一种制备WCp增强铁基表层复合材料用复合剂[发明专利]

[12]发明专利申请公开说明书

[21]申请号200510043187.4

[51]Int.CI.

C22C 37/00 (2006.01)B22D 19/14 (2006.01)

[43]公开日2006年2月15日[22]申请日2005.09.05[21]申请号200510043187.4

[71]申请人西安交通大学

地址710049陕西省西安市咸宁路28号[72]发明人李秀兵 邢建东 高义民 方亮

[11]公开号CN 1733957A

[74]专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司

代理人李郑建

权利要求书 1 页 说明书 3 页

[54]发明名称

一种制备WCp增强铁基表层复合材料用复合剂[57]摘要

本发明公开了一种制备WCp(碳化钨颗粒)增强铁基表层复合材料用复合剂，该复合剂由下列重量配比材料构成：硼砂15－30％，300目铝粉、270目高碳铬铁粉和270目钼铁粉的混合物1－7％，余量为水。本发明的制备WCp增强铁基表层复合材料用复合剂具有与WC颗粒润湿性好，粘结强度适度，发气量低，不良残留物少，消除金属机体与颗粒之间界面上的诸如氧化铁堆积缺陷的作用强，改善复合材料中的基体材料的组织和性能等特点，为实现通过铸渗法制备WCp增强铁基表层复合材料工件奠定了基础。

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权 利 要 求 书

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1.一种制备碳化物颗粒增强铁基表层复合材料用复合剂，其特征在于，该复合剂由下列重量配比材料构成：硼砂15-30％，300目铝粉、270目高碳铬铁粉和270目钼铁粉的混合物1％～7％，余量为水。

2.如权利要求1所述的制备碳化物颗粒增强铁基表层复合材料用复合剂，其特征在于，所述的硼砂为20％，300目铝粉、270目高碳铬铁粉和270目钼铁粉的混合物5％。

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说 明 书

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一种制备WCp增强铁基表层复合材料用复合剂

技术领域

本发明属于制备复合材料过程中使用的一种材料，特别涉及一种制备碳化钨颗粒(WCp)增强铁基表层复合材料用复合剂。

背景技术

铸渗工艺制备WCp增强铁基表层复合材料，则是将作为增强相的WC颗粒预先固定在铸型型腔的特定位置，然后注入铁液，铁液浸润WC颗粒并渗透到其中的间隙中去，存在一定程度的界面交互作用，最终在铸件表面形成一层WCp增强铁基复合材料。几种典型工艺是普通铸渗工艺、压力铸渗工艺、离心铸渗工艺和负压铸渗工艺。特别是普通铸渗工艺在理论上具有工艺简单、耗能较少、生产周期短、设备投入少和对工件大小和形状的适应性强、生产成本低、易于大批量工业化生产等优点。

但是综合上述已有的制备技术，不难发现在铸渗工艺的运用过程中尚存在许多不足。如复合层与基体结合不良，界面上堆积氧化物杂质；不当使用粘结剂，导致复合层厚度不均匀，表面不平整，复合层内存在气孔和夹渣等缺陷；预制压坯必须配备相应的压力成型设备和模具，延长了生产周期，使产品的制造成本显著增加；难以制备增强颗粒与基体材料润湿性较差的铸渗复合层；压力铸渗需要相应的设备和模具，成本投入高，生产周期长，尤其不适宜于铸铁这样的高熔点合金；离心铸渗制造的零件只局限于旋转体；负压铸渗工艺需要相应的设备，成本投入高，生产周期长，难以制造较大的零部件等。之所以存在上述不足，其主要原因有两个：1)单纯粘结剂的观点，以及粘结剂选用不当；2)对铸渗过程中，颗粒与基体之间界面处发生的冶金现象认识不够深入，未采取措施消除界面上堆积氧化铁的问题。

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200510043187.4说 明 书 第2/3页

发明内容

本发明的目的在于，提供一种制备WCp增强铁基表层复合材料用复合剂。发明的基本思路为：骨干材料采用硼砂，提供必要的粘结强度和部分消除金属机体与颗粒之间界面上的诸如氧化物堆积的缺陷；辅助材料采用300目铝粉、270目高碳铬铁粉和270目钼铁粉，部分消除金属机体与颗粒之间界面上的诸如氧化铁堆积的缺陷，同时改善复合材料中的基体材料的组织和性能；骨干材料溶解在水中，辅助材料分散在溶液里，制成复合剂。 为了实现上述任务，本发明采取的技术解决方案是，发明一种制备WCp增强铁基表层复合材料用复合剂，其特征在于，该复合剂由下列重量配比材料构成：硼砂15-30％，300目铝粉、270目高碳铬铁粉和270目钼铁粉的混合物1-7％，余量为水。

本发明的制备WCp增强铁基表层复合材料用复合剂具有与WC颗粒润湿性好，粘结强度适度，发气量低，不良残留物少，消除金属机体与颗粒之间界面上的诸如氧化铁堆积缺陷的作用强，改善复合材料中的基体材料的组织和性能等特点，为实现通过铸渗法制备WCp增强铁基表层复合材料工件奠定了基础。

以下是发明人给出的实施例，但并不限于这些实施例。 实施例1：

骨干材料取硼砂20％，辅助材料取300目铝粉1％，270目高碳铬铁粉2％和270目钼铁粉2％的混合物，其余为水。骨干材料溶解在水中制成溶液，辅助材料分散在溶液里，制成复合剂。将制成的复合剂充分搅拌，使其均匀后，加入到碳化钨颗粒中，继续搅拌，使复合剂均匀包覆在碳化钨颗粒上，经加热去除水份，即可浇铸。该复合剂用于制备WCp增强灰铁基表层复合材料轧钢导位板，铸造出的导位板表面平整光洁，复合组织与基体组织结合良好，复合材料的性价比十分优良。

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200510043187.4说 明 书 第3/3页

实施例2：

骨干材料取硼砂25％，辅助材料取300目铝粉1.5％，270目高碳铬铁粉1％和270目钼铁粉1％其余为水。骨干材料溶解在水中制成溶液，辅助材料分散在溶液里，制成复合剂。将制成的复合剂充分搅拌，使其均匀后，加入到碳化钨颗粒中，继续搅拌，使复合剂均匀包覆在碳化钨颗粒上，经加热去除水份，即可浇铸。该复合剂用于制备WCp增强球墨铸铁基表层复合材料耐火砖模具，铸造出的耐火砖模具表面平整光洁，复合组织与基体组织结合良好，复合材料综合性能优良。 实施例3：

骨干材料取硼砂15％，辅助材料取300目铝粉2％，270目高碳铬铁粉1％和270目钼铁粉0.5％，其余为水。骨干材料溶解在水中制成溶液，辅助材料分散在溶液里，制成复合剂。将制成的复合剂充分搅拌，使其均匀后，加入到碳化钨颗粒中，继续搅拌，使复合剂均匀包覆在碳化钨颗粒上，经加热去除水份，即可浇铸。该复合剂用于制备WCp增强白口铸铁基表层复合材料水泥破碎机衬板，铸造出的水泥破碎机衬板表面平整光洁，复合组织与基体组织结合良好，复合材料耐磨性能十分优良。

当然，在上述给出的实施例铸造的几种工件的制备过程中，也可以选择配方范围的其他比例。如在实施例1、2、3的配方中，辅助材料取300目铝粉2.5％，270目高碳铬铁粉2.5％和270目钼铁粉2％的混合物，或辅助材料取300目铝粉0.4％，270目高碳铬铁粉0.4％和270目钼铁粉0.2％的混合物均可，只要将辅助材料控制在1～7％之间即可，在此不一一列举。总之，在本申请的配方范围内，均可以达到本发明的目的。

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