[发明专利]一种利用纳米SiO2颗粒增强球墨铸铁材料的方法

权利要求书

1.一种利用纳米SiO₂颗粒增强球墨铸铁材料的方法，其特征在于：包括步骤如下：

步骤一，对纳米SiO₂颗粒进行表面镀铜；

步骤二，将镀铜后的SiO₂颗粒与Fe粉混合，球磨并压制，进而制备出SiO₂/Fe中间合金；

步骤三，将生铁、废钢和硅铁放入中频感应电炉中熔炼成铁液；

步骤四，将球化剂、孕育剂、铁屑和步骤二所制备的SiO₂/Fe中间合金加入到球化容器中，将铁液倒入球化容器进行球化和孕育处理；所述球化剂的质量分数为参与球化和孕育的铁液质量的1.2-1.8%的FeSiCaMgRE合金，所述孕育剂的质量分数为参与球化和孕育的铁液质量的0.5-1%的FeSiCaBa合金；

步骤五，将球化并孕育处理后的铁液浇注到砂型中。

2.根据权利要求1所述的利用纳米SiO₂颗粒增强球墨铸铁材料的方法，其特征在于：所述步骤一中对纳米SiO₂颗粒进行表面镀铜之前，先对纳米SiO₂颗粒进行表面除油、粗化、敏化和活化的预处理，预处理后通过化学沉积法进行镀铜。

3.根据权利要求1所述的利用纳米SiO₂颗粒增强球墨铸铁材料的方法，其特征在于：所述步骤二中SiO₂/Fe中间合金为长方体的中间合金，SiO₂/Fe中间合金的制备方法为首先将镀铜后的SiO₂颗粒与Fe粉混合，SiO₂颗粒与Fe粉质量比为1:10-1:5，然后放于行星式球磨机的尼龙球磨罐中球磨，球磨罐内的磨球与SiO₂/Fe混合材料质量比为10:1-20:1，行星式球磨机的转速为160-200r/min，球磨时间为12-24h；球磨结束后取出SiO₂/Fe混合材料，利用压片机进行压片，压力设置为10MPa，保压时间5min，最终压制成长方体的中间合金。

4.根据权利要求1所述的利用纳米SiO₂颗粒增强球墨铸铁材料的方法，其特征在于：所述步骤三中，当熔融铁液温度达到1350℃时，用碳硅分析仪对铁液进行C和Si含量测定，通过添加增碳剂、废钢和硅铁中的一种或两种以上调节C和Si的含量，将铁液中C和Si含量控制在以下质量分数范围：C 3.6-3.8%，Si 2.1-2.5%。

5.根据权利要求1所述的利用纳米SiO₂颗粒增强球墨铸铁材料的方法，其特征在于：所述球化容器包括壳体、侧耳、隔断和凸台，壳体为上部开口的容器，隔断位于壳体内并将壳体分隔成两部分，隔断的高度低于壳体的高度，壳体的两侧外壁各设有一个侧耳，侧耳设有孔；所述步骤四中，将铁液倒入球化容器之前，在球化容器内的一侧加入球化剂，将SiO₂/Fe中间合金置于球化剂以上，纳米SiO₂质量分数为参与球化和孕育的铁液质量的0.25-0.75%，并在SiO₂/Fe中间合金上覆盖孕育剂，在孕育剂上面覆盖一层铁屑；之后将铁液倒入不加入任何材料的一侧，该侧加满后，铁液通过外溢的方式流入到另一侧，球化和孕育的出炉温度为1450-1550℃。

6.根据权利要求5所述的利用纳米SiO₂颗粒增强球墨铸铁材料的方法，其特征在于：所述壳体内的底部位于隔断的一侧设有凸台，所述隔断的上端面高低起伏似“波浪”形状，SiO₂/Fe中间合金是位于凸台和隔断之间的。

7.根据权利要求1所述的利用纳米SiO₂颗粒增强球墨铸铁材料的方法，其特征在于：所述步骤五中，浇注温度为1350-1450℃；冷却至室温后即可取出纳米SiO₂颗粒增强球墨铸铁材料。