[发明专利]一种用高硅镍铬合金为材料的截气阀及其制造加工方法

说明书

技术领域

该发明属于热处理和机加工综合技术领域，本发明涉及截气阀以及高硅镍 铬合金，尤其是一种用耐高压的高硅镍铬合金为材料的截气阀及其制造加工方 法。

背景技术

铸造耐高压的高硅镍铬合金有优良的耐蚀性,尤其是在大气、海水、碱性溶 液中。因为高硅镍铬合金显微组织中的α和δ相有相近的电极电位，所以微电 池作用甚微。另外,铸造高硅镍铬合金表面能形成致密的SnO₂膜,能保护合金不 易被氧化,因此其在泵、阀、给排水管路和船舶设备方面有着广泛的用途。但 目前所铸的高硅镍铬合金强度相对黄铜较低，不耐高压，在一些特定场合下无 法使用，如海底或地底较深处的管道布置等。

目前，截气阀常用不锈钢材料。随着被传输介质温度的升高其承压能力将 逐渐下降，因此选择其作热水管时，应考查其在热水温度下的长期承压力作为 选择标准。由于铜合金材料能增加其刚度和抗拉、抗冲击能力，且不易被腐蚀， 故其研究和使用重新得到人们的关注。

对于耐高压的高硅镍铬合金,因金属液与铸型反应所产生的气孔将明显增 加,厚壁铸件的耐压性在很大程度上取决于铸型反应所产生的气孔,而薄壁铸件 则主要取决于含铅量。故在设计合金应重点关注合金元素及制备工艺这两方面 的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在研制出一种高硅镍铬合金，及其相应的 截气阀制造工艺.在保证其抗拉强度的前提下，通过调整合金成分结构，改进 制备方法，完善加工工艺，使其材料及相应制品具有较好的耐压性及高温性能。

本发明所制备的耐高压的高硅镍铬合金截气阀，其合金化学成分为：C 0.54％-1.23％，Ni0.57％-0.92％，Mo：0.7％-1.7％，P0.12％-0.19％，Cr：0.5％-1％， Ge1.6％-2.7％，Sb0.29％-0.46％，Si1.26％-2.78％，余量为铁及其它不可避免 的杂质，优选C0.59％-1.19％，Ni0.59％-0.81％，Mo0.9％-1.5％，P0.14％-0.17％， Cr：0.72％-0.92％，Ge1.8％-2.2％，Sb0.31％-0.44％，Si1.21％-2.62％，其采 用的加工工艺关键技术如下:(1)拌料熔炼：将坩埚预热至500-650℃加入纯 Mo，熔化后在1100-1250℃放入一定量的磷铜进行脱氧、去气；后加入回炉料， 再升温至1300℃以下加入预热的Sb和Re，40-50分钟后加入铁粉，最后再加 入Si，P等，再用剩余的磷铜进行二次脱氧，搅拌后静置十分钟后进行浇注， 采用热压铸成型法，在充型速度为1-10m/s，压力为10-15Mpa条件下配料的熔 融金属液压入金属铸型，在压铸过程中将热压室与融化金属干锅连在一起，压 铸活没入金属液中，采用杠杆机构使活塞实现压铸过程。铸件在压力作用下凝 固，开启动取出铸件，生产效率高，金属浪费少，工艺稳定，且金属无污染， 获得铸件铸件质量好,(2)对压制成型的截气阀进行去应力退火，将工件加热 到720-770℃，保温3.4-4.5h后炉冷到240-280℃再出炉空冷，再进行预先淬 火法+低温回火，回火温度为：150-250℃，(3)对截气阀表面进行镀铜处理， 电镀液的浓度配比如下：硫酸铜10-15g/L，硝酸铜15-20g/L，硫酸40-60g/L， 光亮剂4-6ml/L，电镀溶液温度控制在45-55℃，电镀时间为,15-20分钟，电 流密度为2-4A/dm²，(4)对截气阀进行防腐蚀处理，将截气阀浸入由乌洛托 品、乙醇、聚氧乙烯醚烷基酚、水配置成均匀的混合防锈液，超声振荡大约10-50 分钟后，自然风干，再将硅酸盐水玻璃、氧化锌，水等配成粘稠状混合液体， 搅拌均匀后，将其高压喷涂截气阀表面，然后将截气阀放于70-90℃下进行加 热烘烤，使其表面形成一层保护膜，达到防腐防锈的目的。