[其他]铸铁内嵌钢背表面无机防渗碳涂料及涂覆工艺

说明书

本发明涉及一种用于铸铁内嵌钢背表面无机防渗碳涂料。

铸铁中内嵌增强钢背，是作为铸件承受疲劳载荷的重要部分。没有涂层的内嵌钢背，当铁水浇注时，铸铁中的碳迅速向低碳钢背扩散，形成碳量高的脆性组织，因而降低了钢背在承受弯曲、冲击的补强性能，与此同时，钢背又作为冷铁直接影响与钢背邻近部分铁水的冷却速度。为了防止渗碳，目前一般都采用内钢背涂层技术。如英国高磷铸铁闸瓦专利（1238646）及有关资料，波兰铸铁中钢背有机保护涂层专利（PL118704B1    Barrier    Coatings    for    Steel    Parts    in    Cast    iron）但由于采用英国专利生产的成品闸瓦检查时常出现钢背局部渗碳，而波兰专利为有机涂料、生产工艺复杂、技术要求高，不适于成批生产。

本发明的目的是克服上述缺点，提供一种涂覆在铸铁内嵌钢背表面的无机防渗碳涂料及涂覆工艺，这种无机防渗碳涂料能使钢背与铸铁之间有较好的粘着力，并能防止钢背因渗碳而减弱其强度，解决高磷铸铁闸瓦生产使用中的关键技术问题。

本发明的技术特征是在铸铁内嵌钢背表面涂覆一层厚度为5～40μm的无机防渗碳涂料层，这种涂层在铁水浇注时，高温使涂料中的某些组元首先扩散到钢背表面，与铁形成置换固溶体，从而在钢背表面自身形成一个防止碳原子渗透的阻挡层，加上涂料本身的阻挡作用，有效地阻止了浇注时因碳向钢背扩渗而形成的脆性组织，保持了钢背良好的机械性能和疲劳性能。同时涂料中的某些组元向铁水中扩散，使部分铸铁中的碳硅当量提高，加之涂层的化学物理作用，防止了白口倾向和不良形态石墨的生成，保证了铁组织性能的一致性及钢背与铸铁之间的结合强度。图1是高磷铸铁闸瓦示意图。图中1-是内嵌钢背，2-是高磷铸铁。

基于上述机理本发明的涂料的成份为：

Si-Fe    45～60%

MgO    10～25%

膨润土    5～16%

粘结剂    8～25%

水    适量

其中Si-Fe粉含Si45～75%

本发明涂料的配制方法简单：将原料过筛、按组分混合均匀，加入粘结剂和水，比重控制在1.2～1.6，机械搅拌1小时，停放1～2小时即可涂覆。

钢背进行涂覆前，先将钢背去油、去锈、喷丸处理，在涂料搅拌下浸涂，涂层厚度控制在5～40μm，经10分钟干燥就可合箱浇注。

用于铸铁内嵌钢背表面无机防渗碳涂料及涂覆工艺，已成功地应用于内嵌钢背的高磷铸铁闸瓦生产中。附图2是高磷铸铁闸瓦内嵌钢背作防渗碳处理的金相照片（放大100倍）从图中可以明显地看出其技术效果，图中3-钢背;4-涂层;5-铸铁组织。

根据上边所述作金相检查：分别对没有涂层和已涂无机防渗碳涂料的钢背附近进行金相检查结果发现，有涂层的钢背没有渗碳现象，铸铁组织正常。

经扫描电镜能普及波谱分析发现：钢背表面金相组织为铁素体基体加珠光体，自身阻挡层厚10～20μm。

机械性能、整体闸瓦耐压和破坏试验结果，全部达到高磷闸瓦所要求的指标。

经实物动态疲劳试验，在MTS疲劳试验系统上进行模拟制动时，在闸瓦最大受力状态下的四点弯曲疲劳试验，经3×10⁷次循环，没有出现裂纹，证明钢背与铸铁之间粘接度良好，瓦体强度安全可靠。

经过室内1∶1摩擦性能试验台试验：坡道连续制动性能、停车制动、耐磨性能、静摩擦系数、制动火花、对车轮磨耗性能全部达到设计指标。

本发明用于内嵌钢背高磷铸铁闸瓦生产中，有效地防止了内嵌钢背的渗碳现象，保证了钢背附近有良好的铸铁组织，增强了铸铁与钢背之间的结合强度，充分发挥了钢背在铸铁中的增强作用，使用中安全可靠。

实施本发明的最佳配方是：

Si-Fe：50～55%，MgO：15～20%，膨润土：8～12%，糖浆：15～20%，水：适量。其中Si-Fe粉含Si75%。

本发明用于内嵌钢背高磷铸铁闸瓦生产工艺的实施例如下：

1、配制涂料;

2、钢背涂挂前的清洁处理;

3、涂料在搅拌中浸涂，干燥后合箱浇注;

4、铁水浇注温度1350～1420℃。

试生产8次，计一万块瓦以上，对钢背附近组织作金相检查和瓦体机械性能试验，结果完全合格。

性能检查：

抗拉强度：σ_b≥15kgf/mm²（试棒数据）