一种镍钛铬‑硅钙合金负载纳米氧化镓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，具体涉及一种镍钛铬‑硅钙合金负载纳米氧化镓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氧化镓、纳米碳化硅，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，而镍钛铬‑硅钙合金粉改善了传统硅钙变质剂的性能，提高了铸铁的耐热抗腐蚀性和热韧性；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，该变质剂促进了铸铁的石墨化进程，有效改善耐热铸铁的综合力学性质，强度高、脆性低，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】
一种镍钛铬-硅钙合金负载纳米氧化镓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，具体涉及一种镍钛铬-硅钙合金负载纳米氧化镓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镍钛铬-硅钙合金负载纳米氧化镓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：一种镍钛铬-硅钙合金负载纳米氧化镓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：纳米氧化镓0.2-0.3、二茂铁1-2、VH-X聚合磷铁粉2-4、氟化钠1-2、镍粉2-3、纳米碳化硅1-2、铬粉1-3、钛粉1-3、多壁碳纳米管2-4、硅钙合金粉5-8、浓度为10-12%的乙醇水溶液25-30、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。所述的一种镍钛铬-硅钙合金负载纳米氧化镓的耐热铸铁用复合变质剂的制备方法为：（1）先将VH-X聚合磷铁粉、二茂铁、镍粉、铬粉、钛粉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）将纳米氧化镓、纳米碳化硅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氧化镓、纳米碳化硅，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，而镍钛铬-硅钙合金粉改善了传统硅钙变质剂的性能，提高了铸铁的耐热抗腐蚀性和热韧性；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，该变质剂促进了铸铁的石墨化进程，有效改善耐热铸铁的综合力学性质，强度高、脆性低，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：纳米氧化镓0.2、二茂铁1.3、VH-X聚合磷铁粉3、氟化钠1.4、镍粉3、纳米碳化硅2、铬粉2、钛粉2、多壁碳纳米管3、硅钙合金粉7、浓度为12%的乙醇水溶液28、磷酸二氢镁1.6、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。所述的一种镍钛铬-硅钙合金负载纳米氧化镓的耐热铸铁用复合变质剂的制备方法为：（1）先将VH-X聚合磷铁粉、二茂铁、镍粉、铬粉、钛粉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）将纳米氧化镓、纳米碳化硅与多壁碳纳米管混合，投入12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15h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628MPa656MPa695MPa布氏硬度422HB448HB462HB伸长率8.2%11.3%12.0%氧化速率（850℃×100h）4.2g/m2.h2.8g/m2.h1.0g/m2.h生长率6.3%4.2%2.6%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍钛铬‑硅钙合金负载纳米氧化镓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：纳米氧化镓0.2‑0.3、二茂铁1‑2、VH‑X 聚合磷铁粉2‑4、氟化钠1‑2、镍粉2‑3、纳米碳化硅1‑2、铬粉1‑3、钛粉1‑3、多壁碳纳米管2‑4、硅钙合金粉5‑8、浓度为10‑12%的乙醇水溶液25‑30、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】
1.一种镍钛铬-硅钙合金负载纳米氧化镓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：纳米氧化镓0.2-0.3、二茂铁1-2、VH-X聚合磷铁粉2-4、氟化钠1-2、镍粉2-3、纳米碳化硅1-2、铬粉1-3、钛粉1-3、多壁碳纳米管2-4、硅钙合金粉5-8、浓度为10-12%的乙醇水溶液25-30、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...

【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