锡-钢双金属铸造用界面助镀剂制造技术

本发明专利技术公开了一种锡

【技术实现步骤摘要】
锡
‑
钢双金属铸造用界面助镀剂


[0001]本专利技术属于双金属铸造
，涉及一种锡
‑
钢双金属铸造用界面助镀剂，以用于防止钢基体在高温预热时的表面氧化。

技术介绍

[0002]锡
‑
钢双金属复合材料兼容了锡基巴氏合金的耐磨性、导热性、耐蚀性和嵌藏性，以及钢的高强度、刚度等特点，综合性能优异，被广泛应用于大型机械主轴的轴瓦、轴承、轴衬、轴套，如水泥机械、钢铁机械、化工机械、造纸机械、石油机械、船舶机械、压缩机械、煤矿机械、选矿设备等，还可以用在大型机床上取代黄铜，也有很好的效果。
[0003]锡
‑
钢双金属复合铸造成败的关键在于是否能形成冶金结合，产生扩散层，形成金属间化合物。在这个过程中，不仅要保证钢基体表面的清洁程度，还要保证在结合之前钢基体表面不产生任何氧化，并提高钢基体表面的表面张力和活性，从而能够保证在钢基体表面挂上一层均匀的锡膜，依靠钢基体与金属锡的扩散形成过渡层来保证锡基巴氏合金与钢的紧密冶金结合。
[0004]目前锡
‑
钢双金属复合材料铸造中的挂锡处理大多数是以单一的氟化物、氯化物或其他盐类化合物的饱和溶液作为助镀剂，通过热浸的方式获取锡膜(Improved steel/aluminum bonding in bimetallic castings by a compound casting process[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2015, 226: 25
‑
31.)。然而，基于这些助镀剂形成的盐膜附着在钢基体表面，在进入锡浴中时无法完全脱落，从而使获取的锡膜不致密，发生不均匀不连续甚至漏镀等现象，以至于无法对钢基体形成完全保护，影响复合材料的冶金结合。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种锡
‑
钢双金属铸造用界面助镀剂，使钢基体在锡浴中热浸过程能形成连续而致密的锡膜，不仅可以防止钢基体的表面氧化，还可以使得纯锡与钢基体充分扩散形成过渡层，保证双金属的冶金结合。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所述的锡
‑
钢双金属铸造用界面助镀剂是由以下体积百分含量的原料混合制备得到的：饱和氯化锌溶液ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ30
‑
40%饱和氯化铵溶液ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5
‑
10%饱和氯化铈溶液ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2
‑
5%饱和氟化钾溶液ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2
‑
5%水ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ补足100%。
[0007]本专利技术所述界面助镀剂是以四种盐的饱和溶液为原料进行制备的，其目的是为了增加界面助镀剂的防氧化效果和助镀效果。因此，在制备界面助镀剂的过程中，为了防止四元体系发生沉淀，需要在不停搅拌下，将所述体积百分含量的各饱和溶液与水逐步混合在
一起，以最终制备得到本专利技术所述的界面助镀剂。
[0008]本专利技术还提供了所述界面助镀剂的使用方法。
[0009]将本专利技术制备的界面助镀剂加热至60
‑
80℃，均匀涂抹在钢基体上，置于250
‑
280℃烘箱中烘干水分，重复涂抹烘干3
‑
5次后，在钢基体表面附着上一层致密的界面助镀剂盐薄膜，以保护钢基体在预热时表面不被氧化，同时增加钢基体表面的界面张力，从而使钢基体能够与锡液实现良好的冶金结合。
[0010]本专利技术将饱和氯化锌溶液、饱和氯化铵溶液、饱和氯化铈溶液和饱和氟化钾溶液充分混合得到ZnCl2‑
NH4Cl
‑
CeCl3‑
KF四元体系，该四元体系固态下的熔点恰好介于钢基体的预热温度250
‑
280℃和锡浴的热浸温度300
‑
350℃之间，因此，该四元体系首先可以在钢基体表面形成一层致密的熔盐保护层，防止钢基体表面的氧化并改善其活性和润湿性，而在锡浴中热浸的过程中，熔盐又能够完全溶化，基于与锡液的密度差而上浮于锡浴表面而后蒸发，暴露出洁净的钢基体表面，解决了单一盐类助镀剂在锡浴中部分不熔化和部分溶化浮在锡浴表面的缺点，保证了热浸镀锡膜的效果，使得在钢基体上能够形成完整的连续致密锡膜，为后续的双金属冶金结合奠定了基础。
[0011]实验证明，本专利技术界面助镀剂中的氯化锌和氯化铵可以在钢基体表面形成一层熔盐化合物薄膜，在保护钢基体表面的同时，改善钢基体表面的固
‑
液润湿行为；而少量氟化钾的添加，可以提高钢基体与锡液之间的界面张力。
[0012]特别地，界面助镀剂的粘度或者说流动性对于锡浴中的界面助镀剂能否顺利从钢基体表面脱除下来具有重要的影响，如果粘度太大，界面助镀剂无法顺利地从钢基体表面脱离下来，从而导致锡膜的漏镀。本专利技术界面助镀剂中少量氯化铈的加入，可以有效减小界面助镀剂的粘度，从而使得钢基体表面的界面助镀剂在锡浴中能够顺利脱离钢基体表面，助于在钢基体表面形成一层连续致密的锡膜。
[0013]进一步地，本专利技术还提供了一种基于本专利技术界面助镀剂的锡
‑
钢双金属复合材料的制备方法。
[0014]将上述表面附着有致密界面助镀剂盐薄膜的钢基体置于300
‑
350℃的锡浴中，热浸3
‑
5min后取出，在钢基体表面挂上均匀的锡膜；再将经表面挂锡处理后的钢基体放置在模具中，将熔炼至450
‑
500℃的锡基巴氏合金浇筑在钢基体上，制备得到锡
‑
钢双金属复合材料。
[0015]本专利技术的界面助镀剂采用涂刷的方式，使用简单方便，在钢基体表面附着效果好，为之后的双金属结合提供了条件，促进了锡
‑
钢金属间化合物的产生，提高了锡
‑
钢双金属界面的结合强度，实现了良好的冶金结合。
附图说明
[0016]图1是实施例1挂锡处理后钢基体的表面效果图。
[0017]图2是实施例1制备锡
‑
钢双金属复合材料的结合面效果图和金相图。
[0018]图3是对比例1挂锡处理后钢基体的表面效果图。
[0019]图4是对比例1制备锡
‑
钢双金属复合材料的结合面效果图和金相图。
[0020]图5是对比例2挂锡处理后钢基体的表面效果图。
[0021]图6是对比例2制备锡
‑
钢双金属复合材料的结合面金相图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，从而使本领域技术人员能很好地理解和利用本专利技术，而不是限制本专利技术的保护范围。
[0023]本专利技术实施例中涉及到的生产工艺、实验方法或检测方法，若无特别说明，均为现有技术中的常规方法，且其名称和/或简称均属于本领域内的常规名称，在相关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锡
‑
钢双金属铸造用界面助镀剂，由以下体积百分含量的原料混合制备得到：饱和氯化锌溶液ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ30
‑
40%饱和氯化铵溶液ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5
‑
10%饱和氯化铈溶液ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2
‑
5%饱和氟化钾溶液ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2
‑
5%水ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ补足100%。2.权利要求1所述界面助镀剂的制备方法，是在不停搅拌下，将所述体积百分含量的各饱和溶液与水混合在一起制备得到界面助镀剂。3.权利要求1所述界面助镀剂的使用方法，是将所述界面助镀剂加热至60
‑
80℃，均匀涂抹在钢基体上，置于250
‑
280℃烘箱中烘干水分，重复涂抹烘干3
‑
5次后，在钢基体表面附着...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国伟，张有贵，宋和谦，任晓燕，徐宏，陈宁宁，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：