一種耐沖蝕渣漿泵過流件表面復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是涉及一種金屬表面強化技術(shù)，特別涉及一種耐沖蝕渣漿泵過流件表面復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]渣漿泵廣泛應(yīng)用于水力、電力、煤炭、冶金、交通運輸?shù)刃袠I(yè)，渣漿泵過流部件主要包括葉輪、護板和泵殼等，它們在進行泥沙、灰渣、精礦、尾礦等固體物料的水力輸送中經(jīng)受物料的沖刷磨損，還承受漿料的腐蝕作用，其運行工況惡劣。至今為止，國內(nèi)渣漿泵過流件所用耐沖蝕、耐磨材料主要是低合金鑄鐵、高鉻鑄鐵和鎳硬鑄鐵、奧貝球鐵，其壽命都很短，造成材料的大量消耗，加大了維修資金和能源消耗，降低了生產(chǎn)效率與經(jīng)濟效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:針對以上材料的不足，提供了以一種耐沖蝕渣漿泵過流件表面復(fù)合材料的制備方法，該方法所制備的表面復(fù)合材料在渣漿泵過流件實際工況使用過程中，復(fù)合層不會剝落、開裂，在韌性較好灰鑄鐵的襯著下承受沖蝕磨損。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種耐沖蝕渣漿泵過流件表面復(fù)合材料的制備方法，其特征是:該方法是以灰鑄鐵液為基材金屬液、鎳基合金粉末作為滲劑；采用負(fù)壓鑄滲法將基體金屬液與鎳基合金粉末顆粒完全熔融呈冶金結(jié)合形成的表面復(fù)合材料。
[0005]該方法的具體步驟如下:在鎳基合金粉末中加入占其質(zhì)量百分比為2?3%的硼砂作為熔劑、質(zhì)量百分比為2?5%的酚醛樹脂作為粘結(jié)劑，混合均勻形成預(yù)涂層后粘結(jié)于鑄滲表面定型腔的砂芯外表面上，粘結(jié)厚度為1.5?2mm，經(jīng)150?200°C，烘干2?3小時，將預(yù)熱好的砂芯固定在密封砂箱中，抽負(fù)壓，負(fù)壓值為0.02-0.08MPa，澆灰鑄鐵液，澆鑄溫度控制1300-1400 °C，使作為基體金屬液的灰鑄鐵液與鎳基合金粉末顆粒完全熔融呈冶金結(jié)合，待金屬液完全凝固后取出鑄件，即在鑄件內(nèi)表面形成表面復(fù)合材料。
[0006]所述的鎳基合金粉末是由以下質(zhì)量百分比化學(xué)成分組成:鉻15?20%、鉬2?10%、硼1.7?3.0%、硅2.5?6%、碳0.5?1.0%、鐵< 5%，余量為鎳，鎳基合金粉末的顆粒粒徑為100?400 μ m。
[0007]所述的基材金屬液為灰鑄鐵HT300液。
[0008]本發(fā)明的有益效果是利用簡便負(fù)壓鑄滲法將基體金屬液與鎳基合金粉末顆粒完全熔融呈冶金結(jié)合形成的表面復(fù)合層。該復(fù)合層與基體結(jié)合處形成低鉻鑄鐵組織的結(jié)合層，促使基體層與復(fù)合層顯微尺度上存在組織梯度與力學(xué)性能梯度，構(gòu)成了具有較大結(jié)合強度的冶金結(jié)合，使得渣漿泵在實際工況使用中，復(fù)合層不會剝落、開裂，在韌性較好灰鑄鐵的襯著下承受沖蝕磨損。鑄滲劑為鎳基合金粉末時，其中添加的鉻能溶于鎳中形成鎳鉻固液體而增大滲層的強度，又能與硼形成硬質(zhì)相化合物，提高過流件表面硬度和耐磨性。
【附圖說明】
[0009]圖1是實現(xiàn)本發(fā)明方法的裝置示意圖。
[0010]圖中:1、砂芯；2、預(yù)涂層；3、基材金屬液；4、負(fù)壓管；5、砂箱。
【具體實施方式】
[0011]一種耐沖蝕渣漿泵過流件表面復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下:在鎳基合金粉末中加入占其質(zhì)量百分比為2?3%的硼砂作為熔劑、質(zhì)量百分比為2?5%的酚醛樹脂作為粘結(jié)劑，混合均勻形成預(yù)涂層后粘結(jié)于鑄滲表面定型腔的砂芯外表面上，粘結(jié)厚度為
1.5?2mm，經(jīng)150?200°C，烘干2?3小時，將預(yù)熱好的砂芯固定在密封砂箱中，抽負(fù)壓，負(fù)壓值為0.02-0.08MPa，澆灰鑄鐵液，澆鑄溫度控制1300-1400°C，使作為基體金屬液的灰鑄鐵液與鎳基合金粉末顆粒完全熔融呈冶金結(jié)合，待金屬液完全凝固后取出鑄件，即在鑄件內(nèi)表面形成表面復(fù)合材料。
[0012]所述的鎳基合金粉末是由以下質(zhì)量百分比化學(xué)成分組成:鉻15?20%、鉬2?10%、硼1.7?3.0%、硅2.5?6%、碳0.5?1.0%、鐵< 5%，余量為鎳，鎳基合金粉末的顆粒粒徑為100?400 μ m。
[0013]所述的鎳基合金粉末的制備方法是:
O按下述質(zhì)量百分比取原料:絡(luò)粉15?20%、鉬粉2?10%、硼粉1.7?3.0%、硅粉
2.5?6%、碳粉0.5?1.0%、鐵粉< 5%，余量為鎳粉。
[0014]2)按上述配方量將原料混合后在高能球磨機上進行球磨；其球磨工藝為:球為GCrl5材質(zhì)，粒徑為10mm，球料重量比為1:1至1:2，轉(zhuǎn)速450轉(zhuǎn)/分，球磨時間為2小時至6小時。
[0015]實施例1
如圖1所示，一種耐沖蝕渣漿泵過流件表面復(fù)合材料的制備方法，具體如下:
I)在鎳基合金粉末中加入3%的硼砂作為熔劑，粘結(jié)劑為5%的酚醛樹脂，混合均勻形成預(yù)涂層2后粘結(jié)于鑄滲表面葉輪定型腔的砂芯外表面上，粘結(jié)厚度為1.5mm，其中鎳基合金粉末化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))為鉻18%、鉬8%、硼2.0%、硅3.5%、碳0.7%、鐵< 5%，余量為鎳，復(fù)合粉末的顆粒粒徑為100?400 μπι。
[0016]2)將預(yù)涂層經(jīng)170°C，烘干2小時，將預(yù)熱好的砂芯I固定在密封砂箱5中，從負(fù)壓管4抽負(fù)壓，使密封砂箱5內(nèi)的負(fù)壓值為0.04 MPa,澆基材金屬液3，澆鑄溫度為1380°C，使?jié)不慕饘僖号c鎳基合金粉末顆粒完全熔融呈冶金結(jié)合，待金屬液完全凝固后取出鑄件，即在鑄件內(nèi)表面形成表面復(fù)合材料。所述的澆基材金屬液3為灰鑄鐵HT300液。最終可獲得泵殼的表面硬度達HRC55。
[0017]實施例2
本實施方案為一種耐沖蝕渣漿泵過流件表面復(fù)合材料的制備方法，具體如下:
I)在鎳基合金粉末中加入2%的硼砂作為熔劑，粘結(jié)劑為3%的酚醛樹脂，混合均勻形成預(yù)涂層3后粘結(jié)于鑄滲表面泵殼定型腔的砂芯I外表面上，粘結(jié)厚度為2mm，其中鎳基合金粉末化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))為鉻15%、鉬5%、硼2.6%、硅4.5%、碳0.5%、鐵< 5%，余量為鎳，復(fù)合粉末的顆粒粒徑為100?400 μπι。
[0018]2)將預(yù)涂層經(jīng)200°C，烘干3小時，將預(yù)熱好的砂芯I固定在密封砂箱5中，從負(fù)壓管4抽負(fù)壓，使密封砂箱5內(nèi)的負(fù)壓值為0.07MPa，澆基材金屬液3，澆鑄溫度為1300°C，使?jié)不慕饘僖号c鎳基合金粉末顆粒完全熔融呈冶金結(jié)合，待金屬液完全凝固后取出鑄件。所述的澆基材金屬液3為灰鑄鐵HT300液。最終可獲得葉輪的表面硬度達HRC58。
[0019]上述實施例基材金屬液3不僅限于灰鑄鐵HT300，它還可以是其它型號的灰鑄鐵。
[0020]本發(fā)明能夠在實際工況使用過程中，復(fù)合層不會剝落、開裂，在韌性較好的灰鑄鐵襯著下承受沖蝕磨損。鑄滲劑為鎳基合金粉末時，其中添加的鉻能溶于鎳中形成鎳鉻固液體而增大滲層的強度，又能與硼形成硬質(zhì)相化合物，提高過流件表面硬度和耐磨性。
[0021]本實施例沒有詳細(xì)敘述的部件和結(jié)構(gòu)及工藝均屬本行業(yè)的公知部件和常用結(jié)構(gòu)或常用手段，這里不一一敘述。
【主權(quán)項】
1.一種耐沖蝕渣漿泵過流件表面復(fù)合材料的制備方法，其特征是:該方法是以灰鑄鐵液為基材金屬液、鎳基合金粉末作為滲劑；采用負(fù)壓鑄滲法將基體金屬液與鎳基合金粉末顆粒完全熔融呈冶金結(jié)合形成的表面復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐沖蝕渣漿泵過流件表面復(fù)合材料的制備方法，其特征是:該方法的具體步驟如下:在鎳基合金粉末中加入占其質(zhì)量百分比為2?3%的硼砂作為熔劑、質(zhì)量百分比為2?5%的酚醛樹脂作為粘結(jié)劑，混合均勻形成預(yù)涂層后粘結(jié)于鑄滲表面定型腔的砂芯外表面上，粘結(jié)厚度為1.5?2mm，經(jīng)150?200°C，烘干2?3小時，將預(yù)熱好的砂芯固定在密封砂箱中，抽負(fù)壓，負(fù)壓值為0.02-0.08MPa，澆灰鑄鐵液，澆鑄溫度控制1300-1400°C，使作為基體金屬液的灰鑄鐵液與鎳基合金粉末顆粒完全熔融呈冶金結(jié)合，待金屬液完全凝固后取出鑄件，即在鑄件內(nèi)表面形成表面復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐沖蝕渣漿泵過流件表面復(fù)合材料的制備方法，所述的鎳基合金粉末是由以下質(zhì)量百分比化學(xué)成分組成:鉻15?20%、鉬2?10%、硼1.7?3.0%、硅2.5?6%、碳0.5?1.0%、鐵彡5%，余量為鎳，鎳基合金粉末的顆粒粒徑為100?400 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐沖蝕渣漿泵過流件表面復(fù)合材料的制備方法，所述的基材金屬液為灰鑄鐵HT300液。
【專利摘要】本發(fā)明是涉及一種金屬表面強化技術(shù)，特別涉及一種耐沖蝕渣漿泵過流件表面復(fù)合材料的制備方法，其特征是：該方法是以灰鑄鐵液為基材金屬液、鎳基合金粉末作為滲劑；采用負(fù)壓鑄滲法將基體金屬液與鎳基合金粉末顆粒完全熔融呈冶金結(jié)合形成的表面復(fù)合材料。本發(fā)明能夠在實際工況使用過程中，復(fù)合層不會剝落、開裂，在韌性較好的灰鑄鐵襯著下承受沖蝕磨損。
【IPC分類】B22D19-08
【公開號】CN104858397
【申請?zhí)枴緾N201510283147
【發(fā)明人】張軍
【申請人】山東鑫茂奧奈特復(fù)合固體潤滑工程技術(shù)有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月29日