一种铸造金属陶瓷复合非晶耐磨材料制备方法与流程

1.本发明涉及工业固废资源回收再利用和环境保护技术领域，具体为一种铸造金属陶瓷复合非晶耐磨材料制备方法。


背景技术：

2.随着城市化进程的推动发展，我国对钢铁资源的需求日益增加，而随着铁质产品在我们的生活中应用增多，以及工业生产中产生的废料，使得废钢废铁资源也越来越多，对废钢废铁资源的二次利用是当前实现资源循环利用的重要举措，如何对废钢废铁加以二次利用和实现环境保护是大家关心的问题；废钢废铁既是工业固废，也是一种特殊的资源，工业固废增多造成资源的浪费，因此，有必要解决如何提高废钢废铁的综合利用及其利用率的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种铸造金属陶瓷复合非晶耐磨材料制备方法，以解决上述背景技术中提出的随着铁质产品在我们的生活中应用增多，以及工业生产中产生的废料，使得废钢废铁资源也越来越多，工业固废增多造成资源的浪费，解决对废钢废铁资源进行二次利用的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铸造金属陶瓷复合非晶耐磨材料制备方法，包括以下步骤：s1：配制材料选用废钢废铁为原料切割成小块备用，取100克干净水，加入氧化钙0.6－8%克，氧化锌0.01－3%，硫酸镍0.4－6%，氯化镍0.03－3%，硼酸0.11-3%，硼砂0.25-2.5%，硫酸钴1-8%，硫酸铜0.5-4%，用还原铁粉1-5%。放入活性氧化硅1.5-5%，活性氧化铝粉2-8%（0.3um），石墨柱2.4-6%，搅拌5分钟最后放锰0.5-3%(0-3mm)，二氧化钛0.5-3%，稀土镁0.3-1.5%，铌0.3-1.5%，铬8-15%，钼0.012-4%，铜0.2-3%，硅0.5-3%，高岭土0.2-4%，搅拌十分钟得到混合料，制成球团状。
5.s2：高温熔化注模风干后配方23-48%材料总量，其余量为废钢铁风干后放入炉内，用中频炉1700度熔化铁水钢水，待1500-1550度注入模型内，冷却形成铸造金属陶瓷复合非晶共晶耐磨材料耐磨材料产品。
6.s3：冷却出模用废钢废铁配方在高温中产生的非晶共晶体材枓，形成高密集的耐磨产品，金属液体进入铸造模型后，冷却后取出。
7.s4：热处理将半成品放置在箱式炉中进行升温热处理，当把工件加热至950-1100度时，保温2-4小时后再从炉内取出。
8.s5：冷凝成型取出使用雾化风扇进行冷却降温，通过高压喷嘴产生微雾，微雾通过强力风扇吹出的气流，极大的提高了液体表面风速，加快了气体分子的扩散，受到风加水的激冷作用，开始结晶凝固，部分形成非晶相，大多为共晶相。
9.s6：去应力随着热量垂直于型壁连续地向外散发，使金属结晶由外而内顺序进行，冷缩从而得径向生长的柱状晶组织和非晶、共晶相，再将半成品放置在箱式炉内加热至230-300度后保温2-3小时去除应力。
10.s7：抛光在铸件外表面结晶凝固呈一层柱状晶后，在其内层的结晶前沿仍存在着液-固相共存区，在结晶前沿的金属液仍按惯性运动，与已凝固的金属层产生相对滑动，使离心铸造铸件的径向截面上产生倾斜柱状晶，柱状晶的倾斜方向与铸管成形的方向一致，在外层的柱状晶倾斜度大，越往内层，倾斜度越小，最后转变成径向柱状晶。
11.优选的，所述废钢大于300x300mm，管径大于80mm可铸造金属陶瓷非晶共晶耐磨材料。
12.优选的，所述添加硫酸镍，氯化镍，硼砂，硼酸，石墨后，在1550度组织结构发生有非晶共晶变化出现，废钢废铁，增加铸铁共晶团数量及碳化物产物，铸造铸态硬度hrc55，淬火950-1100度，非晶体在温度变化中形成18-30%，大多为共晶相，去应力230-300度恒温2-3小时，硬度提高hrc63
‑‑
67，抗拉强度提高20－30mpa，冲击韧性38j/cm2，是高铬26铸铁耐磨性1-5倍，高铬26硬度hrc58-63，冲击韧性4j/cm2。
13.该制备方法利用工业固废钢废铁经过1550度高温，借助热力学与动力学机制，可以使有害夹杂变质成尺寸细小、硬度高，材料膨胀系数与钢基体接近、弥散分布的团球状铁水钢水中，形成超耐磨材料，耐磨性能是高铬26铸的铁1.5-5倍，成本是高铬26铸铁的三分之二，大量节约了铬钒钼钨等贵重金属元素，特别是在800度高温情况，硬度保持hrc52以上。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.该铸造金属陶瓷复合非晶耐磨材料制备方法，利用工业固废钢废铁制造出高价值的铸造金属陶瓷非晶共晶相耐磨材料，既可以减轻生产工业大量用铬及钒钨，又可以拓展获取陶瓷原料的渠道，真正实现了废钢废铁料循环利用。
15.2.该铸造金属陶瓷复合非晶耐磨材料制备方法，利用现有废钢废铁料为原料，经过对大的废钢废铁大件的切割特定处理获得金属小铁块，以金属铁钢为原料所制得金属陶瓷复合非晶共晶耐磨材料，具有耐磨、耐腐蚀的优势，同时在切割过程中所产生的有用钢板钢管还可以再次利用，可制成双金属陶瓷复合非晶共晶相耐磨材料，大量节约原材料和能源。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都
属于本发明保护的范围。
17.本发明提供一种技术方案：一种铸造金属陶瓷复合非晶耐磨材料制备方法，包括以下步骤：实施例一s1：配制材料选用废钢废铁为原料切割成小块备用，取100克干净水，加入氧化钙0.6%克，氧化锌0.01%，硫酸镍0.4%，氯化镍0.03%，硼酸0.11%，硼砂0.25%，硫酸钴1%，硫酸铜0.5%，用还原铁粉1%。放入活性氧化硅1.5%，活性氧化铝粉2%，石墨柱2.4%，搅拌5分钟最后放锰0.5%，二氧化钛0.5%，稀土镁0.3%，铌0.3%，铬8%，钼0.012%，铜0.2%，硅0.5%，高岭土0.2%，搅拌十分钟得到混合料，制成球团状。
18.s2：高温熔化注模风干后配方23-48%材料总量，其余量为废钢铁风干后放入炉内，用中频炉1700度熔化铁水钢水，待1500-1550度注入模型内，冷却形成铸造金属陶瓷复合非晶共晶耐磨材料耐磨材料产品。
19.s3：冷却出模用废钢废铁配方在高温中产生的非晶共晶体材枓，形成高密集的耐磨产品，金属液体进入铸造模型后，冷却后取出。
20.s4：热处理将半成品放置在箱式炉中进行升温热处理，当把工件加热至950-1100度时，保温2小时后再从炉内取出。
21.s5：冷凝成型取出使用雾化风扇进行冷却降温，通过高压喷嘴产生微雾，微雾通过强力风扇吹出的气流，极大的提高了液体表面风速，加快了气体分子的扩散，受到风加水的激冷作用，开始结晶凝固，部分形成非晶相，大多为共晶相。
22.s6：去应力随着热量垂直于型壁连续地向外散发，使金属结晶由外而内顺序进行，冷缩从而得径向生长的柱状晶组织和非晶、共晶相，再将半成品放置在箱式炉内加热至230-300度后保温2-3小时去除应力。
23.s7：抛光在铸件外表面结晶凝固呈一层柱状晶后，在其内层的结晶前沿仍存在着液-固相共存区，在结晶前沿的金属液仍按惯性运动，与已凝固的金属层产生相对滑动，使离心铸造铸件的径向截面上产生倾斜柱状晶，柱状晶的倾斜方向与铸管成形的方向一致，在外层的柱状晶倾斜度大，越往内层，倾斜度越小，最后转变成径向柱状晶。
24.废钢大于300x300mm，管径大于80mm可铸造金属陶瓷非晶共晶耐磨材料。
25.添加硫酸镍，氯化镍，硼砂，硼酸，石墨后，在1550度组织结构发生有非晶共晶变化出现，废钢废铁，增加铸铁共晶团数量及碳化物产物，铸造铸态硬度hrc55，淬火950-1100度，非晶体在温度变化中形成18-30%，大多为共晶相，去应力230-300度恒温2-3小时，硬度提高hrc63
‑‑
67，抗拉强度提高20－30mpa，冲击韧性38j/cm2，是高铬26铸铁耐磨性1-5倍，高铬26硬度hrc58-63，冲击韧性4j/cm2。
26.实施例二s1：配制材料选用废钢废铁为原料切割成小块备用，取100克干净水，加入氧化钙8%克，氧化锌3%，硫酸镍6%，氯化镍3%，硼酸3%，硼砂2.5%，硫酸钴8%，硫酸铜4%，用还原铁粉5%。放入活性氧化硅5%，活性氧化铝粉8%，石墨柱6%，搅拌5分钟最后放锰3%，二氧化钛3%，稀土镁1.5%，铌1.5%，铬15%，钼4%，铜3%，硅3%，高岭土4%，搅拌十分钟得到混合料，制成球团状。
27.s2：高温熔化注模风干后配方23-48%材料总量，其余量为废钢铁风干后放入炉内，用中频炉1700度熔化铁水钢水，待1500-1550度注入模型内，冷却形成铸造金属陶瓷复合非晶共晶耐磨材料耐磨材料产品。
28.s3：冷却出模用废钢废铁配方在高温中产生的非晶共晶体材枓，形成高密集的耐磨产品，金属液体进入铸造模型后，冷却后取出。
29.s4：热处理将半成品放置在箱式炉中进行升温热处理，当把工件加热至950-1100度时，保温4小时后再从炉内取出。
30.s5：冷凝成型取出使用雾化风扇进行冷却降温，通过高压喷嘴产生微雾，微雾通过强力风扇吹出的气流，极大的提高了液体表面风速，加快了气体分子的扩散，受到风加水的激冷作用，开始结晶凝固，部分形成非晶相，大多为共晶相。
31.s6：去应力随着热量垂直于型壁连续地向外散发，使金属结晶由外而内顺序进行，冷缩从而得径向生长的柱状晶组织和非晶、共晶相，再将半成品放置在箱式炉内加热至230-300度后保温2-3小时去除应力。
32.s7：抛光在铸件外表面结晶凝固呈一层柱状晶后，在其内层的结晶前沿仍存在着液-固相共存区，在结晶前沿的金属液仍按惯性运动，与已凝固的金属层产生相对滑动，使离心铸造铸件的径向截面上产生倾斜柱状晶，柱状晶的倾斜方向与铸管成形的方向一致，在外层的柱状晶倾斜度大，越往内层，倾斜度越小，最后转变成径向柱状晶。
33.废钢大于300x300mm，管径大于80mm可铸造金属陶瓷非晶共晶耐磨材料。
34.添加硫酸镍，氯化镍，硼砂，硼酸，石墨后，在1550度组织结构发生有非晶共晶变化出现，废钢废铁，增加铸铁共晶团数量及碳化物产物，铸造铸态硬度hrc55，淬火950-1100度，非晶体在温度变化中形成18-30%，大多为共晶相，去应力230-300度恒温2-3小时，硬度提高hrc63
‑‑
67，抗拉强度提高20－30mpa，冲击韧性38j/cm2，是高铬26铸铁耐磨性1-5倍，高铬26硬度hrc58-63，冲击韧性4j/cm2。
35.本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
36.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。