CN105838998A - 一种铝硅合金表面改性复合阀体的铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝硅合金表面改性复合阀体的铸造方法,包括以下步骤:(1)配制浇注液,其中浇注液的化学成分重量百分比如下:C:0.22%‑0.26%,Si:0.25%‑0.45%,Mn:0.60%‑0.80%,Mg:0.50%‑0.80%,Ni:0.20%‑0.30%,Ti:0.10%‑0.15%,Ce:0.10%‑0.15%,P≤0.03%,S≤0.02%,余量为Fe,(2)配制铸渗涂料,(3)浇注阀体,(4)热处理以及精整。通过本发明铸造方法得到阀体,表面形成均匀、稳定的铸渗复合层,且具有高韧性、高抗冲击性能和良好的防腐蚀性能,成品率高,质量稳定、外观质量以及使用性能好、使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及阀门铸造技术领域,尤其涉及一种铝硅合金表面改性复合阀体的铸造方法。
背景技术
阀门是流动物料输送和控制的重要部件,在使用中,除了要满足温度、压力等技术指标的要求外,还要适应不同性质物料的不同需要,如腐蚀、磨损、粘附等。同时,阀门的密封性能和使用寿命也是十分重要的技术指标。
铸渗法是将合金粉等原料调成涂料涂刷在铸型表面,浇注时基体金属液浸透涂料毛细孔隙,依靠金属液热量使合金粉末熔解、熔化,与基体金属融合为一体,从而在铸件表面形成具有良好性能的表面复合层。铸渗技术在提升铸件性能的同时,具有不需要专用设备、工艺简单、生产周期短、成本低廉的优点。但是,由于铸渗技术容易发生气孔、夹渣及表面复合层厚度不均等问题,在实际应用于阀体生产时导致铸造缺陷,影响阀体的外观质量及使用寿命。文献《铸渗法提高铸钢阀门耐磨性的研究》使用铸渗工艺制得耐冲刷性能好的阀门,提高了阀门的使用寿命,但其同时也指出,铸渗层质量稳定性差的问题仍然存在,还有待进一步改进。因此,选择合适加工温度、合适的基材及铸渗涂料、优化铸造方法,改善铸渗工艺复合阀体铸件的质量稳定性至关重要。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷,提供一种质量稳定、外观质量以及使用性能好、使用寿命长的铝硅合金表面改性复合阀体的铸造方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种铝硅合金表面改性复合阀体的铸造方法,包括以下步骤:
(1)配制浇注液,所述浇注液的化学成分重量百分比如下:C:0.22%-0.26%,Si:0.25%-0.45%,Mn:0.60%-0.80%,Mg:0.50%-0.80%,Ni:0.20%-0.30%,Ti:0.10%-0.15%,Ce:0.10%-0.15%,P≤0.03%,S≤0.02%,余量为Fe,将各原料在中频感应电炉中于1580-1620℃熔炼,调整化学成分后即得浇注液;
(2)配制铸渗涂料,所述铸渗涂料由下列重量份的原料制成:200-300目微碳铬铁粉35-45,200-300目铝硅合金粉10-15,聚乙烯醇0.5-1,腰果酚0.1-0.15,丙烯酸0.1-0.2,过硫酸铵0.01-0.015,硅酸锂2-4,氟化钠1-2,碳纳米管1-2,硅烷偶联剂KH-550 0.5-1,微晶纤维素0.3-0.5;所述铸渗涂料的制备方法是先将碳纳米管、腰果酚和硅烷偶联剂KH-550加入适量乙醇中搅拌分散均匀,然后加入微碳铬铁粉、铝硅合金粉搅拌1-2h,干燥除去乙醇后100-120℃处理0.5-1h,得A组分;先将聚乙烯醇加入适量水中85-95℃溶解完全,然后加入丙烯酸和过硫酸铵60-70℃搅拌2-4h,冷却后得B组分;将A组分、B组分与其余原料混合研磨均匀,即得铸渗涂料;
(3)浇注阀体,先将砂芯于220-240℃烘干处理4-6h,然后将铸渗涂料均匀涂覆在砂芯表面,涂覆厚度为1.5-2.5mm,再于160-180℃处理1-2h,然后合箱,再将浇注液于1520-1560℃条件下浇注,以20-30℃/小时冷却至室温,然后进行精整;
(4)热处理,将步骤(3)处理后的阀体于200-300℃保温处理2-4h,然后以60-80℃/小时缓慢升温至800-850℃保温处理6-8h,再以30-50℃/小时缓慢降温至600-650℃保温处理4-6h,最后以50-60℃/小时缓慢降至室温,再次精整后得到成品。
本发明的优点是:
本发明利用碳纳米管、腰果酚和硅烷偶联剂KH-550对微碳铬铁粉、铝硅合金粉进行表面包覆改性作为铸渗层材料,对合金粉体有良好的表面保护作用,提高与金属液的润湿性能,增强界面冶金结合强度;将丙烯酸改性聚乙烯醇作为粘结剂,结合强度高,且能形成稳定的毛细空隙,改善金属液与铸渗涂料之间的润湿性,有利于形成均匀、稳定的铸渗层;再通过其余原料的混合研磨加工,得到的铸渗涂料经过浇注与金属基体相熔合,得到的复合阀体基体经过热处理、精整等后续处理步骤,最终得到成品。通过本发明铸造方法得到阀体,表面形成均匀、稳定的铸渗复合层,且具有高韧性、高抗冲击性能和良好的防腐蚀性能,成品率高,质量稳定、外观质量以及使用性能好、使用寿命长。
具体实施方式
一种铝硅合金表面改性复合阀体的铸造方法,包括以下步骤:
(1)配制浇注液,其中浇注液的化学成分重量百分比如下:C:0.22%,Si:0.25%,Mn:0.60%,Mg:0.50%,Ni:0.20%,Ti:0.10%,Ce:0.10%,P:0.03%,S:0.02%,余量为Fe,将各原料在中频感应电炉中于1580℃熔炼,调整化学成分后即得浇注液;
(2)配制铸渗涂料,其中铸渗涂料由下列重量(kg)的原料制成:200目微碳铬铁粉35,200目铝硅合金粉10,聚乙烯醇0.5,腰果酚0.1,丙烯酸0.1,过硫酸铵0.01,硅酸锂2,氟化钠1,碳纳米管1,硅烷偶联剂KH-550
0.5,微晶纤维素0.3;所述铸渗涂料的制备方法是先将碳纳米管、腰果酚和硅烷偶联剂KH-550加入适量乙醇中搅拌分散均匀,然后加入微碳铬铁粉、铝硅合金粉搅拌1h,干燥除去乙醇后100℃处理0.5h,得A组分;先将聚乙烯醇加入适量水中85℃溶解完全,然后加入丙烯酸和过硫酸铵60℃搅拌2h,冷却后得B组分;将A组分、B组分与其余原料混合研磨均匀,即得铸渗涂料;
(3)浇注阀体,先将砂芯于220℃烘干处理4h,然后将铸渗涂料均匀涂覆在砂芯表面,涂覆厚度为1.5mm,再于160℃处理1h,然后合箱,再将浇注液于1520℃条件下浇注,以20℃/小时冷却至室温,然后进行精整;
(4)热处理,将步骤(3)处理后的阀体于200℃保温处理2h,然后以60℃/小时缓慢升温至800℃保温处理6h,再以30℃/小时缓慢降温至600℃保温处理4h,最后以50℃/小时缓慢降至室温,再次精整后得到成品。
其中微碳铬铁粉的型号选择FeCr6-Ⅲ,铝硅合金粉的型号选择AlSi12。
上述产品的性能测试结果如下:
铸渗层强度为59.4HRC,使用寿命为普通WCB阀体的6倍,在实际工况使用过程中,复合层不会剥落、开裂,运行状况良好。
Claims (1)
1.一种铝硅合金表面改性复合阀体的铸造方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)配制浇注液,所述浇注液的化学成分重量百分比如下:C:0.22%-0.26%,Si:0.25%-0.45%,Mn:0.60%-0.80%,Mg:0.50%-0.80%,Ni:0.20%-0.30%,Ti:0.10%-0.15%,Ce:0.10%-0.15%,P≤0.03%,S≤0.02%,余量为Fe,将各原料在中频感应电炉中于1580-1620℃熔炼,调整化学成分后即得浇注液;
(2)配制铸渗涂料,所述铸渗涂料由下列重量份的原料制成:200-300目微碳铬铁粉35-45,200-300目铝硅合金粉10-15,聚乙烯醇0.5-1,腰果酚0.1-0.15,丙烯酸0.1-0.2,过硫酸铵0.01-0.015,硅酸锂2-4,氟化钠1-2,碳纳米管1-2,硅烷偶联剂KH-550 0.5-1,微晶纤维素0.3-0.5;所述铸渗涂料的制备方法是先将碳纳米管、腰果酚和硅烷偶联剂KH-550加入适量乙醇中搅拌分散均匀,然后加入微碳铬铁粉、铝硅合金粉搅拌1-2h,干燥除去乙醇后100-120℃处理0.5-1h,得A组分;先将聚乙烯醇加入适量水中85-95℃溶解完全,然后加入丙烯酸和过硫酸铵60-70℃搅拌2-4h,冷却后得B组分;将A组分、B组分与其余原料混合研磨均匀,即得铸渗涂料;
(3)浇注阀体,先将砂芯于220-240℃烘干处理4-6h,然后将铸渗涂料均匀涂覆在砂芯表面,涂覆厚度为1.5-2.5mm,再于160-180℃处理1-2h,然后合箱,再将浇注液于1520-1560℃条件下浇注,以20-30℃/小时冷却至室温,然后进行精整;
(4)热处理,将步骤(3)处理后的阀体于200-300℃保温处理2-4h,然后以60-80℃/小时缓慢升温至800-850℃保温处理6-8h,再以30-50℃/小时缓慢降温至600-650℃保温处理4-6h,最后以50-60℃/小时缓慢降至室温,再次精整后得到成品。
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