專利名稱：離心澆鑄法生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬復合材料的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及以鋼基復合非鐵金屬及其合金的生產(chǎn)工藝。
背景技術：
鋼基耐磨雙金屬復合材料是近幾年國家研究、開發(fā)、推廣的一種新型材料。它的優(yōu)點是以鋼為基礎，內表面復合非鐵金屬及合金，它不僅增加了非鐵金屬及合金的強度，更為國家節(jié)約了大量的銅材等非鐵金屬，并已廣泛應用于閥桿螺母、蝸輪、軸瓦等行業(yè)。如專利公開號為CN2177857公開的“鋼基耐磨雙金屬閥桿螺母”、CN2187712公開的“鋼基耐磨雙金屬渦輪”等。鋼基耐磨雙金屬復合材料傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法是高溫灌鑄，它的缺點是復合面有夾渣，不致密，復合層容易脫落。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種離心澆鑄法生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬復合材料的方法，增強復合面的致密性，提高鋼基耐磨雙金屬復合材料的質量。
本發(fā)明離心澆鑄法生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬復合材料的方法，其特征在于依次包括如下步驟加工鋼基毛坯、鉆復合孔、堿洗、酸洗、去酸、復合孔內涂覆復合劑、做帽口、常溫干燥、300～350℃下預熱、復合孔內灌鑄熔化狀態(tài)下的非鐵金屬或其合金、在850℃～1300℃高溫狀態(tài)下及1200～1800轉/分的高轉速下離心成型、冷卻、機加工得到工件。
本發(fā)明的關鍵步驟之一是離心機澆鑄?？筛鶕?jù)復合件的大小、型狀選用傾斜或直立式澆鑄。離心時間依據(jù)復合面的大小確定，一般情況下，復合孔直徑小于30mm的離心時間30-60秒，離心角度45°；復合孔直徑大于30mm的離心時間90-180秒，離心角度45°或90°。
離心澆鑄法是利用離心機的離心作用，在傾斜或直立狀態(tài)下，高速旋轉，以達到分離冶煉渣，提高復合面致密性的效果，這樣可大大提高鋼基耐磨雙金屬復合材料的性能及質量。它與傳統(tǒng)灌鑄法的區(qū)別是傳統(tǒng)灌鑄法采用靜態(tài)灌鑄，離心澆鑄法采取高速旋轉澆鑄。
本發(fā)明的另一關鍵步驟是涂覆復合劑，涂復合劑的目的是去除氧化物，提高鋼基與非鐵金屬及合金的附著力。復合劑的質量組成為氯化鋅0.5～2.5％、氯化銨0.5～2.5％、氯化鉀2.5～10％、氯化鈉5～10％、氯化鋰0.5～1.5％、氟化鉀0.2～3％、氟化鈉0.2～3％、碳酸鈉2～5％、碳酸氫鈉2～5％、硼砂2～10％、硼酸2～5％及余量的水。
以下比較詳細的描述本發(fā)明的工藝過程離心澆鑄法生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬復合材料有三大步驟一是毛坯的加工與處理。鋼基毛坯(25#～45#碳鋼或鑄鋼)先按圖紙要求加工復合孔，然后放入20-60克/升濃度的氫氧化納溶液中，在80～100℃的溫度下浸泡20～40秒，完成堿洗工序。堿洗的目的是去除鋼基毛坯上的油跡。堿洗后的鋼基毛坯再放入5～10％的鹽酸溶液中，在30-60℃的溫度下浸泡10-30秒，然后放入流動的清水池中去酸，完成酸洗工序。酸洗的目的是去除鋼基毛坯上的銹跡。去酸后的鋼基毛坯在300～500℃溫度下涂覆復合劑(水溶液質量濃度為10～50％，依據(jù)非鐵金屬及合金的要求使用)，常溫下做防漏帽口。涂復合劑的目的是去除氧化物，提高鋼基與非鐵金屬及合金的附著力。在常溫下干燥，然后放入300～350℃恒溫預熱爐中預熱60分鐘。預熱的目的是防止低溫鋼基毛坯灌裝高溫非鐵金屬及合金液時濺出傷人。本發(fā)明的第二大步驟是預熱好的鋼基毛坯灌裝冶煉好的非鐵金屬及合金后，放入復合爐內加熱到850～1300℃，保溫10～20分鐘。本發(fā)明的第三大步驟就是離心澆鑄，是本發(fā)明的核心部分，將高溫(850℃～1300℃)狀態(tài)下的鋼基毛坯及熔化狀態(tài)下的非鐵金屬合金迅速放入離心機內，啟動離心機，在1200～1800轉/分轉速下，離心成型。在離心時間與離心形式上要依據(jù)工件的大小決定，一般情況下，復合孔直徑小于30mm的離心時間為30～60秒，離心角度45°。復合孔直徑大于30mm的離心時間為90～180秒，離心角度45°或90°，可按照工件的大小及型狀決定。離心澆鑄的目的利用離心原理，去除非鐵金屬及合金熔液當中的夾渣，提高復合面的致密性，解決復合層脫落等問題。離心澆鑄完畢取下毛坯常溫下冷卻，然后機加工得到符合使用要求的工件。
本發(fā)明所述的非鐵金屬優(yōu)選Cu、Zn、Mn、Pb、Al、Cr、Sn及其合金。
本發(fā)明復合孔的開孔直徑一般比工件的內螺紋公稱直徑大3～6mm。
本發(fā)明的優(yōu)點
離心澆鑄法生產(chǎn)的鋼基耐磨雙金屬復合材料與灌鑄法相比，具有復合面致密、無夾渣，附著力強，抗拉力大、復合層不易脫落的特點，不僅提高了產(chǎn)品質量，更擴大了鋼基耐磨雙金屬復合材料的用途。各種形狀和大小的內三角螺紋、內梯形螺紋均可采用。例如閥桿螺母在低壓閥門中常用ZCuZn38Mn2Pb2，在中高壓閥門中使用ZCuAl9Fe4，灌鑄法僅能生產(chǎn)ZCuZn38Mn2Pb2，而離心澆鑄法兩者均能生產(chǎn)，這樣最大可能的提高了銅等非鐵金屬及合金的利用率，效果非常明顯。
具體實施例方式
實施例一生產(chǎn)M48×2×50內孔螺紋為Tr28×5的低壓閥桿螺母。按照內梯形螺紋的公稱直徑Φ28確定復合孔為Φ31×50。選用45#Φ50圓鋼加工毛坯，經(jīng)堿洗、酸洗、去酸、涂復合劑(質量組成為氯化鋅0.5％、氯化銨1％、氯化鉀5％、氯化鈉5％、氯化鋰1.5％、氟化鉀0.5％、氟化鈉1％、碳酸鈉3％、碳酸氫鈉2％、硼砂6％、硼酸5％、水69.5％)、做帽口、在常溫下干燥、320℃預熱60分鐘等工序后灌裝冶煉好的ZCuZn38Mn2Pb2合金，放入850～1000℃的恒溫復合爐內，保溫10分鐘，高溫狀態(tài)下迅速垂直放入離心機內，啟動離心機(設定離心時間90秒)，在45°角度下離心90秒，取下毛坯常溫下冷卻，用車床車出雙金屬復合面，經(jīng)觀察，復合面細致無夾渣，離心孔Φ5.8，切片錘擊(8磅，2米)9次，復合層無裂痕，復合良好。
實施例二生產(chǎn)Φ72×120中高壓閥桿螺母，材質要求鋼基與ZCuAl9Fe4合金，內孔梯形螺紋為Tr32×6，根據(jù)梯形螺紋的公稱直徑，確定復合孔直徑為Φ36，鋼基選用45#Φ75×125圓鋼，鉆孔、堿洗、酸洗、去酸、涂復合劑(質量組成為氯化鋅2.5％、氯化銨0.5％、氯化鉀2.5％、氯化鈉10％、氯化鋰0.5％、氟化鉀2％、氟化鈉0.5％、碳酸鈉2％、碳酸氫鈉5％、硼砂2％、硼酸2％、水70.5％、做帽口、常溫下干燥，350℃預熱60分鐘后灌裝冶煉好的ZCuAl9Fe4合金，放入1100～1300℃的恒溫復合爐內保溫15分鐘，高溫狀態(tài)下垂直放入離心機內，啟動離心機(設定離心時間180秒)，在垂直狀態(tài)下離心，取下毛坯，常溫下冷卻，用車床車出復合面，經(jīng)觀察復合面細致，無夾渣，離心孔Φ5.2，切片錘擊(8磅，2米)13次，復合層無裂痕，復合強度高，ZCuAl9Fe4復合層硬度大，效果良好。
權利要求
1.一種離心澆鑄法生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬復合材料的方法，其特征在于依次包括如下步驟加工鋼基毛坯、鉆復合孔、堿洗、酸洗、去酸、復合孔內涂覆復合劑、做帽口、常溫干燥、300～350℃下預熱、復合孔內灌鑄熔化狀態(tài)下的非鐵金屬或其合金、在850℃～1300℃高溫狀態(tài)下及1200～1800轉/分的高轉速下離心成型、冷卻、機加工得到工件。
2.根據(jù)權利要求1所述的生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬復合材料的方法，其特征在于復合孔直徑小于30mm的離心時間為30～60秒，離心角度45°。
3.根據(jù)權利要求1所述的生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬復合材料的方法，其特征在于復合孔直徑大于30mm的離心時間為90～180秒，離心角度45°或90°。
4.根據(jù)權利要求1所述的生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬復合材料的方法，其特征在于復合孔的開孔直徑比工件的內螺紋公稱直徑大3～6mm。
5.根據(jù)權利要求1所述的生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬復合材料的方法，其特征在于所述復合劑的質量組成為氯化鋅0.5～2.5％、氯化銨0.5～2.5％、氯化鉀2.5～10％、氯化鈉5～10％、氯化鋰0.5～1.5％、氟化鉀0.2～3％、氟化鈉0.2～3％、碳酸鈉2～5％、碳酸氫鈉2～5％、硼砂2～10％、硼酸2～5％及余量的水。
全文摘要
離心澆鑄法生產(chǎn)鋼基耐磨雙金屬復合材料的方法，依次包括如下步驟加工鋼基毛坯、鈷復合孔、堿洗、酸洗、去酸、復合孔內涂覆復合劑、做帽口、常溫干燥、300～350℃下預熱、復合孔內灌鑄熔化狀態(tài)下的非鐵金屬或其合金、在850℃～1300℃高溫狀態(tài)下及1200～1800轉/分的高轉速下離心成型、冷卻、機加工。離心澆鑄法生產(chǎn)的鋼基耐磨雙金屬復合材料與灌鑄法相比，具有復合面致密、無夾渣，附著力強，抗拉力大、復合層不易脫落的特點，不僅提高了產(chǎn)品質量，更擴大了鋼基耐磨雙金屬復合材料的用途。
文檔編號B22D19/06GK101077519SQ20061004456
公開日2007年11月28日 申請日期2006年5月24日 優(yōu)先權日2006年5月24日
發(fā)明者王明光, 王正謙, 李士慶, 邊欣 申請人:淄博金鞠雙金屬制品有限公司