[发明专利]一种内生长硅增强锌基耐磨材料制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种内生长硅增强锌基耐磨材料制备方法，属于材料技术领域。

背景技术

锌合金具有优良的铸造性能、优良的力学性能和良好的耐磨、减摩性能。我国铜资源缺乏，在工业领域用锌合金代替铜合金具有显著的资源效益和经济效益。但是，通用的锌合金熔点低，尺寸稳定性差，高温性能较低，在使用温度超过100℃时合金的性能急剧下降，用其作为耐磨材料替代铜合金受到限制。

目前，现有的耐磨锌基合金材料的制备方法主要有以下几种：

1、固态复合法。固态复合法主要采取粉末冶金工艺，通过混料、压坯、烧结、二次加工获得耐磨锌合金或锌合金基复合材料。该方法缺点是难以制备较大尺寸的耐磨材料零件，而且材料内有一定的气孔，体系中各组分之间相容性差，性能受到影响。

2、液态或半固态复合法。液态或半固态复合法是将锌合金加热到熔化状态，在搅拌液态熔体或半固态浆料过程中，加入增强相颗粒，获得锌合金基复合材料。该方法缺点是增强体与基体金属在物理、化学性能方面的差异较大，搅拌过程中气体卷入较多，铸件缺陷较多，力学性能难以保证。

3、喷射沉积复合法。喷射沉积复合法是利用高压气体将锌合金通过特定喷嘴形成一定直径的雾化液滴状态，同时向雾化液滴喷射增强相颗粒，在雾化室中形成锌合金基复合材料坯料，然后进行二次加工成形。该方法缺点是坯料中气孔多，制造设备复杂，制造成本高，零件结构形状受到限制。

4、原位自生陶瓷颗粒法。原位自生陶瓷颗粒法是采用外加元素与基体之间发生化学反应生成高熔点陶瓷增强相，形成复合材料，以提高耐磨性能。该方法缺点是需要较高的反应温度，而且涉及一系列复杂的化学反应、热力学反应等，在实际生产中难以控制，对锌合金这种低熔点、易氧化的金属不是最佳选择。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术不足提供一种内生长硅增强锌基耐磨材料制备方法。

一种内生长硅增强锌基耐磨材料制备方法，包括如下步骤：

A1、先对坩埚电阻炉进行清炉，并预热坩埚及熔炼工具到约280℃-320℃，在熔炼工具及坩埚表面涂刷保护涂料；

A2、清理和预热炉料，配料：

所述配料包括合金配料、精炼剂、复合变质剂、熔剂、除渣剂；

合金配料：按照重量百分比：40％金属铝，1.5％-6.0％硅，2.5％金属铜，0.02％金属镁，其余是金属锌；

A3、装料入炉，装料的顺序为：依次加入步骤A2配备的金属铝、金属铜、硅、金属锌、金属镁；

A4、炉料装好之后，加热升温熔化；待炉料全部熔化后，除渣并搅拌合金液；

A5、温度达到680℃时，保温1-3分钟，用钟罩将预热到200℃的熔剂加入，并立即用钟罩将(85％NaF+15％Na₃AlF₆)熔剂压入熔池的下半部，缓慢回转和移动3-5分钟；

A6、升温到710-730℃，用占炉料总质量0.3％-0.5％的C₂Cl₆精炼剂，分2-3次用钟罩压入合金液内进行精炼10-15分钟，缓慢在炉内绕圈；

A7、精炼结束后，在730℃时，用占炉料总质量的3％-4％的复合变质剂进行变质处理，变质时间20分钟；变质完成后，加入除渣剂并进行搅拌，然后静置5-10分钟；

A8、温度达到700℃-750℃时扒渣出炉，进行浇注零件或坯料。

所述的内生长硅增强锌基耐磨材料制备方法，所述精炼剂为：占合金总重量0.3％-0.5％的C₂Cl₆。

所述的内生长硅增强锌基耐磨材料制备方法，所述复合变质剂用量为合金总重量的3％-4％，所述复合变质剂由重量比为20％的P、70％的KCl、10％的K₂TiF₆组成。

所述的内生长硅增强锌基耐磨材料制备方法，所述熔剂用量为合金总重量的2％-3％，所述熔剂由重量比为85％的NaF和15％的Na₃AlF₆组成。

所述的内生长硅增强锌基耐磨材料制备方法，所述除渣剂用量为合金总重量的2％-3％，所述除渣剂由重量比为60％的Na₂SiF₆、40％的C₂Cl₆组成。

浇注后的零件或坯料在凝固过程中，内生长结晶析出增强相硅颗粒，获得硅颗粒形状规则、尺寸细小、分布均匀、组织致密的内生长硅增强锌基耐磨材料零件或坯料。