[發明專利]一種鋁-鋼雙金屬液固復合鑄造用界面活性涂料

有效

• 申請號: 202011262955.6
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112355283B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 張國偉;呂偉澤;牛經緯;徐宏;康圓圓
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B22D27/20
• 分類號: B22D27/20;C23C10/50;C23C22/34;B22D19/16
• 代理公司: 太原華弈知識產權代理事務所 14108
• 代理人: 李毅

本發明公開了一種鋁?鋼雙金屬液固復合鑄造用界面活性涂料，是由以下質量百分含量的組分制備得到：氯化鈉5～7%，氟化鈉3～5%，硼酸10～15%，鋁粉5～8%，乙二醇65～77%。以所述界面活性涂料均勻噴涂在鋼基體表面，加熱至110～120℃烘干使乙二醇揮發，并重復噴涂和烘干過程，直至涂料厚度不小于1mm后，進行鋁?鋼雙金屬的液固復合鑄造，可以較好地防止鋼基體表面氧化，提高鋼基體的表面活性，改善鋼基體表面的潤濕性，以促進鋁?鋼雙金屬擴散，產生金屬間化合物形成冶金結合。

技術領域

本發明屬于鋁-鋼雙金屬液固復合鑄造技術領域，涉及一種用于提高復合鑄造用鋼基體表面活性的涂料。

背景技術

鋁-鋼雙金屬復合材料同時兼容了鋁合金密度低、導熱性高、耐腐蝕性高，以及鋼的高強度、高剛度和耐磨性等特點，綜合性能優異，在汽車輕量化發展、機械、化工、電力等領域都有著廣泛的應用與研究。

由于鋁和鋼這兩種金屬的熔點存在顯著差距，因此現有技術基本是以固-固、液-固復合技術來制備鋁-鋼雙金屬復合材料。

固-固復合技術雖然能夠實現雙金屬的復合，但在多數條件下工藝要求比較苛刻，需要兩種金屬的界面平整、光滑，難以實現兩種結構較復雜金屬材料的高強度結合。液-固復合技術屬于鑄造復合技術，能有效解決兩種金屬界面不夠光滑平整的結合問題。液-固復合技術不僅對于連接平整光滑的接觸面效果較好，界面結合強度高，而且用于結合復雜金屬接觸面時，也具有非常高的靈活性，能夠保證兩種金屬材料發生冶金結合，得到較高結合強度的界面。

鋁-鋼雙金屬液固復合鑄造技術的關鍵在于鋁-鋼之間形成冶金結合，產生一定的金屬間化合物。

目前的鋁-鋼雙金屬液固復合鑄造一般都是采用熱浸的方法，將預熱的鋼基體熱浸在鋁熔液中實現的。例如，陳國詩(鋁鐵雙金屬復合發動機缸體界面的研究[J]. 特種鑄造及有色合金, 2013, 33(06): 503-506.)、程飛(鋁鐵雙金屬鑄件熱浸鍍擴散界面組織分析[J]. 鑄造技術, 2014, 35(02): 293-294.)、王強(鋁鋼雙金屬鑄造工藝及其界面微觀結構研究[D]. 哈爾濱工程大學, 2019.)等針對鋁-鋼雙金屬鑄件都是采用熱浸后再澆鑄的方法，并研究了鋁-鋼雙金屬液固復合鑄造后的界面組織，以期提高鋁-鋼的冶金結合。這不僅需要在預熱時防止鋼基體表面氧化，保證鋼基體表面的清潔，還需要提高鋼基體表面的活性，從而促進熱浸時鋁熔液與鋼發生擴散，產生金屬間化合物。

而鋼基體表面活性的改性通常多以單一的氟化物、氯化物或其他鹽類化合物為主制備表面活性劑并形成水溶液，將鋼基體在水溶液中浸沒一段時間后取出吹干，使鹽類化合物涂覆在鋼基體表面形成保護膜。

但是，采用上述方法形成的保護膜并不致密，容易在鋼基體上附著不均勻，產生縫隙與空氣接觸，從而在隨后的鋼基體預熱時，導致鋼基體表面生銹、氧化等問題，不利于鋁-鋼雙金屬的結合。

進而，預熱的鋼基體需要在鋁熔液中熱浸一定的時間來產生過渡層。上述方法不僅操作繁瑣，而且針對復雜構件進行熱浸時容易產生漏鍍現象，最后導致過渡層不均勻，造成鋁-鋼雙金屬復合材料的界面結合強度降低。

使用一種活性涂料直接噴涂在需要結合的鋼基體表面，將鋼基體預熱后直接澆鑄鋁熔液，能夠避免熱浸過程，簡化操作過程。但目前還未明確有活性涂料運用于鋁-鋼雙金屬液固復合鑄造技術中。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋁-鋼雙金屬液固復合鑄造用界面活性涂料，以其涂覆鋼基體表面后進行鋁-鋼雙金屬的液固復合鑄造，可以較好地防止鋼基體表面氧化，提高鋼基體的表面活性，以促進雙金屬擴散，產生金屬間化合物形成冶金結合。

本發明所述的鋁-鋼雙金屬液固復合鑄造用界面活性涂料是由以下質量百分含量的組分為原料制備得到的：

氯化鈉　　　　　　　　　5～7%

氟化鈉　　　　　　　　　3～5%