[发明专利]SiC/钢基表面复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，涉及一种表面复合耐冲蚀磨损材料的制备方法，具体涉及一种SiC/钢基表面复合材料的制备方法。

背景技术

磨损是机械零件失效的主要形式之一，磨料磨损相应占到材料磨损的50％。在磨料磨损中，低应力冲蚀磨损又占到一定比例。低应力冲蚀磨损广泛存在于现代工业生产中，如矿山、电厂等灰浆泵过流部件和管道及阀门的磨损。这些易磨损件在工作过程中不但承受固体粒子的冲蚀与切削作用，而且还要承受液体介质的腐蚀作用及高温的作用，工作环境极其恶劣，因而使这些耐磨件的使用寿命较低。

目前在工矿企业中常用冲蚀磨损的耐磨材料有：白口铸铁、耐磨钢、有色合金、陶瓷、塑料橡胶等几大类别。这些材料往往使硬度、韧性、高温强度、抗氧化腐蚀性、耐热性等性能的配合不尽人意，而且有些性能的提高也非常有限。对于变化的复杂冲蚀磨损工况，其耐磨耐热耐腐蚀性难以取得突破性进展。

目前，渣浆泵比较广泛使用的材料是高铬铸铁，高铬铸铁具有较高的硬度，以及一定的抗腐蚀能力，在渣浆泵上使用取得一定的成效。但随着实际工况生产量的加大，以及渣浆泵向大型化的发展，液体浆料的输送速度增加，渣浆泵的磨损也就愈严重。高铬铸铁难以抵抗高速固体粒子的冲蚀磨损和液体介质引起的腐蚀和气蚀。因此，高铬铸铁作为渣浆泵过流部件材料并不是十分理想的材料。

有色合金类、陶瓷类、塑料橡胶类耐磨材料，近年有所发展。但从实际应用情况来看，都存在某些方面的不足之处，如：陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性、耐腐蚀性和高温抗氧化性，非常适用于低应力磨损条件下的使用，但是由于陶瓷材料制备、加工困难，生产成本高，以及脆性大的特点，使其应用受到限制。

钢铁金属有很好的可加工性、韧性和强度，陶瓷材料有高的硬度和好的耐蚀性能，为了发挥金属和陶瓷的各自优点，将陶瓷材料和金属材料复合形成表面复合材料，既充分发挥各自材料的性能，又可以人为地针对不同工况条件进行材料性能和结构的设计，是低应力磨损条件下耐磨材料的一个发展方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SiC/钢基表面复合材料的制备方法，该方法得到的SiC/钢基表面复合材料，不仅具有金属很好的可加工性、韧性和强度，还具有陶瓷材料高的硬度和好的耐蚀性能。

本发明所采用的技术方案是，SiC/钢基表面复合材料的制备方法，按以下步骤进行，

步骤1，选择各组份为：

粒度为550～850μm的SiC颗粒，

粘结剂为高纯粘土或水玻璃，占SiC颗粒的质量比为1.5％～5％，

净化剂为硼酸，占SiC颗粒的质量比为1.0％～5％，

添加剂为氟化钠，占SiC颗粒的质量比为1.0％～3％，

辅料为PVC粒子，占SiC颗粒的质量比为3％～6％；

步骤2，配制SiC预制膏块，

将上步选好的SiC颗粒、粘结剂、添加剂、净化剂以及辅料，机械混合均匀后，再加入适量酒精，机械混合均匀后，制成糊状SiC预制膏状；

步骤3，选用泡沫塑料作基材，将上步制得的SiC预制膏状涂覆并压制在基材上，涂敷厚度1～8mm，然后在60℃～80℃温度下烘烤，待干燥后，采取浸涂和刷涂相结合的方式对基材所有表面涂敷消失模用钢基快干涂料，涂料厚度1mm左右并充分低温干燥；

步骤4，在中频感应电炉中熔炼钢液，纯铝脱氧，浇铸温度为1550℃～1650℃，将上步制备好的模块放入砂型，震实、抽真空，真空度为0.056～0.058MPa，并进行浇注，浇注完毕继续抽真空2～10min，冷却后开箱、落砂及清理，即得到SiC/钢基表面复合材料。

本发明的特点还在于，

上述步骤3中，基材厚度与预制膏块厚度之比λ为4～8。

本发明以广泛应用的钢铁材料为基体，SiC粒子作为增强相，采用消失模铸渗法制备SiC/钢基表面复合材料，开发铸渗复合工艺简单、成本低廉、适用于低应力磨料冲蚀磨损工况下使用的表面复合耐磨材质。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；

图2是本发明方法制备的SiC/钢基表面复合材料宏观形貌；

图3是本发明方法制备的SiC/钢基表面复合材料横截面宏观形貌；

图4是铸渗表面复合层的影响，其中，a是λ＝8，b是λ＝6，c是λ＝4，d是λ＝2，

图5是本发明方法制备的SiC/钢基表层复合材料的界面形貌，

图6是为铸渗复合层组织SEM照片；

图7是不同冲蚀角下磨损试样的相对耐磨性曲线图。