[發明專利]一種用于柱塞泵缸體的球墨鑄鐵-青銅復合材料制備方法無效

申請號：	201110087698.1	申請日：	2011-04-08
公開（公告）號：	CN102179520A	公開（公告）日：	2011-09-14
發明（設計）人：	李海;王芝秀;孫曉浩;劉琴	申請（專利權）人：	無錫市漢力士液壓泵制品有限公司;常州大學
主分類號：	B22F7/04	分類號：	B22F7/04;C25D3/12
代理公司：	宜興市天宇知識產權事務所(普通合伙) 32208	代理人：	曹衛華
地址：	214256 江***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種用于柱塞缸體球墨鑄鐵青銅復合材料制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及金屬復合材料的制備方法，尤其是用于柱塞泵缸體的球墨鑄鐵—青銅復合材料的制備方法。

背景技術

柱塞泵是建筑、冶金、石油、船舶、礦山、軍工等領域液壓機械上不可缺少的重要部件。作為柱塞泵缸體材料，通常采用鋼或鑄鐵與青銅的復合材料。專利【91109101，周鐵濤，李海志，周威揚，王義虎。鑄鐵－銅雙金屬復合材料燒結工藝】介紹了一種制備鑄鐵－銅合金復合材料的燒結工藝。該工藝首先在鑄鐵基體表面均勻撒布一層稀薄銅粉，置入燒結爐中進行第一次擴散燒結使銅鐵相互擴散粘接；然后再撒布一層厚銅粉置入燒結爐中進行第二次燒結，經二次燒結后將復合材料進行密實處理，然后再回爐進行補充燒結使銅層更加牢固結實。但是這種燒結方法工藝較為繁瑣，且難以控制燒結過程中的氧化。專利【200910252896，殷汝新，馬士敏，徐道榮。液壓軸向柱塞泵缸體球墨鑄鐵與銅合金的釬焊方法】介紹了一種制備球墨鑄鐵與銅合金復合材料的釬焊工藝。該工藝采用在鑄鐵和銅合金施加銅銀合金釬料，然后在爐中控制加熱使釬料熔化，從而在鑄鐵和銅合金之間起到過渡連接作用。雖然釬焊工藝操作簡單，但不適合大截面材料復合，并且在使用釬劑的前提下，難以進行有效排渣；同時，使用銅銀釬料的成本也相對較高。

發明內容

由于鐵與銅相互之間的固溶度較低，同時球墨鑄鐵中含有較高的石墨和硅含量，阻礙銅向鐵中擴散，造成界面結合力較低，另外，在隨后復合材料熱處理時，例如淬火冷卻時，由于球墨鑄鐵（約11×10-6/K）和銅合金（約17×10-6/K）之間的熱膨脹系數差較大，在冷卻過程中產生較大的熱應力梯度，這也將對球墨鑄鐵與銅合金之間的結合強度造成不利影響。

為了克服銅和鐵之間的固溶度較小以及冷卻過程中熱應力梯度大這二個影響界面結合強度的問題，本發明采用施加鎳過渡層來加以克服。根據鐵-銅和鎳-銅相圖可以看出，在850℃左右，鎳與銅之間能夠形成無限固溶體，同時鎳在鐵中也有較大的固溶度，并且不會形成金屬件化合物，因此能夠形成良好的界面結合性能；另外，鎳的熱膨脹系數約13×10-6/K左右，介于銅和鐵之間，也能有效降低冷卻過程中形成的熱應力梯度。

具體是這樣實施的：一種用于柱塞泵缸體的球墨鑄鐵-青銅復合材料制備方法，其特征在于通過電鍍方法在球墨鑄鐵表面鍍上一層鎳，然后在球墨鑄鐵鍍鎳表面壓制一層粉末青銅層，獲得復合坯料，將復合坯料在還原性或中性氣氛中燒結獲得燒成復合材料。

為了達到本發明良好的實施效果，球墨鑄鐵表面鍍上的鎳層厚度一般為10-50微米。

實施本發明的詳細工藝步驟為：

?電鍍前的球墨鑄鐵表面處理

將球墨鑄鐵進行機械表面拋光，然后進行酸洗、堿洗和水洗，盡可能去除球墨鑄鐵表面的鐵銹和油污，達到電鍍要求。

?球墨鑄鐵電鍍鎳

以氨基磺酸鎳或硫酸鎳或氯化鎳為主鹽配制電鍍液，并在水浴槽中加熱至45-70℃左右，以鎳板或高純石墨棒為陽極，球墨鑄鐵為陰極，然后在電流密度約5A/dm2條件下進行電鍍鎳，于球墨鑄鐵表面鍍上一層10-50微米厚的鎳層。

?壓制粉末青銅層

根據青銅層的厚度要求，在球墨鑄鐵鍍鎳表面施加適量的青銅粉，然后液壓機上進行壓制成復合坯料，壓制壓力為400-600?MPa，壓制后鉛青銅層的相對密度為60-80%。

?燒結

將復合坯料置于還原性或中性氣氛中800-860℃燒結1-4h即可。

?冷卻