[發明專利]一種鎳鋁錳?硅鈣合金負載納米氧化鋯?氮化鉭的耐熱鑄鐵用復合變質劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201611150421.8
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN107043886A
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 徐世云
• 申請（專利權）人: 徐世云
• 主分類號: C22C33/08
• 分類號: C22C33/08;C21C1/08
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 方崢

技術領域

本發明涉及一種耐熱鑄鐵用變質劑，具體涉及一種鎳鋁錳-硅鈣合金負載納米氧化鋯-氮化鉭的耐熱鑄鐵用復合變質劑及其制備方法。

背景技術

耐熱鑄鐵是指用于高溫條件下的鑄鐵，國家標準中主要分為鉻系、硅系和鋁系三種類型的耐熱鑄鐵,這類鑄鐵具有抗氧化、抗生長性能的性能，隨著使用溫度的增加，對現有的耐熱鑄鐵使用性能要求更高，目前的耐熱鑄鐵存在的問題主要表現在導熱性差、抗熱沖擊性能差、高脆性、廢品率高、使用壽命短等等，為了解決這些問題，在鑄鐵澆注前采取有效的變質處理顯得尤為重要，目前采用鵝變質劑為硅、鋁、鈣、銅、鈦、鈮以及稀土等合金元素作為變質劑，以細化晶核，增加晶核數量，促進石墨球化，提高致密度，改善高溫機械性能，然而在實際使用時存在原料利用率低，生產成本高等因素的制約，近年來興起利用納米材料作為變質劑，然而由于納米材料的結構特點，其在熔體中的分散性差，容易漂浮，需要輔助專門的噴射裝置，提高了生產成本。

發明內容

本發明的目的在于，制備一種由納米材料與合金元素混合負載的新型變質劑，減少貴重合金元素的使用量，同時簡單無損的改善納米材料在熔體中分散性，提高各原料的利用率，改善耐熱鑄鐵機械性能，為了實現上述目的，本發明提供一種鎳鋁錳-硅鈣合金負載納米氧化鋯-氮化鉭的耐熱鑄鐵用復合變質劑及其制備方法，采用的技術方案如下：

一種鎳鋁錳-硅鈣合金負載納米氧化鋯-氮化鉭的耐熱鑄鐵用復合變質劑及其制備方法，其特征在于，該變質劑由以下重量份的原料制成：鎳包鋁粉2-4、氟化鈉1-2、納米氧化鋯1-2、納米二硼化鈦0.4-0.6、納米氮化鉭1-1.5、銅粉2-3、硅鈣合金粉5-8、高碳錳鐵粉2-3、多壁碳納米管1-3、濃度為10-12%的乙醇水溶液25-30、磷酸二氫鎂1-2、助劑0.5-1。

所述的助劑由以下重量份的原料制成：不銹鋼纖維微粉2-3、硅鍶孕育劑4-5、濃度為20-30%的PAG淬火液3-5、木質素磺酸鈉0.5-0.8、氧化錳1-3、偏硼酸鈣0.8-1、有機膨潤土2-3、水12-15，制備方法為：先將木質素磺酸鈉、偏硼酸鈣溶于水中，隨后在水溶液中投入有機膨潤土，攪拌混合20-30min后研磨處理1-2h，得改性有機膨潤土均漿，隨后再將其它剩余物料加入有機膨潤土均漿中，繼續攪拌混合2-3h，即得摻雜不銹鋼纖維微粉的增強增韌復合孕育助劑。

所述的一種鎳鋁錳-硅鈣合金負載納米氧化鋯-氮化鉭的耐熱鑄鐵用復合變質劑的制備方法為：

（1）先將鎳包鋁粉、銅粉、高碳錳鐵粉與硅鈣合金粉混合均勻后投入電爐中，熔融后澆注成型，隨后將所得合金破碎，過300-400目篩，得合金粉備用；

（2）將納米氧化鋯、納米二硼化鈦、納米氮化鉭與多壁碳納米管混合，投入10-15重量份的乙醇水溶液中，密閉高速攪拌混合10-15h，得多壁碳納米管負載復合納米材料的復合漿料備用；

（3）將步驟（1）所得的合金微粉、步驟（2）所得漿料與其它剩余成分混合，在密閉環境中進行二次攪拌，混合漿料高速攪拌混合12-18h后熱風干燥，完全除去水份，破碎成細粉狀，即得。

與現有技術相比，本發明復合變質劑以高熱穩定、高比表面積、高強度、高韌性的多壁碳納米管負載的納米氧化鋯、納米二硼化鈦，提高了納米材料在熔液中的分散性和活性，能有效的形成非自發晶核，促進石墨化，而鎳鋁錳-硅鈣合金粉改善了傳統硅鈣變質劑的性能，提高了鑄鐵的韌性和高熱穩定性能力；納米材料與復合合金粉相互粘結負載，極大的提高了原料的利用率，該變質劑促進了鑄鐵的石墨化進程，有效改善耐熱鑄鐵的綜合力學性質，得到的鑄件沖擊韌性和強度均獲得提高，組織細化致密，且較之傳統變質劑使用更為便捷，生產成本更低。

具體實施方式

實施例

本實施例變質劑由以下重量份原料制成：鎳包鋁粉3、氟化鈉1.2、納米氧化鋯1.5、納米二硼化鈦0.5、納米氮化鉭1.2、銅粉3、硅鈣合金粉6、高碳錳鐵粉2、多壁碳納米管2、濃度為10%的乙醇水溶液28、磷酸二氫鎂2、助劑0.8。

所述的助劑由以下重量份的原料制成：不銹鋼纖維微粉3、硅鍶孕育劑4.5、濃度為25%的PAG淬火液4、木質素磺酸鈉0.6、氧化錳2、偏硼酸鈣0.8、有機膨潤土2、水14，制備方法為：先將木質素磺酸鈉、偏硼酸鈣溶于水中，隨后在水溶液中投入有機膨潤土，攪拌混合30min后研磨處理1.5h，得改性有機膨潤土均漿，隨后再將其它剩余物料加入有機膨潤土均漿中，繼續攪拌混合3h，即得摻雜不銹鋼纖維微粉的增強增韌復合孕育助劑。