[发明专利]铸造机部件用金属材料、与熔融铝合金接触的构件及其制备方法

说明书

本申请是专利申请号为200580015479.5、国际申请日为2005年3月22日(国际申请号为PCT/JP2005/005100)、发明名称为“铸造机部件用金属材料、与熔融铝合金接触的构件及其制备方法”的发明专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及铸造机部件用金属材料、与熔融铝合金接触的构件及其制备方法，且更具体地讲，本发明涉及铸造机部件用金属材料和与熔融铝合金接触的构件及其制备方法，所述金属材料和与熔融铝合金接触的构件对熔融铝合金具有优异的耐熔损性。

背景技术

熔融铝合金具有与金属(如铁)反应生成金属互化物的特性。铸造机与熔融铝合金直接接触的那些钢部件可能由于与铝反应而损坏。这种现象称为熔损。在铝合金铸造过程中，必须采取方法来防止与熔融铝金属接触的主要部件(如导管、铸模、套筒和插件)熔损。

钢材料，如经过渗氮处理的工具钢，一般用于铝铸造过程中使用的铸模等。渗氮处理(包括使得氮从钢表面扩散来形成坚固的氮化层)在提高材料的耐磨性方面非常优异。然而，有人指出这种处理对于防止熔损而言并不总是足够的。

就需要高耐熔损性的部件而言，普遍通过气相沉积方法，如PVD(物理气相沉积)或CVD(化学气相沉积)来在部件表面形成陶瓷涂层。这种陶瓷涂层已知对于熔融铝合金化学稳定且具有非常高的耐熔损性(参见New Mechanical Engineering Handbook，B2， Processing/Processing Devices，157页)。

采用PVD或CVD形成的陶瓷涂层的最大问题是在热应力下发生剥离。具体地讲，由于钢基材与陶瓷涂层之间热膨胀系数差异大，在连续铸造循环中，由于反复加热和冷却会在陶瓷涂层和钢基材之间的边界处会产生较大的热应力。该较大的热应力经常导致陶瓷涂层从基材上剥离开来，从而所述基材最终与熔融铝合金直接接触。因此所述钢基材开始迅速熔融，导致所述基材熔损。

为了防止陶瓷涂层的这种剥离，对形成陶瓷涂层的方法进行了各种改进以减小涂层厚度，以使得所述涂层与基材边界处产生的热应力最小化，或提高涂层与基材之间的粘结强度。

尽管已有各种改进，但是陶瓷涂层和钢基材在热膨胀上的基本差异已成为不可逾越的障碍，并且至今也还没有实现完全防止陶瓷涂层的剥离。

因此，本发明的一个目标是不采用常规方法，如PVD或CVD提供陶瓷涂层的方法，解决现有技术中的上述问题并提供明显提高了耐熔损性的铸造机部件用金属材料和与熔融铝合金接触的构件。

本发明的另一目标是提供与熔融铝合金接触的构件的制备方法，所述方法使得TiC粒子可能与部件的Ni合金层牢固粘结，从而明显提高了所述部件的耐熔损性。

发明内容

为了实现上述目标，本发明提供了用于从熔融铝合金铸造制品的铸造机的机械部件用金属材料，所述金属材料包括钢基材、在所述基材表面形成的Ni合金层、以微粒状粘结到所述Ni合金层表面的碳化钛(TiC)。

本发明还提供了用于从熔融铝合金铸造制品的铸造机的机械部件，所述机械部件包括由钢基材和在所述基材与熔融铝合金直接接触的那一侧的表面上形成的镍合金层构成的本体，以及以微粒状粘结到 所述Ni合金层表面的碳化钛(TiC)。

本发明还提供用于从熔融铝合金铸造制品的铸造机用的与熔融铝合金接触的构件的制备方法，所述方法包括如下步骤：在钢基材表面形成Ni合金层，由此形成本体；将所述本体掩埋于TiC粉体中；以及，将所述本体与所述TiC粉体一起放在真空烘箱中，在真空下将它们加热至Ni合金产生液相的温度，由此将所述TiC粒子粘结到Ni合金层表面上。

本发明可在无需采用常规方法如通过PVD或CVD提供陶瓷涂层的情况下提供明显提高了耐熔损性的与熔融铝合金接触的构件。因此，通过将本发明应用于铸造机与熔融铝合金直接接触的那些部件，可明显延长所述部件的寿命。

附图说明

图1为本发明一个实施方案中铸造机部件用金属材料的结构示意图；

图2为本发明另一个实施方案中铸造机部件用金属材料的结构示意图；

图3为本发明与熔融铝合金接触的构件的制备方法示意图；

图4为显示各实施例中制备的与熔融铝合金接触的构件熔损测试结果的图；

图5为显示各实施例中制备的与熔融铝合金接触的构件结构的照片。

具体实施方式

现在将参考附图对本发明的优选实施方案进行说明。