[发明专利]表面具有绝缘性能的合金及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面具有绝缘性能的合金及其制备工艺，属于特殊合金制备技术领域。

背景技术

氧化铝陶瓷和酚醛树脂由于具有良好的绝缘性，通常用作焊接中的绝缘器件。但是由于陶瓷材料脆性大，在使用环境中有冲击力时易碎和折断，由此而产生的更换时间成本在现代化的自动生产线上显得尤其昂贵，而且成型需要模具，因而对尺寸特殊的器件加工就更困难，生产周期也较长，小批量成本十分高。酚醛树脂也称电木，是除氧化铝陶瓷定位零件外的另一选择，不过其不耐高温以及抗冲击力差的缺点也会影响到使用寿命。因此，具有电绝缘性能且同时具备良好的机加工性能、耐高温和抗冲击能力强的材料显得尤其重要。

本文涉及的一种作为绝缘载体使用的铁铬铝合金。作为一种特殊的铁铬铝合金，其特点是，在铁-铬-铝铁素体抗氧化合金的基础上通过添加特殊的合金元素，制成一种具有绝缘、耐磨、韧性好、硬度、强度及抗氧化性能高的高科技材料，而且经过特殊热处理工艺后，具有表面低压绝缘的特点。材料中的铝在热处理过程中能在材料表面形成一层致密的氧化铝陶瓷层，该陶瓷层具有很高的电阻，合适的表面硬度，而添加的特殊元素使得氧化铝陶瓷层与材料的基体具有良好的附着力，而具有达到良好的耐磨能力。由于该铁铬铝绝缘耐磨抗氧化合金材料兼具抗氧化合金良好的机加工性能与和抗氧化能力和陶瓷的绝缘和耐磨能力，因而在汽车生产线中焊接机器人中的绝缘器件使用中相比陶瓷材料与电木材料都占据了绝对优势。陶瓷的硬度和绝缘性是完全没有问题的，但由于陶瓷材料脆性大，在使用环境中有冲击力时易碎和折断，由此而产生的更换时间成本在现代化的自动生产线上显得尤其昂贵。而且成型需要模具，因而对尺寸特殊的定位销加工就更困难，生产周期也较长，小批量成本十分高。酚醛树脂也称电木是除陶瓷定位零件外的另一选择，不过其不耐高温以及抗冲击力差的缺点也会影响到使用寿命。

要达到作为铁铬铝绝缘耐磨抗氧化合金，在兼备基体硬度，良好机加工性，表面绝缘，耐磨以及抗氧化的种种性能。就必须在合金冶炼工艺过程中添加一系列可以分别实现这些功能的微量合金，这些微量合金的比例、添加时间、添加温度都会影响产品最终的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种表面具有绝缘性能的合金，制备的合金具有绝缘、耐磨且硬度高；同时提供了其制备工艺。

所述的表面具有绝缘性能的合金，其化学成分质量百分比组成为：铬10～35％、铝2～10％、硅0～0.5％、锰0.1～1.0％、钴0.2～0.5％、钒0.1～0.7％、钨0.1～0.8％、铌0.2～0.8％和镍0.1～1.2％，余量为铁和不可避免的杂质。

所述的表面具有绝缘性能的合金的制备方法，包括如下步骤：

(1)熔化：将铁、铬、铝原料，在0.1～10帕真空条件下利用电磁感应电流进行熔化，频率为2950～3050赫兹，功率为40～100千瓦；

(2)精炼：铁、铬、铝原料熔化后，在氩气5～40千帕分压保护下进行脱气精炼10～30分钟；

(3)脱氧：加入脱氧剂进行钢液脱氧2～5分钟，脱氧剂为金属硅、金属锰和金属铝；

(4)浇注：加入钴镍铌钒钨微量元素合金包进行合金化，最后在氩气5～50千帕分压保护下浇注；

(5)热处理：在空气中，将浇注好的合金于900～1300℃下，保温2～8小时，使合金表面氧化，在合金表面形成一层氧化铝电绝缘层。

步骤(5)热处理过程在马弗炉中进行。

所述的铁原料为纯度为99％以上的纯铁或铁质量含量在35％以上的铁铬合金。

所述的铬原料为纯度为99.9％以上的金属铬或铬质量含量在60％以上的铁铬合金的。

所述的铝原料为纯度为99.7％以上的纯铝。

浇铸出的合金钢锭即绝缘合金的母材，绝缘合金的母材可通过锻轧拔等工艺将母材制成所需的棒材，丝材或带材等。

各种原材料所引入的碳总量不得超过0.02％；各种原材料所引入的硫总量不得超过0.03％；各种原材料所引入的磷总量不得超过0.02％。

本发明的有益效果如下：

本发明在铁-铬-铝铁素体抗氧化合金的基础上通过添加微量合金元素，经过热处理工艺后，在合金表面形成一层致密的氧化铝陶瓷层，添加的特殊元素使得氧化铝陶瓷层与材料的基体具有良好的附着力，本发明的合金具有较高的电阻，合适的表面硬度和良好的耐磨能力且制备工艺简单易行。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。