[发明专利]一种耐蚀耐磨铸铁复合添加剂

说明书

本发明是有关一种耐蚀耐磨铸铁复合添加剂。

目前，制造耐腐蚀耐磨损铸铁件的最有效方法之一是向铸铁中加入合金元素。使用最多的合金元素有铬、镍、钼、氮、钒、铜、钨、铝、锆、硅等。这些元素多数能与铸铁中的碳形成高硬度的化合物，从而提高耐磨性能;有的则改善铸铁的电化学性能或在铸铁件表面形成致密保护膜，从而提高耐腐蚀性能。如欧洲专利EP0272788A₁，即在亚共晶铸铁溶液中加入0.3-0.8%的钛、钒或钼，来提高铸铁的抗磨性能和综合机械性能。这种方法主要靠钛、钒或钼形成碳化物，而且必须进行热处理，但不能改善铸件的耐腐蚀性能。又如欧洲专利EP0141966A₁，则是在浇注前或浇注时向铁水中加入由镍85%、硅10%、铜3%或者镍94%、硼3%和硅3%组成的合金粉末，在铸铁件表面形成耐腐蚀层，此种方法只适用于离心铸管，否则难以取得满意效果。湖南大学学报1988年第15卷第二期发表了一篇《锑、锡等元素对铸铁机械及耐腐蚀性能的影响》论文。该文报道了用容量为150kg的酸性中频感应炉熔炼原铁水，1480℃出炉，炉前用磅秤定量铁水，合金元素称量并经烘烤后加入浇包中。加入的合金元素是锡、锑与铜、稀土，锑与铜采用中间合金的形式加入，它们分别加入铁水中，然后考察单一元素对铸铁的机械与耐蚀性能的影响。原铁水的成分为碳3.61%，硅1.17%，锰0.61%，硫0.03%，磷0.037%，余量为铁。其中，锡含量低于0.4%时，促进铸铁中珠光体的生成并改善机械性能，能显著降低铸铁在H₂SO₄、HCl及NaOH介质中的腐蚀速度，且锡含量越高其作用越显著。锑对铸铁的机械性能和耐蚀性能的影响最为强烈，随着锑含量的增加，铸铁在酸、碱介质中，特别是在不同浓度的HCl溶液中的耐蚀性能成倍提高，但铸铁的强度则呈直线下降。锑含量高于0.1%以后，每增加0.1%Sb，铸铁的抗弯强度值就降低30MPa。铜能改善铸铁的机械性能和耐蚀性能，对抑制锑削弱铸铁强度的不利影响有一定作用。当铸铁中稀土的残留量低于0.014%临界值时，铸铁的机械性能和耐蚀性能得到改善。湖南大学学报第15卷第三期发表了另一篇《新型低合金耐蚀铸铁的试验研究》论文，该文是在上述对单一合金元素试验的基础上，选择一号稀土、铝、锡及铜与锑合金四个因素，一起预先加入浇包中，铁水出炉温度为1450～1500℃，浇注温度为1320～1350℃，所获得的合金铸铁是以金属元素锑为主，辅以铜、锡和稀土等元素进行复合合金化而成，不仅耐蚀性能优异，且可稳定获得较高的机械性能。同时生产该种合金铸铁所使用的合金元素资源丰富，用量少，生产工艺简便，对原材料无特殊要求，易推广应用。但是，在生产该合金铸铁时，每一合金元素都是在准确称量后，再分别加入浇包中的，手续繁琐，并且在该文中未给出每一合金元素的含量范围，因此，在实际应用时受到了限制。

本发明的目的在于提供一种耐蚀耐磨铸铁复合添加剂，在生产铸铁件时，只要将一定量的添加剂加入到铁水中，即可获得耐蚀性能优异，机械性能较高的耐蚀耐磨铸铁，且使用十分方便。

本发明的特征是包括铜25.0-38.0%、锡15.0-24.0%、锑9.5-19.0%、稀土2.6-5.0%、硅10.0-25.0%，余量为铁及不可避免的杂质元素。其特征是还包括钡0.0-1.6%、钙0.0-0.5%。其特征是稀土选用含轻稀土元素铈为主，其总量低于25%的稀土24或1^＃稀土合金。实施本发明时，必须选择好各合金元素的原料，铜采用电解铜、三号或四号工业铜;锑和锡则分别选用三号或四号工业锑和锡（即Sb-3，Sb-4，Sn-3，Sn-4）;稀土选用含轻稀土元素铈为主：其总量低于25%的稀土24或1^＃稀土合金;钡和钙选用国内铁合金厂生产的含钡钙合金，如HB型钡钙合金;硅和铁因稀土和钡钙合金中已含有，并能保证其含量要求，因此不需另外加入。熔炼时，先选好熔炼炉，如焦炭坩埚炉、燃油坩埚炉、电阻坩埚炉等。最好选用感应电炉，它操作方便、容易控制。确定熔化炉具后，按成分范围配好各合金元素的用量，先将铜置于炉内升温熔化，待铜熔清并升温后将含钡钙的合金加入，然后加锑和锡，最后加入稀土合金并进行搅拌，待温度升至1050-1100℃后，静置5-8分钟，扒去液面上的氧化渣，浇注成条状或块状即可。