一种铬钼锰‑硅钙合金负载纳米碳化钨‑氧化锆的耐热铸铁用复合变质剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐热铸铁用变质剂，具体涉及一种铬钼锰‑硅钙合金负载纳米碳化钨‑氧化锆的耐热铸铁用复合变质剂及其制备方法，该复合变质剂以高热稳定、高比表面积、高强度、高韧性的多壁碳纳米管负载的纳米碳化钨、纳米氧化锆，提高了纳米材料在熔液中的分散性和活性，能有效的形成大量的非自发晶核，细化石墨组织，而铬钼锰‑硅钙合金粉改善了传统硅钙变质剂的性能，改善耐热铸铁的脆性和热稳定性；纳米材料与复合合金粉相互粘结负载，极大的提高了原料的利用率，该变质剂有效改善耐热铸铁的综合力学性质，得到的铸件冲击韧性和强度均获得提高，结构致密，且较之传统变质剂使用更为便捷，生产成本更低。

【技术实现步骤摘要】
一种铬钼锰-硅钙合金负载纳米碳化钨-氧化锆的耐热铸铁用复合变质剂及其制备方法
本专利技术涉及一种耐热铸铁用变质剂，具体涉及一种铬钼锰-硅钙合金负载纳米碳化钨-氧化锆的耐热铸铁用复合变质剂及其制备方法。
技术介绍
耐热铸铁是指用于高温条件下的铸铁，国家标准中主要分为铬系、硅系和铝系三种类型的耐热铸铁,这类铸铁具有抗氧化、抗生长性能的性能，随着使用温度的增加，对现有的耐热铸铁使用性能要求更高，目前的耐热铸铁存在的问题主要表现在导热性差、抗热冲击性能差、高脆性、废品率高、使用寿命短等等，为了解决这些问题，在铸铁浇注前采取有效的变质处理显得尤为重要，目前采用鹅变质剂为硅、铝、钙、铜、钛、铌以及稀土等合金元素作为变质剂，以细化晶核，增加晶核数量，促进石墨球化，提高致密度，改善高温机械性能，然而在实际使用时存在原料利用率低，生产成本高等因素的制约，近年来兴起利用纳米材料作为变质剂，然而由于纳米材料的结构特点，其在熔体中的分散性差，容易漂浮，需要辅助专门的喷射装置，提高了生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，制备一种由纳米材料与合金元素混合负载的新型变质剂，减少贵重合金元素的使用量，同时简单无损的改善纳米材料在熔体中分散性，提高各原料的利用率，改善耐热铸铁机械性能，为了实现上述目的，本专利技术提供一种铬钼锰-硅钙合金负载纳米碳化钨-氧化锆的耐热铸铁用复合变质剂及其制备方法，采用的技术方案如下：一种铬钼锰-硅钙合金负载纳米碳化钨-氧化锆的耐热铸铁用复合变质剂及其制备方法，其特征在于，该变质剂由以下重量份的原料制成：纳米碳化钨1-1.5、氟化钠1-2、硅锶孕育剂0.2-0.3、纳米氧化锆1-2、铬粉2-3、钼粉1-2、多壁碳纳米管2-4、锰粉1-3、硅钙合金粉5-8、浓度为10-12%的乙醇水溶液22-28、磷酸二氢镁1-2、助剂0.5-1。所述的助剂由以下重量份的原料制成：不锈钢纤维微粉2-3、硅锶孕育剂4-5、浓度为20-30%的PAG淬火液3-5、木质素磺酸钠0.5-0.8、氧化锰1-3、偏硼酸钙0.8-1、有机膨润土2-3、水12-15，制备方法为：先将木质素磺酸钠、偏硼酸钙溶于水中，随后在水溶液中投入有机膨润土，搅拌混合20-30min后研磨处理1-2h，得改性有机膨润土均浆，随后再将其它剩余物料加入有机膨润土均浆中，继续搅拌混合2-3h，即得掺杂不锈钢纤维微粉的增强增韧复合孕育助剂。所述的一种铬钼锰-硅钙合金负载纳米碳化钨-氧化锆的耐热铸铁用复合变质剂的制备方法为：（1）先将铬粉、钼粉、锰粉、硅锶孕育剂与硅钙合金粉混合均匀后投入电炉中，熔融后浇注成型，随后将所得合金破碎，过300-400目筛，得合金粉备用；（2）将纳米碳化钨、纳米氧化锆与多壁碳纳米管混合，投入10-15重量份的乙醇水溶液中，密闭高速搅拌混合10-15h，得多壁碳纳米管负载复合纳米材料的复合浆料备用；（3）将步骤（1）所得的合金微粉、步骤（2）所得浆料与其它剩余成分混合，在密闭环境中进行二次搅拌，混合浆料高速搅拌混合12-18h后热风干燥，完全除去水份，破碎成细粉状，即得。与现有技术相比，本专利技术复合变质剂以高热稳定、高比表面积、高强度、高韧性的多壁碳纳米管负载的纳米碳化钨、纳米氧化锆，提高了纳米材料在熔液中的分散性和活性，能有效的形成大量的非自发晶核，细化石墨组织，而铬钼锰-硅钙合金粉改善了传统硅钙变质剂的性能，改善耐热铸铁的脆性和热稳定性；纳米材料与复合合金粉相互粘结负载，极大的提高了原料的利用率，该变质剂有效改善耐热铸铁的综合力学性质，得到的铸件冲击韧性和强度均获得提高，结构致密，且较之传统变质剂使用更为便捷，生产成本更低。具体实施方式实施例本实施例变质剂由以下重量份原料制成：纳米碳化钨1.2、氟化钠1.5、硅锶孕育剂0.2、纳米氧化锆1.8、铬粉3、钼粉1.4、多壁碳纳米管4、锰粉2、硅钙合金粉7、浓度为10%的乙醇水溶液26、磷酸二氢镁1.8、助剂0.8。所述的助剂由以下重量份的原料制成：不锈钢纤维微粉3、硅锶孕育剂4.5、浓度为25%的PAG淬火液4、木质素磺酸钠0.6、氧化锰2、偏硼酸钙0.8、有机膨润土2、水14，制备方法为：先将木质素磺酸钠、偏硼酸钙溶于水中，随后在水溶液中投入有机膨润土，搅拌混合30min后研磨处理1.5h，得改性有机膨润土均浆，随后再将其它剩余物料加入有机膨润土均浆中，继续搅拌混合3h，即得掺杂不锈钢纤维微粉的增强增韧复合孕育助剂。所述的一种铬钼锰-硅钙合金负载纳米碳化钨-氧化锆的耐热铸铁用复合变质剂的制备方法为：（1）先将铬粉、钼粉、锰粉、硅锶孕育剂与硅钙合金粉混合均匀后投入电炉中，熔融后浇注成型，随后将所得合金破碎，过400目筛，得合金粉备用；（2）将纳米碳化钨、纳米氧化锆与多壁碳纳米管混合，投入14重量份的乙醇水溶液中，密闭高速搅拌混合13h，得多壁碳纳米管负载复合纳米材料的复合浆料备用；（3）将步骤（1）所得的合金微粉、步骤（2）所得浆料与其它剩余成分混合，在密闭环境中进行二次搅拌，混合浆料高速搅拌混合16h后热风干燥，完全除去水份，破碎成细粉状，即得。本实施例以RTCr16为例，使用方法为：在RTCr16制造过程中使用包底冲入法分别加入0.40wt%、0.60wt%、0.80wt%的变质剂，变质处理后的铸液浇注出试样，试样尺寸均为Φ30mm×300mm，且分别标记为1、2、3，这三种不同变质剂含量的试样各自力学性能测试结果如下：编号123抗拉强度620MPa645MPa680MPa布氏硬度408HB426HB445HB伸长率7.6%8.8%10.2%氧化速率（850℃×100h）3.1g/m2.h2.2g/m2.h1.5g/m2.h生长率4.3%3.0%1.8%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铬钼锰‑硅钙合金负载纳米碳化钨‑氧化锆的耐热铸铁用复合变质剂及其制备方法，其特征在于，该变质剂由以下重量份的原料制成：纳米碳化钨1‑1.5、氟化钠1‑2、硅锶孕育剂0.01‑0.02、纳米氧化锆1‑2、铬粉2‑3、钼粉1‑2、多壁碳纳米管2‑4、锰粉1‑3、硅钙合金粉5‑8、浓度为10‑12%的乙醇水溶液22‑28、磷酸二氢镁1‑2、助剂0.5‑1；所述的助剂由以下重量份的原料制成：不锈钢纤维微粉2‑3、硅锶孕育剂4‑5、浓度为20‑30%的PAG淬火液3‑5、木质素磺酸钠0.5‑0.8、氧化锰1‑3、偏硼酸钙0.8‑1、有机膨润土2‑3、水12‑15，制备方法为：先将木质素磺酸钠、偏硼酸钙溶于水中，随后在水溶液中投入有机膨润土，搅拌混合20‑30min后研磨处理1‑2h，得改性有机膨润土均浆，随后再将其它剩余物料加入有机膨润土均浆中，继续搅拌混合2‑3h，即得掺杂不锈钢纤维微粉的增强增韧复合孕育助剂。

【技术特征摘要】
1.一种铬钼锰-硅钙合金负载纳米碳化钨-氧化锆的耐热铸铁用复合变质剂及其制备方法，其特征在于，该变质剂由以下重量份的原料制成：纳米碳化钨1-1.5、氟化钠1-2、硅锶孕育剂0.01-0.02、纳米氧化锆1-2、铬粉2-3、钼粉1-2、多壁碳纳米管2-4、锰粉1-3、硅钙合金粉5-8、浓度为10-12%的乙醇水溶液22-28、磷酸二氢镁1-2、助剂0.5-1；所述的助剂由以下重量份的原料制成：不锈钢纤维微粉2-3、硅锶孕育剂4-5、浓度为20-30%的PAG淬火液3-5、木质素磺酸钠0.5-0.8、氧化锰1-3、偏硼酸钙0.8-1、有机膨润土2-3、水12-15，制备方法为：先将木质素磺酸钠、偏硼酸钙溶于水中，随后在水溶液中投入有机膨润土，搅拌混合20-30min后研磨处理1-2h，得改性有机膨润土均...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐世云，
申请(专利权)人：徐世云，
类型：发明
国别省市：安徽,34