一種鎢鈦合金表面改性復合閥體的鑄造方法
【專利摘要】本發明公開了一種鎢鈦合金表面改性復合閥體的鑄造方法，包括以下步驟：（1）配制澆注液，其中澆注液的化學成分重量百分比如下：C：0.22%?0.26%，Si：0.25%?0.45%，Mn：0.60%?0.80%，B:0.005%?0.01%，Sc：0.01%?0.015%，Re:0.05%?0.08%，Co：0.15%?0.25%，P≤0.03%，S≤0.02%，余量為Fe，（2）配制鑄滲涂料，（3）澆注閥體，（4）熱處理以及精整。通過本發明鑄造方法得到的閥體，表面形成均勻、穩定的鑄滲復合層，且具有優良的耐磨損性能、耐高溫以及耐腐蝕性能，成品率高，質量穩定、外觀質量以及使用性能好、使用壽命長。
【專利說明】
一種鎢鈦合金表面改性復合閥體的鑄造方法
技術領域
[0001]本發明涉及閥門鑄造技術領域，尤其涉及一種鎢鈦合金表面改性復合閥體的鑄造方法。
【背景技術】
[0002]閥門是流動物料輸送和控制的重要部件，在使用中，除了要滿足溫度、壓力等技術指標的要求外，還要適應不同性質物料的不同需要，如腐蝕、磨損、粘附等。同時，閥門的密封性能和使用壽命也是十分重要的技術指標。
[0003]鑄滲法是將合金粉等原料調成涂料涂刷在鑄型表面，澆注時基體金屬液浸透涂料毛細孔隙，依靠金屬液熱量使合金粉末熔解、熔化，與基體金屬融合為一體，從而在鑄件表面形成具有良好性能的表面復合層。鑄滲技術在提升鑄件性能的同時，具有不需要專用設備、工藝簡單、生產周期短、成本低廉的優點。但是，由于鑄滲技術容易發生氣孔、夾渣及表面復合層厚度不均等問題，在實際應用于閥體生產時導致鑄造缺陷，影響閥體的外觀質量及使用壽命。文獻《鑄滲法提高鑄鋼閥門耐磨性的研究》使用鑄滲工藝制得耐沖刷性能好的閥門，提高了閥門的使用壽命，但其同時也指出，鑄滲層質量穩定性差的問題仍然存在，還有待進一步改進。因此，選擇合適加工溫度、合適的基材及鑄滲涂料、優化鑄造方法，改善鑄滲工藝復合閥體鑄件的質量穩定性至關重要。
【發明內容】
[0004]本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種質量穩定、外觀質量以及使用性能好、使用壽命長的鎢鈦合金表面改性復合閥體的鑄造方法。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現的:
一種鎢鈦合金表面改性復合閥體的鑄造方法，包括以下步驟:
(1)配制澆注液，所述澆注液的化學成分重量百分比如下:C:0.22%-0.26%，S1: 0.25%-0.45%，Mn:0.60%-0.80%，B:0.005%-0.01%，Sc:0.01%_0.015%，Re:0.05%-0.08%，Co:0.15%-
0.25%，P彡0.03% ,S^0.02%，余量為Fe，將各原料在中頻感應電爐中于1580-1620 °C熔煉，調整化學成分后即得澆注液；
(2)配制鑄滲涂料，所述鑄滲涂料由下列重量份的原料制成:200-300目鐵鎳鉻硅硼合金粉35-45，200-300目鎢鈦合金粉10-15，聚乙烯醇0.5_1，甲基纖維素0.3-0.5，丙烯酸0.Ι-Ο.2，過硫酸銨0.01-0.015，硅酸鋰2-4，氟化鈉1-2，碳納米管1-2，硅烷偶聯劑ΚΗ-550 0.5-1，三乙醇胺0.5-1;所述鑄滲涂料的制備方法是先將碳納米管和硅烷偶聯劑ΚΗ-550加入適量乙醇中攪拌分散均勻，然后加入鐵鎳鉻硅硼合金粉、鎢鈦合金粉攪拌l_2h，干燥除去乙醇后100-120°C處理0.5-lh，得A組分;先將聚乙烯醇加入適量水中85-95°C溶解完全，然后加入丙烯酸和過硫酸銨60-70°C攪拌2-4h，冷卻后得B組分;將A組分、B組分與其余原料混合研磨均勻，即得鑄滲涂料；
(3)澆注閥體，先將砂芯于220-240°C烘干處理4-6h，然后將鑄滲涂料均勻涂覆在砂芯表面，涂覆厚度為1.5-2.5臟，再于160-180°(:處理1-211，然后合箱，再將澆注液于1520-1560°C條件下澆注，以20-30°C/小時冷卻至室溫，然后進行精整；
(4)熱處理，將步驟(3)處理后的閥體于200-300°C保溫處理2-4h，然后以60-80°C/小時緩慢升溫至800-850 °C保溫處理6-8h，再以30-50 °C/小時緩慢降溫至600-650 °C保溫處理4-6h，最后以50-60°C/小時緩慢降至室溫，再次精整后得到成品。
[0006]本發明的優點是:
本發明利用碳納米管和硅烷偶聯劑ΚΗ-550對鐵鎳鉻硅硼合金粉、鎢鈦合金粉進行表面包覆改性作為鑄滲層材料，對合金粉體有良好的表面保護作用，提高與金屬液的潤濕性能，增強界面冶金結合強度;將丙烯酸改性聚乙烯醇作為粘結劑，結合強度高，且能形成穩定的毛細空隙，改善金屬液與鑄滲涂料之間的潤濕性，有利于形成均勻、穩定的鑄滲層;再通過其余原料的混合研磨加工，得到的鑄滲涂料經過饒注與金屬基體相恪合，得到的復合閥體基體經過熱處理、精整等后續處理步驟，最終得到成品。通過本發明鑄造方法得到的閥體，表面形成均勻、穩定的鑄滲復合層，且具有優良的耐磨損性能、耐高溫以及耐腐蝕性能，成品率高，質量穩定、外觀質量以及使用性能好、使用壽命長。
【具體實施方式】
[0007 ] 一種鎢鈦合金表面改性復合閥體的鑄造方法，包括以下步驟:
(1)配制澆注液，其中澆注液的化學成分重量百分比如下:C:0.22%，S1: 0.25%,Mn:0.60%，B:0.005%，Sc:0.01%，Re:0.05%，Co:0.15%，P:0.03%，S:0.02%，余量為 Fe，將各原料在中頻感應電爐中于1580°C熔煉，調整化學成分后即得澆注液；
(2)配制鑄滲涂料，其中鑄滲涂料由下列重量(kg)的原料制成:200目鐵鎳鉻硅硼合金粉35，200目鎢鈦合金粉10，聚乙烯醇0.5，甲基纖維素0.3，丙烯酸0.1，過硫酸銨0.01,硅酸鋰2，氟化鈉I，碳納米管I，硅烷偶聯劑KH-550 0.5，三乙醇胺0.5;所述鑄滲涂料的制備方法是先將碳納米管和硅烷偶聯劑KH-550加入適量乙醇中攪拌分散均勻，然后加入鐵鎳鉻硅硼合金粉、鎢鈦合金粉攪拌Ih，干燥除去乙醇后1000C處理0.5h，得A組分;先將聚乙烯醇加入適量水中85 0C溶解完全，然后加入丙烯酸和過硫酸銨60 0C攪拌2h，冷卻后得B組分;將A組分、B組分與其余原料混合研磨均勻，即得鑄滲涂料；
(3)澆注閥體，先將砂芯于220°C烘干處理4h，然后將鑄滲涂料均勻涂覆在砂芯表面，涂覆厚度為1.5mm，再于160°C處理Ih，然后合箱，再將澆注液于1520°C條件下澆注，以20°C/小時冷卻至室溫，然后進行精整；
(4)熱處理，將步驟(3)處理后的閥體于200°C保溫處理2h，然后以60°C/小時緩慢升溫至800 °(:保溫處理6h，再以30 °C/小時緩慢降溫至600 °(:保溫處理4h，最后以50 °C /小時緩慢降至室溫，再次精整后得到成品。
[0008]其中鐵鎳鉻硅硼合金粉的型號選擇Fe60，鎢鈦合金粉的型號選擇WTi1。
[0009]上述產品的性能測試結果如下:
鑄滲層強度為63.6HRC，使用壽命為普通WCB閥體的6倍，在實際工況使用過程中，復合層不會剝落、開裂，運行狀況良好。
【主權項】
1.一種鎢鈦合金表面改性復合閥體的鑄造方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)配制澆注液，所述澆注液的化學成分重量百分比如下:C:0.22%-0.26%，S1: 0.25%-0.45%，Mn:0.60%-0.80%，B:0.005%-0.01%，Sc:0.01%_0.015%，Re:0.05%-0.08%，Co:0.15%-0.25%，P彡0.03% ,S^0.02%，余量為Fe，將各原料在中頻感應電爐中于1580-1620 °C熔煉，調整化學成分后即得澆注液； (2)配制鑄滲涂料，所述鑄滲涂料由下列重量份的原料制成:200-300目鐵鎳鉻硅硼合金粉35-45，200-300目鎢鈦合金粉10-15，聚乙烯醇0.5_1，甲基纖維素0.3-0.5，丙烯酸0.Ι-Ο.2，過硫酸銨0.01-0.015，硅酸鋰2-4，氟化鈉1-2，碳納米管1-2，硅烷偶聯劑ΚΗ-550 0.5-1，三乙醇胺0.5-1;所述鑄滲涂料的制備方法是先將碳納米管和硅烷偶聯劑ΚΗ-550加入適量乙醇中攪拌分散均勻，然后加入鐵鎳鉻硅硼合金粉、鎢鈦合金粉攪拌l_2h，干燥除去乙醇后100-120°C處理0.5-lh，得A組分;先將聚乙烯醇加入適量水中85-95°C溶解完全，然后加入丙烯酸和過硫酸銨60-70°C攪拌2-4h，冷卻后得B組分;將A組分、B組分與其余原料混合研磨均勻，即得鑄滲涂料； (3)澆注閥體，先將砂芯于220-240°C烘干處理4-6h，然后將鑄滲涂料均勻涂覆在砂芯表面，涂覆厚度為1.5-2.5臟，再于160-180°(:處理1-211，然后合箱，再將澆注液于1520-1560°C條件下澆注，以20-30°C/小時冷卻至室溫，然后進行精整； (4)熱處理，將步驟(3)處理后的閥體于200-300°C保溫處理2-4h，然后以60-80°C/小時緩慢升溫至800-850 °C保溫處理6-8h，再以30-50 °C/小時緩慢降溫至600-650 °C保溫處理4-6h，最后以50-60°C/小時緩慢降至室溫，再次精整后得到成品。
【文檔編號】B22C3/00GK105964986SQ201610343113
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月23日
【發明人】劉奎新, 劉瑞
【申請人】安徽鑫宏機械有限公司