[发明专利]无磁蠕墨铸铁专用蠕化剂及制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及铸铁蠕化技术领域，具体涉及一种无磁蠕墨铸铁专用蠕化剂及制备工艺。

背景技术

无磁蠕墨铸铁良好的机械加工能性能，较高的热稳定性和抗氧化能力，以及超低的磁导率，拓展了无磁铸铁的应用范畴，为军事和工业用无磁部件的精密制造提供了一种新型廉价的优质无磁材料。无磁蠕墨铸铁生产最重要的变质剂是蠕化剂。从一定意义上讲，蠕化剂的技术性能在很大程度上决定了无磁蠕墨铸铁生产技术水平。

目前，国内外的普通蠕墨铸铁生产，已公开的专利或市场上相对成熟的蠕化剂主要有稀土硅系、稀土钙系、稀土铝锌系和稀土镁钛系四大系列。尽管这些蠕化剂在普通蠕墨铸铁生产中取得了较好效果，但直接作为无磁蠕墨铸铁生产用蠕化剂，却无法使其满足组织和性能要求，因为无磁蠕墨铸铁中含有很高的Mn、Ni等合金元素，这些合金元素均对蠕化率和孕育效果产生重要影响，采用现行的蠕化剂及处理方法生产无磁蠕墨铸铁，蠕化率不足30%，孕育效果不理想或孕育衰退，产生大量渗碳体，加工性能降低，磁导率大幅度升高，致使无磁蠕墨铸铁难以达到或发挥应有的性能。

即便是现有蠕化剂可以勉强作为无磁蠕墨铸铁的蠕化剂，其蠕化剂及处理方法仍存在着难以解决的如下共识性技术问题：

（1）无论哪种类型蠕化剂，在生产蠕墨铸铁时，均须分别进行蠕化和多次孕育处理至少两道以上工序，操作繁琐费时，质量不好控制； 

（2）稀土和镁含量高，在蠕化过程中反应剧烈，但吸收率低，造成大量贵重合金的浪费，且剧烈反应产生大量有毒烟尘，污染了环境；

（3）蠕化剂加入量控制范围小，很容易产生过量导致形成球状石墨，或过低产生片状石墨现象，导致蠕化失败。

发明内容

针对无磁蠕墨铸铁技术和生产需要，以及现有蠕化剂存在的诸多问题与不足，本发明提供了一种无磁蠕墨铸铁专用蠕化剂，该蠕化剂集蠕化处理和孕育处理为一体，采用石墨减速技术，降低了铁水对蠕化剂的渗透速度，形成逐层反应状态，可有效控制蠕化反应速度和时间，提高了合金吸收率；采用石墨孕育技术，石墨本身形成的大量非自发晶核的孕育作用，避免了孕育衰退现象，可以稳定获得蠕化率80%以上的无磁蠕墨铸铁材质。

本发明采用的具体技术方案是：无磁蠕墨铸铁专用蠕化剂，按重量百分比计，组成为：稀土镁合金75-85%，高纯石墨粉12-20%，水玻璃粘结剂3-5%。其中，稀土镁合金组成为：Mg4-5%，Re1.0-1.5%， Al1-1.5%，Si≤40%，其余为Fe。

所述蠕化剂各组分的主要作用：

（1）稀土镁合金  主要作用是把片状石墨转化成蠕虫状石墨。其中，Re在给定的含量范围，部分用来脱氧脱硫外，主要功能是抑制石墨沿a向生长，使石墨蠕化; Mg在给定的含量范围，主要起引爆作用，通过反应产生的镁蒸汽搅拌作用代替人工搅拌，加速蠕化剂的扩散与吸收；Al在给定的含量范围，主要作用是消除蠕化过程产生的白口，达到深化孕育效果，同时拓宽铁水中蠕化元素的含量范围，适应铁水含硫量的波动，减少蠕化处理的浮渣，稳定蠕化质量。

（2）高纯石墨粉  主要作为减速剂和孕育剂来使用。作为减速剂，石墨（物理特性）可以降低铁水对蠕化剂的渗透速度，形成逐层反应状态，从而达到控制蠕化反应速速和时间的目的；作为孕育剂，在蠕化反应过程中，镁反应产生大量镁蒸汽的搅动下，把石墨扩散熔解到铁水中，可增加大量非自发晶核，起到高效孕育、细化晶粒和促进石墨化的作用。

（3）水玻璃  成分为硅酸钠（Na₂SiO₃·9H₂O），主要作为粘结剂和反应速度控制剂来使用。作为粘结剂，通过自硬化、烘干后，把石墨粉牢固均匀地粘结到稀土镁合金表面；作为反应速度控制剂，通过粘结剂（Na₂SiO₃·9H₂O固化和烘干后在合金表面，形成一层二氧化硅网状骨架与石墨粉的减速作用，来控制蠕化剂反应速度和时间，从而达到蠕化与孕育一体化效果。

 本发明还提供了无磁蠕墨铸铁专用蠕化剂的制备工艺，以稀土镁合金、高纯石墨粉为主要原料，水玻璃为粘结剂，经合金机械粉碎、配料混制、固化和烘干制成。为保证各原材料的有效含量和效果，本发明所述的稀土镁合金主要成分质量分数为Mg4-5%，Re1.0-1.5%，Al1-1.5%，Si≤40%，其余为Fe；高纯石墨粉质量分数99.9%，粒度800-1000目；水玻璃粘结剂（Na₂SiO₃·9H₂O）模数2.1-2.3（M）。