专利名称：铜及铜合金表面铸渗工艺的制作方法
技术领域：
本发明是利用铸渗的方法来制备铜合金表面复合材料。
背景技术：
在20世纪80年代新发展起来的铸渗法表面改性方法在铸铁和铸钢方面的开究较多，如专利号为89106063、名称为“一种提高铸渗合金层厚度的方法”的发明专利，只是在铸铁铸件上应用。现有技术中的铜合金表面改性方法主要有辉光离子放电渗硫，铜合金表面渗硅(热处理)，等离子喷涂，铜合金表面镀Ni-Fe等，但这些方法都是在成型后的工件表面进行的二次处理改性。本发明是利用铸渗法对铜合金工件进行表面改性，使工件成型与表面改性一次完成，且不需要昂贵的专门设备。
发明内容
本发明是一种铜及铜合金铸渗法，其特征是先向合金粉末中加入重量百分比为2～5％的熔剂，搅拌均匀，再加入3～8％的乳胶(水玻璃)或2～5％的酚醛树脂和适量的水，混合均匀，涂敷在铸型的特定表面上，然后放入烘箱内烘干，烘干温度保持在80～180℃，烘干时间为5～6小时，将烘干好的铸型固定在金属模具内，抽负压并保持在-0.02～-0.08MP，浇注铜或铜合金液，浇注温度在1130～1200℃，待金属液凝固后立即打开，取出铸件。根据以上所述的铜及铜合金铸渗方法，其特征是合金粉末可以是含镍的合金粉末，粒度为70-200目，溶剂可以是氯化物溶剂。
图1是实现本发明方法的装置简图，图2是经铸渗后的铸件表面层组织结构的电镜照片。
具体实现方式由于铜合金的蓄热系数小，散热快，为在铸件1表面形成一定厚度的铸渗层，首先在待渗部位的对应砂型腔内贴附一层一定厚度的保温材料，即保温工艺片3，以保证金属液到达型腔表面不凝固，避免夹层、夹渣，从而得到合格的铸件，保温工艺片3是由烟道灰、陶土、木屑、氧化剂、Al再加入适量的水玻璃和水混制而成的，其厚度根据工件厚度来确定，保温工艺片3要进行烘干，烘干温度控制在140～200℃，时间为3～4小时；砂型4、5也要进行烘干，烘干温度根据所需强度决定。然后配制表面铸渗的功能涂料2，采用以Ni、Cr、B、Si为主的合金粉末(具有耐磨，耐热，耐蚀性能)，粒度为70～200目，其制作工艺过程如下首先向合金粉末中加入重量百分比为2～5％的熔剂(熔剂采用氯化物)，搅拌均匀后再加入3～8％的乳胶(水玻璃)或2～5％的酚醛树脂和适量的水，混合均匀后立即涂敷在保温工艺片3上，然后放入烘箱内烘干，烘干温度保持在80～180℃，烘干时间控制在5～6小时，此时即可将烘干好的铸型(涂好涂料的工艺片已固定好)固定在抽负压的模具内，6为负压管。在浇注前抽负压并保持在-0.02～-0.08MP，而后浇注熔炼好的铜或铜合金液，浇注温度控制在1130～1200℃，待金属液凝固后立即打开，取出铸件1。
如图2所示，通过上述方法得到的工件，通过电镜观察可看到从铸件表面层到基体部分明显分为三个区域以增强粉末为主的功能层；增强粉末与基体的熔合层；以基作为主的的过渡层。表面复合层与基体的界面结合良好，无夹杂、气孔等缺陷。硬度是与耐磨性密切相关的一个重要指标，测得渗层表面硬度可达到HRC50以上，因此可利用此方法来制造各种铜材耐磨、耐蚀零部件。
本发明是利用铸渗法来制备铜合金表面复合材料的耐磨、耐蚀零部件。该技术与铸件整体强化相比具有如下特点①合金元素能得到有效利用；②铸件局部表面具有特殊性能；③根据这个使用要求，为得到表面最佳性能层，铸件母材的化学成分可自由选择；④表面特殊性能层的厚度和成分可根据性能要求进行设计。同其他表面改性方法相比，充分利用了铸件凝固余热，不需专门的工件处理设备，工件可通过浇注成形与表面改性或强化一次完成，工艺简单、成本低廉、生产周期短，具有明显的社会效益和经济效益。
利用本发明的技术方法可直接生产各种铜合金表面特殊性能零部件，并解决了铜合金表面改性上的工艺、生产周期、成本等难题。
本发明可用于生产铜材滑块、高炉风口等各种耐磨损零部件，显著延长失效期、提高使用寿命，同其他改性方法相比具有不可比拟的工艺和成本优势。
权利要求
1.一种铜及铜合金铸渗法，其特征是先向合金粉末中加入重量百分比为2～5％的熔剂，搅拌均匀，再加入3～8％的乳胶(水玻璃)或2～5％的酚醛树脂和适量的水，混合均匀，涂敷在铸型的特定表面上，然后放入烘箱内烘干，烘干温度保持在80～180℃，烘干时间为5～6小时，将烘干好的铸型固定在金属模具内，抽负压并保持在-0.02～-0.08MP，浇注铜或铜合金液，浇注温度在1130～1200℃，待金属液凝固后立即打开，取出铸件。
2.根据权利要求1所述的铜及铜合金铸渗方法，其特征是合金粉末可以是含镍的合金粉末，粒度为70-200目，溶剂可以是氯化物溶剂。
全文摘要
本发明是一种铜及铜合金铸渗法，先向合金粉末中加入重量百分比为2～5％的熔剂，搅拌均匀，再加入3～8％的乳胶(水玻璃)或2～5％的酚醛树脂和适量的水，涂敷在铸型的特定表面上，然后放入烘箱内烘干，将烘干好的铸型固定在金属模具内，抽负压后浇注铜或铜合金液，待金属液凝固后立即打开，取出铸件。
文档编号C23C10/28GK1439471SQ02114679
公开日2003年9月3日 申请日期2002年7月3日 优先权日2002年7月3日
发明者郝远, 杨贵荣, 任虎平, 阎峰云, 马颖, 宋文明, 陈体军, 李元东 申请人:甘肃工业大学