[發明專利]在模具特定區域植入碳化鎢的方法

無效

• 申請號: 201410725807.1
• 申請日: 2014-12-03
• 公開（公告）號: CN104384450A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 馬丁·威廉·貝茨;劉巖;王總超
• 申請（專利權）人: 馬丁·威廉·貝茨
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04;B22C7/02;B22D19/02
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及消失模鑄造技術領域，尤其是一種在模具特定區域植入碳化鎢的方法。

背景技術

高韌性的耐磨材料被廣泛應用于冶金、礦山、建材等諸多行業，在實際應用中，工件需要承受復雜的磨損工況，磨損面既要承受磨損還要承受沖擊載荷的作用，這就客觀需要耐磨件既要有足夠的抗切削磨損性能，還要整個工件有足夠好的韌性，而隨著工況的不同，對于耐磨材料材質分布也有不同的要求，所以需要尋找一種適用性較強的技術解決這一問題。目前，耐磨材料的生產大致有以下幾種方法。

一是尋找特種合金，在鑄件成型之前，調配好合金元素的比例，經過澆注熱處理得到有優良耐磨性能的合金鑄件，他們的特點是工件強度高，內部結構均勻，適用于一般的工況。

二是采用堆焊的技術，將硬質合金的焊條用堆焊的方法附著在設備的表層，形成一定厚度的耐磨層，但是這種方法耗費較大工時，只針對某些大型裝備適用

三是采用鑄滲法，在消失模制成后，將需要植入的超硬材料粉末和一定比例的粘結劑均勻混合，然后粘附在制成的消失模表面，在澆注過程中超硬材料的粉末在鑄件表層形成一定厚度的復合層，這種鑄件的復合層厚度一般不大。

碳化鎢是一種由鎢和碳組成的化合物。為黑色六方晶體，有金屬光澤，硬度與金剛石相近，為電、熱的良好導體。純的碳化鎢易碎，若摻入少量鈦、鈷等金屬，就能減少脆性。碳化鎢的化學性質穩定，能夠應用于硬質合金生產材料。本發明的技術思路是針對現有技術的不足對消失模技術進行改進，在消失模形成的同時就把碳化鎢粉末植入到消失模之中，然后根據具體需要改變碳化鎢的位置，這種方法簡單靈活，適用性強。

綜上所述，在礦物粉碎以及其他需要抗沖擊、耐磨條件的生產設備中，耐磨鑄件的耐磨性、強度、壽命一直是核心的考量要素。普通的合金鑄件的強度難于滿足日益增長的工業生產對其高抗沖擊、高耐磨等性能的需求。碳化鎢等添加材料能夠大幅提高合金鑄件的性能，但是其價格相當昂貴。另一方面，一般情況下合金鑄件不會在所有的位置都需要提供抗沖擊性/耐磨性能，大部分的應用中只有鑄件的一部分長期暴露的沖擊和磨損的工作條件下，這樣，開發一種成熟的、實用的在模具特定區域植入碳化鎢的方法就顯得尤為必要。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種在模具特定區域植入碳化鎢的方法，對消失模鑄造工藝進行一定的改進，將碳化鎢顆粒分散在模具特定部位，尤其是保證碳化鎢顆粒均勻分散在上述特定部位，從而在低成本條件下制備具有優良性能的合金鑄件。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案如下。

在模具特定區域植入碳化鎢的方法，該方法包括如下步驟：

A、有碳化鎢均勻分布的預制樹脂模具的制備：樹脂顆粒和碳化鎢顆?；旌暇鶆蚣尤氲戒撃Ｐ颓恢?，鋼模模具在振動篩上隨機高速震動以使樹脂顆粒和碳化鎢粉末均勻隨機的充滿整個模腔，緊接著通入蒸汽發泡，成型后碳化鎢顆粒均勻分散在預制樹脂模具當中；此步驟中控制碳化鎢顆粒的直徑在1-8mm之間；

B、在特定區域含有均勻分布的碳化鎢的整體消失模的制備：將步驟A制備的特定形狀的預制磨具結合或植入到整體消失模的特定區域，所述特定區域包括任意厚度的全表面、任意形狀的離散表面區塊、模具的內部和其他需要特殊強化的區域；正確的植入后，消失模蘸取耐火涂料，所述耐火涂料具有低透氣性的特點并優良吸收樹脂液體或氣體，涂料涂完之后完全干透，干燥完的涂料厚度控制在0.1-0.25mm；

C、砂箱的制備：為步驟B制備好的消失模設置澆口，并根據需要設置閘閥、冒口，然后放置到鋼箱中，小心的將型砂加入到鋼箱中圍繞在消失模周圍，隨即通過震動使型砂緊實的鋪在消失模模型的表面上；震動后型砂的密度控制在不低于99磅每立方尺；然后將一層4-6mm厚的乙烯-乙烯醋酸酯共聚物薄膜覆蓋在砂箱的上表面以保障砂箱的密閉性，并接至少一支軟管在澆鑄鋼水時抽真空，以便于將氣化的消失模氣體移除到砂箱外；

D、模具澆注成型：精確控制步驟A-C的各項工藝參數后，即可直接將熔化的金屬液澆入步驟C制備的消失模模具腔中；此步驟中注意核實步驟A中碳化鎢顆粒的直徑在1-8mm之間，粒徑太大會喪失抗沖擊性，粒徑小會產生碳化鎢的集聚和失位并喪失耐磨性；這樣在熔融金屬取代模具樹脂并捕獲碳化鎢顆粒時，碳化鎢顆粒被完全取代而不會改變其原來在樹脂模具當中的位置，制得特定區域性能增強的合金鑄件。

作為本發明的一種優選技術方案，步驟A中，控制碳化鎢顆粒的直徑在3-6mm之間并與樹脂顆粒充分發泡，以達到最優的抗沖擊性兼耐磨性效果，同時使得熔化金屬取代樹脂消失模時碳化鎢能夠不失位。