專利名稱：銅及銅合金表面壓力鑄滲方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是利用鑄滲的方法在金屬型模具內(nèi)制備銅及銅合金表面復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
表面性能是絕大部分零部件使用壽命的決定性因素，特別是耐磨、耐蝕、耐氧化、抗沖擊等方面的工件，因此表面改性的研究已成為材料科學(xué)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。目前常用的表面改性方法有電鍍、化學(xué)鍍、堆焊、熱噴涂、物理氣相沉積、低溫氣體放電滲硫、等離子噴濺、熱處理多元共滲等，這些方法都是在工件成形后的二次處理，且需要專門的設(shè)備、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、工藝相對(duì)復(fù)雜。另外，在20世紀(jì)80年代新發(fā)展起來(lái)的鑄滲發(fā)表面改性方法在鑄鐵和鑄鋼方面的研究較多，而且有了一定的進(jìn)展，但在有色合金特別是在工業(yè)應(yīng)用較廣的銅及銅合金方面未見(jiàn)有報(bào)道。
本發(fā)明的目的是通過(guò)應(yīng)用鑄滲工藝在金屬模具內(nèi)制造銅及銅合金表面耐磨、耐蝕、抗氧化、抗沖擊功能復(fù)合材料，且是在銅及銅合金表面滲層的形成與擠壓工件同時(shí)完成。
本發(fā)明是銅及銅合金表面壓力鑄滲方法，將增強(qiáng)粉末與粘結(jié)劑充分混合，預(yù)制成涂料，涂刷在金屬型的特定表面，再將涂掛好的金屬型模具在100～200℃的溫度下進(jìn)行烘干處理，將模具預(yù)熱到250～350℃，其特征在于在金屬型模具預(yù)熱的同時(shí)，對(duì)壓頭也進(jìn)行預(yù)熱，然后將銅及銅合金熔液澆入金屬型模具，壓頭將澆入金屬模具內(nèi)的銅及銅合金熔液擠壓成型。
壓頭向下的壓力為750～800噸，下壓速度為7.5～17.5mm/s。
本發(fā)明與鑄件整體強(qiáng)化相比具有如下特點(diǎn)①合金元素能得到有效利用；②鑄件局部表面具有特殊性能；③根據(jù)這個(gè)使用要求，為得到表面最佳性能層，鑄件母材的化學(xué)成分可自由選擇；④表面特殊性能層的厚度和成分可根據(jù)性能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)；⑤滲層與銅及銅合金基體結(jié)合強(qiáng)度高；⑥抗疲勞壽命長(zhǎng)；⑦表面滲層厚。同其他表面改性方法相比，充分利用了鑄件凝固余熱，不需專門的工件處理設(shè)備，工件可通過(guò)澆注成形與表面改性或強(qiáng)化一次完成，工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、生產(chǎn)周期短。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是采用鑄滲的方法在金屬型模具內(nèi)且在一定的壓力作用下制備銅及銅合金表面復(fù)合材料。將增強(qiáng)粉末與粘結(jié)劑充分混合，預(yù)制成涂料，采用的粘結(jié)劑是比重為1.01～1.02g/cm3的乳膠，或乳膠和硼酸二者混合，加入2％的水玻璃，然后涂刷在金屬型的特定表面，涂覆厚度為1～2mm。再將涂掛好的金屬型模具在100～200℃的溫度下進(jìn)行烘干處理，并將模具預(yù)熱到250～350℃，在800T噸的壓力下，壓頭保持的下壓速度為7.5～17.5mm/s，將澆入金屬模具內(nèi)的熔煉好的銅及銅合金溶液擠壓成型，從而在銅及銅合金表面形成厚度為1～2mm的耐磨、耐氧化、耐腐蝕、耐沖擊的復(fù)合材料。
通過(guò)上述方法得到的銅及銅合金表面復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)為從材料表面到基體可分為三層，以增強(qiáng)粉末為主的功能層；增強(qiáng)粉末與基體的熔合層；以基體為主的過(guò)渡層。并且合金元素的分布呈明顯的梯度變化；材料表面的硬度也呈梯度變化，從而達(dá)到外硬內(nèi)柔；同時(shí)表面功能層與基體的結(jié)合強(qiáng)度高；可根據(jù)增強(qiáng)材料的變化，得到具有不同功能的表面復(fù)合層。如耐磨、耐蝕、耐氧化、抗沖擊等。
權(quán)利要求
1.銅及銅合金表面壓力鑄滲方法，將增強(qiáng)粉末與粘結(jié)劑充分混合，預(yù)制成涂料，涂刷在金屬型的特定表面，再將涂掛好的金屬型模具在100～200℃的溫度下進(jìn)行烘干處理，將模具預(yù)熱到250～350℃，其特征在于在金屬型模具預(yù)熱的同時(shí)，對(duì)壓頭也進(jìn)行預(yù)熱，然后將銅及銅合金熔液澆入金屬型模具，壓頭將澆入金屬模具內(nèi)的銅及銅合金熔液擠壓成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅及銅合金表面壓力鑄滲方法，其特征在于壓頭向下的壓力為750～800噸，下壓速度為7.5～17.5mm/s。
全文摘要
銅及銅合金表面壓力鑄滲方法，其目的是通過(guò)應(yīng)用鑄滲工藝在金屬模具內(nèi)制造銅及銅合金表面耐磨、耐蝕、抗氧化、抗沖擊功能復(fù)合材料，且是在銅及銅合金表面滲層的形成與擠壓工件同時(shí)完成，該將增強(qiáng)粉末與粘結(jié)劑充分混合，預(yù)制成涂料，涂刷在金屬型的特定表面，再將涂掛好的金屬型模具在100～200℃的溫度下進(jìn)行烘干處理，將模具預(yù)熱到250～350℃，其特征在于在金屬型模具預(yù)熱的同時(shí)，對(duì)壓頭也進(jìn)行預(yù)熱，然后將銅及銅合金熔液澆入金屬型模具，壓頭將澆入金屬模具內(nèi)的銅及銅合金熔液擠壓成型。
文檔編號(hào)B22D19/16GK1864892SQ200510096349
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2005年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月11日
發(fā)明者郝遠(yuǎn), 宋文明, 楊貴榮, 任虎平, 閻峰云, 馬穎, 劉洪軍, 李亞敏, 陳體軍, 李元東 申請(qǐng)人:蘭州理工大學(xué)