專利名稱:鑄鐵內(nèi)嵌鋼背表面無機(jī)防滲碳涂料及涂覆工藝的制作方法
本發(fā)明涉及一種用于鑄鐵內(nèi)嵌鋼背表面無機(jī)防滲碳涂料。
鑄鐵中內(nèi)嵌增強(qiáng)鋼背，是作為鑄件承受疲勞載荷的重要部分。沒有涂層的內(nèi)嵌鋼背，當(dāng)鐵水澆注時(shí)，鑄鐵中的碳迅速向低碳鋼背擴(kuò)散，形成碳量高的脆性組織，因而降低了鋼背在承受彎曲、沖擊的補(bǔ)強(qiáng)性能，與此同時(shí)，鋼背又作為冷鐵直接影響與鋼背鄰近部分鐵水的冷卻速度。為了防止?jié)B碳，目前一般都采用內(nèi)鋼背涂層技術(shù)。如英國(guó)高磷鑄鐵閘瓦專利(1238646)及有關(guān)資料，波蘭鑄鐵中鋼背有機(jī)保護(hù)涂層專利(PL118704B1 Barrier Coatings for Steel Parts in Cast iron)但由于采用英國(guó)專利生產(chǎn)的成品閘瓦檢查時(shí)常出現(xiàn)鋼背局部滲碳，而波蘭專利為有機(jī)涂料、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、技術(shù)要求高，不適于成批生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的是克服上述缺點(diǎn)，提供一種涂覆在鑄鐵內(nèi)嵌鋼背表面的無機(jī)防滲碳涂料及涂覆工藝，這種無機(jī)防滲碳涂料能使鋼背與鑄鐵之間有較好的粘著力，并能防止鋼背因滲碳而減弱其強(qiáng)度，解決高磷鑄鐵閘瓦生產(chǎn)使用中的關(guān)鍵技術(shù)問題。
本發(fā)明的技術(shù)特征是在鑄鐵內(nèi)嵌鋼背表面涂覆一層厚度為5～40μm的無機(jī)防滲碳涂料層，這種涂層在鐵水澆注時(shí)，高溫使涂料中的某些組元首先擴(kuò)散到鋼背表面，與鐵形成置換固溶體，從而在鋼背表面自身形成一個(gè)防止碳原子滲透的阻擋層，加上涂料本身的阻擋作用，有效地阻止了澆注時(shí)因碳向鋼背擴(kuò)滲而形成的脆性組織，保持了鋼背良好的機(jī)械性能和疲勞性能。同時(shí)涂料中的某些組元向鐵水中擴(kuò)散，使部分鑄鐵中的碳硅當(dāng)量提高，加之涂層的化學(xué)物理作用，防止了白口傾向和不良形態(tài)石墨的生成，保證了鐵組織性能的一致性及鋼背與鑄鐵之間的結(jié)合強(qiáng)度。圖1是高磷鑄鐵閘瓦示意圖。圖中1-是內(nèi)嵌鋼背，2-是高磷鑄鐵。
基于上述機(jī)理本發(fā)明的涂料的成份為Si-Fe 45～60%MgO 10～25%膨潤(rùn)土 5～16%粘結(jié)劑 8～25%水 適量其中Si-Fe粉含Si45～75%本發(fā)明涂料的配制方法簡(jiǎn)單將原料過篩、按組分混合均勻，加入粘結(jié)劑和水，比重控制在1.2～1.6，機(jī)械攪拌1小時(shí)，停放1～2小時(shí)即可涂覆。
鋼背進(jìn)行涂覆前，先將鋼背去油、去銹、噴丸處理，在涂料攪拌下浸涂，涂層厚度控制在5～40μm，經(jīng)10分鐘干燥就可合箱澆注。
用于鑄鐵內(nèi)嵌鋼背表面無機(jī)防滲碳涂料及涂覆工藝，已成功地應(yīng)用于內(nèi)嵌鋼背的高磷鑄鐵閘瓦生產(chǎn)中。附圖2是高磷鑄鐵閘瓦內(nèi)嵌鋼背作防滲碳處理的金相照片(放大100倍)從圖中可以明顯地看出其技術(shù)效果，圖中3-鋼背;4-涂層;5-鑄鐵組織。
根據(jù)上邊所述作金相檢查分別對(duì)沒有涂層和已涂無機(jī)防滲碳涂料的鋼背附近進(jìn)行金相檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有涂層的鋼背沒有滲碳現(xiàn)象，鑄鐵組織正常。
經(jīng)掃描電鏡能普及波譜分析發(fā)現(xiàn)鋼背表面金相組織為鐵素體基體加珠光體，自身阻擋層厚10～20μm。
機(jī)械性能、整體閘瓦耐壓和破壞試驗(yàn)結(jié)果，全部達(dá)到高磷閘瓦所要求的指標(biāo)。
經(jīng)實(shí)物動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)，在MTS疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行模擬制動(dòng)時(shí)，在閘瓦最大受力狀態(tài)下的四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)，經(jīng)3×107次循環(huán)，沒有出現(xiàn)裂紋，證明鋼背與鑄鐵之間粘接度良好，瓦體強(qiáng)度安全可靠。
經(jīng)過室內(nèi)1∶1摩擦性能試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)坡道連續(xù)制動(dòng)性能、停車制動(dòng)、耐磨性能、靜摩擦系數(shù)、制動(dòng)火花、對(duì)車輪磨耗性能全部達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。
本發(fā)明用于內(nèi)嵌鋼背高磷鑄鐵閘瓦生產(chǎn)中，有效地防止了內(nèi)嵌鋼背的滲碳現(xiàn)象，保證了鋼背附近有良好的鑄鐵組織，增強(qiáng)了鑄鐵與鋼背之間的結(jié)合強(qiáng)度，充分發(fā)揮了鋼背在鑄鐵中的增強(qiáng)作用，使用中安全可靠。
實(shí)施本發(fā)明的最佳配方是Si-Fe50～55%，MgO15～20%，膨潤(rùn)土8～12%，糖漿15～20%，水適量。其中Si-Fe粉含Si75%。
本發(fā)明用于內(nèi)嵌鋼背高磷鑄鐵閘瓦生產(chǎn)工藝的實(shí)施例如下1、配制涂料;
2、鋼背涂掛前的清潔處理;
3、涂料在攪拌中浸涂，干燥后合箱澆注;
4、鐵水澆注溫度1350～1420℃。
試生產(chǎn)8次，計(jì)一萬塊瓦以上，對(duì)鋼背附近組織作金相檢查和瓦體機(jī)械性能試驗(yàn)，結(jié)果完全合格。
性能檢查抗拉強(qiáng)度σb≥15kgf/mm2(試棒數(shù)據(jù))
抗彎強(qiáng)度σbb≥28kgf/mm2(試棒數(shù)據(jù))硬度3000公斤負(fù)荷 球徑10mm，保壓10秒HB250～270耐壓試驗(yàn)整體閘瓦加壓7噸，保持1分鐘，未出現(xiàn)裂紋或永久變形。
破壞試驗(yàn)整體閘瓦為8.2～14噸(此時(shí)鑄鐵部分開裂，鋼背只發(fā)生彎曲而無裂紋)。
從以上結(jié)果證明，涂有無機(jī)防滲碳涂料的鋼背沒有滲碳現(xiàn)象，保持了鋼背良好的機(jī)械性能和疲勞性能、以及鋼背與鑄鐵之間的結(jié)合強(qiáng)度。
本發(fā)明鑄鐵內(nèi)嵌鋼背表面無機(jī)防滲碳涂料，除應(yīng)用于鑄造中予埋鋼件防滲碳處理外，也可在其他高溫環(huán)境中作為保護(hù)零部件表面防滲碳或防脫碳涂料。
本發(fā)明的原材料來源充分，價(jià)格低廉、工藝簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、適于機(jī)械化或單件手工生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于鑄鐵內(nèi)嵌鋼背表面的無機(jī)防滲碳涂料，其特征在于當(dāng)鐵水澆注時(shí)，高溫使涂料中的某些組元擴(kuò)散到鋼背表面，與鐵形成置換固溶體，在鋼背表面自身形成一個(gè)防止碳原子滲透的阻擋層，同時(shí)涂料中的某些組元能提高鑄鐵的碳硅當(dāng)量，防止鑄鐵部分的白口傾向。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的涂料，其特征在于涂料的成份為Si-Fe 45～60%，其中Si-Fe粉含Si量為45～75%;MgO 10～25%;膨潤(rùn)土 5～16%;粘結(jié)劑 8～25%;水 適量。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1和2所述的涂料，其特征在于涂料的配制方法為將原料過篩、按組分混合均勻、加入粘結(jié)劑和水，比重控制在1.2～1.6，機(jī)械攪拌1小時(shí)，停放1～2小時(shí)即可涂覆。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2和3所述的涂料，其特征在于涂料的涂覆工藝為將鋼背去油除銹、噴丸處理、在涂料攪拌下浸涂、涂層厚度控制在5～40μm，經(jīng)10分鐘干燥可合箱澆注。
專利摘要
本發(fā)明屬于鑄鐵內(nèi)嵌鋼背表面無機(jī)防滲碳涂料及其涂覆工藝，主要用于高磷鑄鐵閘瓦內(nèi)嵌鋼背表面涂覆層。在高溫澆注時(shí)，涂料中的某些組元使鋼背表面形成一個(gè)防止碳原子滲透的阻擋層，加上涂料本身的機(jī)械作用，能有效地防止碳向鋼背擴(kuò)滲，保持了鋼背的良好機(jī)械性能和疲勞性能，涂層能克服鋼背所帶來的冷鐵效應(yīng)并保持了鋼背與鑄鐵之間的結(jié)合強(qiáng)度。
文檔編號(hào)B22C3/00GK86106703SQ86106703
公開日1987年9月23日 申請(qǐng)日期1986年9月30日
發(fā)明者穆恩生, 宋子濂, 謝紹信, 王吉, 尹萬, 馮玉孚, 王興義, 賈寶利 申請(qǐng)人:鐵道部科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所, 北京鐵路局保定工務(wù)修配廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan