量。通过渗氮处理，可极大提高耐腐蚀合金的表面硬度，从而提高其耐磨性。

Description

耐蚀合金成型的方法、耐蚀合金及其制件

技术领域

本发明涉及一种耐蚀合金成型的方法、耐蚀合金及其制件。

背景技术

耐蚀合金是指金属抗腐蚀材料，相对非金属耐腐蚀材料而言，金属抗腐蚀材料主要有铁基合金，镍基合金，活性金属。一般的耐蚀合金里除耐蚀性能好之外，存在如硬度低、或耐磨性差、或韧性差等缺陷 。目前钨钢（硬质合金）具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，但是钨钢密度高，从而导致质量大，限制其的应用。

发明内容

本发明第一目的是提供一种密度小、硬度高的耐蚀合金的成型方法。

本发明第二目的是提供一种密度小、硬度高的耐蚀合金。

本发明第三目的是提供一种密度小、硬度高的耐蚀合金的制成的制件。

为实现第一目的，本发明提供一种耐蚀合金的成型方法，包括以下步骤：通过在碳系填料表面沉积镍和铬中最少一种元素的方法制得预沉积碳系填料。将作为基体材料的耐蚀铁基合金粉末与预沉积碳系填料混合形成混合物。铁基合金粉末含有镍和铬最少一种元素，碳系填料的密度小于耐蚀铁基合金的密度。通过模压、烧结的方式将混合物成型为耐蚀合金。该耐蚀合金能通过渗氮对耐蚀合金进行表面硬化。

由上述方案可见， 通过在碳系填料表面沉积镍和铬最少一种元素，镍、铬与耐蚀铁基合金之间具有极高的相容性，有利于提高碳系填料与耐蚀铁基合金粉末粘结力，有利于提高碳系填料的含量，提高压模烧结成型的耐蚀合金的结构强度。由于碳系填料的密度小于耐蚀铁基合金的密度，有利于整体提降低耐蚀合金的质量。通过渗氮处理，可极大提高耐腐蚀合金的表面硬度，从而提高其耐磨性。

进一步方案为，在碳系填料粉碎之后，对其进行镍和/或铬的沉积。有利于镍和/或铬充分包裹填料，最大程度降低碳系填料被氧化的可能性，进一步有利于保证耐蚀合金的内部基体材料与填料之间的粘结力和结构强度。

进一步方案为，碳系填料通过液相沉积在表面沉积有镍和/或铬。通过液相沉积有利于镍和/或铬均匀地附着在碳系填料的表面。

进一步方案为，在惰性气体或真空下，进行烧结；烧结的温度在1122℃至1144℃之间；模压压强在560至800MPa之间。有利于奥氏体的快速形成，有利于奥氏体的晶粒细化，有利于耐蚀合金的致密化。

进一步方案为，烧结时间在3至4h之间。有利于耐蚀铁基合金粉末与预沉积碳系填料混合形成混合物形成并维持较多的奥氏体，从而提高耐蚀合金的性能。

为实现上述第二目的，本发明提供一种耐蚀合金，该耐蚀合金通过上述耐蚀合金的成型方法成型。

进一步方案为，碳系填料包括碳纤维、石墨烯和碳纳米管中至少一种。有利于增强耐磨合金的结构强度，减小耐蚀合金的质量。

进一步方案为，耐蚀铁基合金粉末的平均粒径为45微米至105微米。有利于缩短耐蚀铁基合金粉末熔接的时间，有利于耐蚀铁基合金与碳系填料之间的结合。

进一步方案为，碳系填料占耐蚀合金体积的35%至45%。述碳系填料的平均粒径包括第一平均粒径和跌第二平均粒径，所述第一平均粒径为第二平均粒径的的6至10倍。有利于进一步减小耐蚀合金的质量。有利于提高碳系填料在耐蚀合金中的填充比例

为实现上述第三目的，本发明提供一种耐蚀制件，该制件由上述的耐蚀合金制成。有利于减小制件的质量，提高耐磨性能及结构强度。

附图说明

图1是本发明耐蚀合金成型方法的流程示意图；

图2是本发明耐蚀制件的齿轮示意图；

图3是本发明耐蚀制件的复合紧固件中螺钉的示意图；

图4是本发明耐蚀制件的复合紧固件另一螺钉的立体图；

图5是图4的俯视图；

图6是图5的A-A方向的剖视图；

图7是复合螺钉的带通孔的剖实体；

图8是耐蚀制件的复合紧固的螺母示意图。

具体实施例

耐蚀合金成型方法的实施例

如图1所示，本发明提供一种耐蚀合金的成型方法，包括以下步骤：通过在碳系填料表面沉积镍和铬中最少一种元素的方法制得预沉积碳系填料，将作为基体材料的耐蚀铁基合金粉末与预沉积碳系填料混合形成混合物。通过模压、烧结的方式将该混合物成型为本发明的耐蚀合金。模压烧结在惰性气体或真空下进行；烧结的温度在1122℃至1144℃之间；模压压强在560至800MPa之间。优选的，本发明的耐蚀合金的烧结时间在3至4h之间。

优选的，铁基合金粉末含有镍和铬最少一种元素，碳系填料的密度小于耐蚀铁基合金的密度。

由上述方案可见， 通过在碳系填料表面沉积镍和铬最少一种元素，镍、铬与耐蚀铁基合金之间具有极高的相容性，有利于提高碳系填料与耐蚀铁基合金粉末粘结力，有利于提高碳系填料的含量，提高压模烧结成型的耐蚀合金的结构强度。由于碳系填料的密度小于耐蚀铁基合金的密度，有利于整体提降低耐蚀合金的质量。从而有利于提高镍的含量，提高耐蚀合金的耐蚀性能。

本发明的耐蚀合金能通过渗氮处理，可极大提高耐腐蚀合金的表面硬度，从而提高其耐磨性。

耐蚀铁基合金粉末是指粉碎已经冶炼一次成型的合金所得到的粉末。可选的，耐蚀铁基合金粉末可以是由2205双相不锈钢、254SMO不锈钢、合金20等耐蚀铁基合金粉碎后所得的粉末。

优选的，在碳系填料粉碎之后，对其进行镍和/或铬的沉积。有利于沉积的镍和/或铬包裹填料，最大程度降低碳系填料被氧化的可能性，进一步有利于保证耐蚀合金的内部基体材料与填料之间的粘结力和结构强度。

优选的，碳系填料通过液相沉积在表面沉积有镍和/或铬。碳系填料不限于通过液相沉积的方式在其表面沉积，还可以通过气相沉积、电镀等方法在碳纤填料表面附着镍和/或铬。优选的，碳系填料在液相沉积时，碳系填料悬浮在液体当中；进一步优选的，通过搅动液体，促进碳系填料悬浮，防止碳系填料堆积，使得液相沉积均匀。另一优选的，碳系填料在气相沉积时，利用沉积用气源对碳系填料进行流化，实现碳系填料的悬浮，有利于防止碳系填料堆积，使得气相沉积均匀。气相沉积时，优选四羰基镍与氮气混合作为气源。优选的，碳系填料包括碳纤维、石墨烯、碳纳米管中至少一种。有利于增强耐磨合金内部韧性，减小耐蚀合金的质量。碳系填料还可包括石墨，有利于提高耐蚀合金的自润滑性。碳系填料的平均粒径包括第一平均粒径和跌第二平均粒径，第一平均粒径为第二平均粒径的的6至10倍。进一步的，第一平均粒径的碳系填料和第二平均粒径的碳系填料的重量比为3:1。

优选的，耐蚀铁基合金粉末的平均粒径为45微米至105微米。有利于缩短耐蚀铁基合金粉末熔接的时间，有利于耐蚀铁基合金与碳系填料之间的结合。

优选的，碳系填料占耐蚀合金体积的35%至45%。有利于进一步减小耐蚀合金的质量。

本发明提供一种耐蚀制件，该制件由上述的耐蚀合金制成。有利于减小制件的质量，提高耐磨性能及结构强度。该制件可以为机壳、轴、齿轮、螺纹紧固件等制件。齿轮可参见图2，耐蚀合金齿轮不限于是直齿轮，还可以是斜齿轮、锥形齿轮、涡轮蜗杆等。螺纹紧固件可参见图3。

进一步的，如图4、图5和图6所示，复合螺钉100包括由本发明的耐蚀合金制成的螺钉体101和缠绕在螺钉体上的长纤维，该长纤维在螺钉体上至少缠绕一层。螺钉体101包含螺钉头102、螺杆103。螺杆103设置有螺纹1031、螺钉底部1032及孔1033。此复合螺钉100为内三角螺钉，螺钉头102内设置有定位孔104。螺钉头102、螺钉底部1032、孔1033、定位孔104皆设置有沟槽105。长纤维沿沟槽105布置，即长纤维的线头设置在螺钉底部1032的孔1033内，长纤维沿螺钉底部104的沟槽105、螺纹1031、螺钉头部102的沟槽105依次布置，长纤维的线尾设置在定位孔104。长纤维的设置有利于增强复合螺钉的结构强度，轴向的抗拉强度以及螺纹方向的抗扭强度。定位孔104有利于扳手与螺钉之间的定位作用。

优选的，在复合螺钉表面喷涂耐磨涂料，增强复合螺钉的耐磨强度。

进一步的，如图7所示，复合螺钉的内设置有通孔107，通孔107的内壁设置有沟槽。长纤维缠绕时，由定位孔104朝孔1033的方向沿沟槽107布置，且将填充满通孔107。有利于增强复合螺钉轴向的抗拉强度。

如图8所示，复合螺母200沿其直径由内至外依次设置有复合树脂层201、耐蚀合金层202和耐磨涂层203。树脂与耐蚀合金通过加热模压的工艺成型为复合螺母。耐蚀合金层202由本发明的耐蚀合金制成。

优选的，耐蚀合金层202远离复合树脂201的侧壁上设置有预定数量的沟槽204，沟槽204沿螺母200周向分布，沟槽204内设置有连续纤维205。有利于提高螺母径向的结构强度，防止螺母沿其径向受力而损坏。可选的，该连续纤维205可以为碳纤维、石英纤维、玄武岩纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维、芳纶纤维、置于碳纳米管的碳炔等高强度的纤维状材料。

优选的，本发明的复合树脂201还填充有作为阻燃剂的助剂。该阻燃剂包括三聚氰胺聚磷酸盐和甲基膦酸二甲酯，其对环氧树脂的阻燃性能优良，有利于提高耐磨预浸料的耐水性和拉伸强度。可选的，该阻燃剂还可以由蒙脱土、三聚氰胺和三聚氰胺聚磷酸盐组成。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.耐蚀合金的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过在碳系填料表面沉积镍和铬中最少一种元素的方法制得预沉积碳系填料；

将作为基体材料的耐蚀铁基合金粉末与所述预沉积碳系填料混合形成混合物；

所述铁基合金粉末含有镍和铬最少一种元素；

所述碳系填料的密度小于所述耐蚀铁基合金的密度；

通过模压、烧结的方式将所述混合物成型为所述耐蚀合金；

能通过渗氮对所述耐蚀合金进行表面硬化。

2.根据权利要求1所述耐蚀合金的成型方法，其特征在于：

在所述碳系填料粉碎之后，对其进行镍和/或铬的沉积。

3.根据权利要求2所述耐蚀合金的成型方法，其特征在于：

所述碳系填料通过液相沉积在表面沉积有所述镍和/或铬。

4.根据权利要求1所述耐蚀合金的成型方法，其特征在于：

在惰性气体或真空下，进行烧结；

所述烧结的温度在1122℃至1144℃之间；

所述模压压强在560至800MPa之间。

5.根据权利要求4所述耐蚀合金的成型方法，其特征在于：

所述烧结时间在3h至4h之间。

6.耐蚀合金，其特征在于：

所述耐蚀合金通过权利要求1至5任一所述耐蚀合金的成型方法成型。

7.根据权利要求6所述耐蚀合金，其特征在于：

所述碳系填料包括碳纤维、石墨烯和碳纳米管中至少一种。

8.根据权利要求6所述耐蚀合金，其特征在于：

所述耐蚀铁基合金粉末的平均粒径为45微米至105微米。

9.根据权利要求6所述耐蚀合金，其特征在于：

所述碳系填料占所述耐蚀合金体积的35%至45%；

所述碳系填料的平均粒径包括第一平均粒径和跌第二平均粒径，所述第一平均粒径为所述第二平均粒径的的6至10倍。

10.耐蚀制件，其特征在于：

所述耐蚀制件由权利要求6至9任一所述耐蚀合金制成。