一种加铜网复合高硅铁基合金电极板及其制造方法，属于耐蚀铸件复合铸造的领域。电极板的化学成分质量百分比为：碳：1.0～1.2％、硅：16.5～20.0％、锰：0.3～0.8％、硫、磷<0.03％、RE：0.01～0.05％、部分熔化的铜、其余为Fe和不可避免的杂质的组成；心部用纯铜编织成的网。制造方法如下：采用砂型铸造，在酸性感应电炉或电弧炉中进行熔炼，出炉前在铁水包中加入稀土硅铁合金，采用低温浇注，浇注温度为1250～1280℃，浇注后，采用高温退火工艺，铸件热装入炉，均匀加热到750～800℃，保温48～72小时炉冷到150℃以下出炉。加铜网复合高硅铁基合金电极板耐蚀性高、力学性能高、导电性好，满足冷轧不锈钢板酸洗池的制作要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及优良的加铜网复合高硅铁基合金电极板和制造方法，特别是通过使用 加强网，改善了其力学性能，属于耐蚀铸件复合铸造领域。 技术背景 随工业的发展，对可以用于暴露在强腐蚀环境的设备上的材料需求越来越高。高 硅铸铁就是根据这种需求开发的材料之一。硅的质量分数在10%?18%之间的Fe-Si-C 铸造合金称为高硅铸铁。高硅铸铁硬而脆，力学性能较低，但腐蚀性能好。是一种具有优良 耐酸性能的铸造合金，它具有耐蚀性好、成本低、生产工序简单、节用（无）镍铬等贵重金属 等优点，特别适用于制作承受静载荷的与各种强腐蚀介质（如各种温度和浓度的硝酸、硫 酸、铬酸、有机酸和一系列盐溶液）接触的部件。高硅耐蚀铸铁件可用于化工、石油、化纤、 冶金、国防等工业所需的耐蚀铸件，还可用于制造外加电流阴极保护用的辅助阳极铸件，不 适于制造承受较大冲击载荷，交变负荷或温度突变的零部件。但是，高硅铸铁由于它的固有 特性所决定，又存在着强度和冲击韧性低、硬度高、脆性大、导热系数小以及膨胀系数大等 缺点。以致在铸造生产及应用时，很容易产生缩松、缩孔和裂纹等缺陷，不能经受剧烈的温 度变化及承受高压，机械加工比较困难。从而在一定程度上限制了这种材料的推广和应用。 普通商娃铁基合金的组织王要是商娃铁素体基体和细片状石墨，而商娃铁素体中 主要是Fe3Si，这种相是一种超结构的脆性相，它是导致高硅铁基合金力学性能差的主要 原因。当前冷轧不锈钢板酸洗池用电极板的外形尺寸较大（长宽厚分别达到2. 5m、0. 4m、 0. 04m)，属大平板铸件，铸造成形的难度较大，且整体成形力学性能较差。现如今使用的普 通高硅铁基合金电极板的冲击韧性约为〇. 9J/cm2,含Cu4% -6 %的高硅铁基合金的冲击韧 性约为1. 5J/cm2,加 ReO. 2%的高硅铁基合金的冲击韧性约为1. 4J/cm2。如此低的韧性在 吊运、安装时，尤其是在拆卸失效后的高硅铁基合金电极板时极易出现断裂等生产事故。通 过增加合金元素来提高高硅铁基合金电极板韧性的空间已经非常有限，因此我们提出具有 高韧性的加铜网复合高硅铁基合金电极板。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决冷轧不锈钢板酸洗池用电极板的外形尺寸较大、铸造成形 的难度较大，且整体成形力学性能较差的问题。 -种加铜网复合高硅铁基合金电极板，提高合金的力学性能，主要原因是使用加 铜网提高了合金的力学性能，从而解决了高硅铸铁的缺点，对其应用有重大的意义。 -种加铜网复合高硅铁基合金电极板，其特征在于将铸造成形的方法将Φ 12mm 的纯铜材构成的铜网镶铸在高硅铁基合金中，形成类似于钢筋混凝土结构的加铜网复合高 硅铁基合金，其纯铜的体积分数为10?15%，高硅铁基合金的体积分数为85?90%，采用 这种加铜网复合高硅铁基合金制作不锈钢酸洗用电极板即为加铜网复合高硅铁基合金电 极板。 上述加铜网复合高硅铁基合金电极板采用机械编织方法将Φ 12mm的纯铜线材编 织成铜丝网，采用这种铜丝网作为加强网，铜丝网中每根纯铜线材之间的距离为50mm。铜丝 网预埋在砂型铸造的泡沫塑料模样中，将熔炼好的液态高硅铁基合金浇入带铜丝网的泡沫 塑料铸型中，泡沫塑料模样汽化，铜网表层部分熔化，未熔化部分保留在铸型中，凝固成形 后形成一种类似于钢筋混凝土的结构的加铜网复合高硅铁基合金电极板。 在发泡制模过程中，将预先除氧化皮的铜网固定泡沫塑料模样中，铜网在电极板 厚度方向位于中心，距离型腔的两个侧壁的距离相等。 加铜网复合高硅铁基合金电极板的化学成分质量百分比为：碳1. 0?1. 2%、硅 16. 5?20. 0%、锰0. 3?0. 8%、硫、磷〈0. 03%、RE :0. 01?0. 05%、部分熔化的黄铜、其余 为Fe和不可避免的杂质的组成；心部用铜网做加强网。 本专利技术提供的加铜网复合高硅铁基合金电极板的制造方法是：合金熔炼：将纯 铁、硅铁加入感应电炉或电弧炉中进行熔炼，使各种物料充分混合均匀，并在熔炼过程中 加入酸性造渣剂，合金液熔化后经过充分静置后，去除合金液中的气体和夹杂物，合金的 熔炼温度为1480-1520°C ;出炉温度为1420-1460°C ;将铜网固定在铸型中，当铁水温度到 1280?1320°C时浇注成形；采用缓流封闭式的浇注系统，直浇道、横浇道和内浇道组元的 横截面积的比例为：A直：A横：A内=1. 1?1. 3:1. 5?1. 7:1. 0(A直、A横和A内分别是直浇道、 横浇道和内浇道的截面积）；热处理：铸件凝固成形后6?12分钟内进行高温打箱，将红热 的铸件立即进行退火处理，铸件热装入炉，均匀加热到750?800°C，保温48?72小时炉冷 至lj 150°C以下出炉。 下面对本专利技术合金组成的数值限定的原因做详细的说明。 (1)硅（Si) :16.5 ?20.0% (重量） 当硅的重量比达到14. 5%时，在适当的介质条件下，其表面会形成一层致密的保 护膜，膜主要由二氧化硅构成。这时耐蚀性急剧上升，当含硅量低于14. 5%时，耐蚀性受氧 化铁膜控制；含硅量高于14. 6%时，耐蚀性受二氧化硅膜控制。因此铸铁中必须含有不低 于14. 5%的硅才具有优良的耐蚀性。耐蚀性能随含硅量的增加而提高，但过高的含硅量会 生成介稳定的脆性相（Fe5Si 2)，使材料更脆，为此最高含硅量可达18%。但为了获得良好的 耐蚀性，又不使其机械性能太差，高硅耐蚀铁基合金Si的含量选在16. 5%?20. 0%。 (2)碳（C) :1.0 ?1.2% (重量） 高娃耐蚀铁基合金中的娃含量越高，含碳量应当越低。较合理的含碳量应相当于 该高硅耐蚀铁基合金的亚共晶成分或共晶成分。若含碳量大大超过共晶成分时，会析出粗 大的石墨，引起严重的组织疏松。这是由于Si在α铁素体中的溶解能力比C强，而且Si又 加速了 C的扩散，因此C就被Si排挤出来而形成自由态的片状石墨，随着合金的含碳增加， 析出的片状石墨的尺寸增大，数量增多，就会形成更多的空洞和构成更多的微电池，而不利 于其机械性能和耐蚀性。所以高硅耐蚀铁基合金的C含量选在1. 0?1. 2 %。 (3)锰（Mn) :0.3 ?0.8% (重量） 锰在铁基合金中是一种扩大奥氏体区的元素，而硅是缩小奥氏体区的元素，少量 的锰在高硅铁基合金中将固溶在α铁素体中，对合金的耐蚀性和机械性能影响不明显，但 过高的锰对高硅铁基合金的性能产生不利的影响，因为锰在合金凝固偏析系数较大，极容 易在树枝晶间富集，使成分分布的不均匀，造成局部微区的电极电位存在一定的差别，甚至 形成微电池效应，降低合金的耐蚀性，故Μη应选0. 3%?0. 8%之间。 (4)磷（Ρ)〈0· 03 % (重量） Ρ的含量将影响到高硅耐蚀合金的耐热性，一般要求其含量在0. 03%以下。 (5)硫（S)〈0· 03% (重量） S的含量增加会降低高硅耐蚀合金的耐蚀性和机械性能，因为铁水中S的活性系 数随Si的增加而显著提高。所以S的含量应严格控制在0. 03%以下。 (6)铜（Cu) 铜能改善高硅铸铁的力学性能，提高强度及韧性，降低硬度。含铜高硅本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种加铜网复合高硅铁基合金电极板，其特征在于将铸造成形的方法将φ12mm的纯铜线材编织成的铜网镶铸在高硅铁基合金中，形成类似于钢筋混凝土结构的铜网复合高硅铁基合金，其纯铜的体积分数为10～15％，高硅铁基合金的体积分数为85～90％，采用这种加铜网复合高硅铁基合金制作不锈钢酸洗用电极板即为加铜网复合高硅铁基合金电极板。
【技术特征摘要】
1. 一种加铜网复合高硅铁基合金电极板，其特征在于将铸造成形的方法将Φ 12mm的 纯铜线材编织成的铜网镶铸在高硅铁基合金中，形成类似于钢筋混凝土结构的铜网复合高 硅铁基合金，其纯铜的体积分数为10?15%，高硅铁基合金的体积分数为85?90%，采用 这种加铜网复合高硅铁基合金制作不锈钢酸洗用电极板即为加铜网复合高硅铁基合金电 极板。2. 按照权利要求1所述的加铜网复合高硅铁基合金电极板，其特征在于采用编织方法 将Φ12_的纯铜线材制作成铜网，采用这种铜网作为加强网，铜网中每根纯铜线材之间的 距离为50_。3. 按照权利要求2所述的加铜网复合高硅铁基合金电极板，其特征在于将铜网预埋在 铸型型腔中，将熔炼好的液态高硅铁基合金浇入带钢铜网的铸型中，Φ 12_的纯铜线材表 面局部熔化，实现良好的冶金结合，但大部分仍保留在铸型中，凝固成形后形成一种类似于 钢筋混凝土的结构的加纯铜线材网复合高硅铁基合金电极板。4. 按照权利要求1所述的加铜网复合高硅铁基合金电极板，其特征在于在发泡制模过 程中，将编制的纯铜网固定泡沫塑料模样中，纯铜网在电极板厚度方向位于中心，距离型腔 的两个侧壁的距离相等。5. 按照权利要求1-4所述的加铜网复合高硅铁基合金电极板，其特征在于加铜网 复合高娃铁基合金电极板化学成分...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵爱民，曾尚武，丁箫楠，印珠凯，胡汉江，丁然，智超，武会宾，赵征志，米振莉，陈雨来，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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