基于固-液成形的铝/铁双金属界面二次热浸处理方法技术

本发明专利技术涉及一种基于固

【技术实现步骤摘要】
基于固
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液成形的铝/铁双金属界面二次热浸处理方法


[0001]本专利技术属于双金属固
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液成形
，涉及铝/铁双金属固
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液成形的基体表面热浸处理方法。

技术介绍

[0002]铝/铁双金属通常具有铝的轻量化和耐腐蚀性能，同时具有铁的高强度和耐磨性能，因此被广泛应用于航空、航天、汽车、电子等领域，对于推动工业的发展和进步具有重要意义。
[0003]固
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液成形工艺简单，成本低廉，适用于铝/铁双金属复合材料的制备。在使用砂型或金属型直接进行固
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液复合成形的过程中，铁基体被预热到一定温度后置于模具中，然后在型腔中浇铸铝熔体，该方式操作简单，但由于铁基体表面存在氧化膜，难以在界面处形成冶金结合，导致其的界面结合强度较低。
[0004]热浸工艺是铝/铁双金属结合的一种有效手段，经过不断的发展和改进，已经在固
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液成形技术中有了成熟的应用。如 Yu Huan（Improved microstructure and shear strength of the Al/steel bimetal prepared by compound casting under magnetic field[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2023, 932.）、Wenming Jiang（Effect of heat treatment on microstructures and mechanical properties of Al/Fe bimetal[J]. Materials Science and Technology, 2018, 34(12).）、王强(铝钢双金属铸造工艺及其界面微观结构研究. D1. 哈尔滨工程大学, 2019.)等针对铝/铁双金属的固
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液成形都是采用了先热浸再浇铸的方法。
[0005]但传统的热浸工艺在制造铝/铁双金属时还是存在一定的不足。该方法中，制件首先被浸入到铝熔体中，将铝涂层附着在制件表面，然后再将涂有铝的制件转移至砂型中，以准备进行浇铸。制件转移至砂型中需要一定的时间，但传统热浸工艺要求在热浸镀层形成后需立即进行浇铸，否则发生氧化后无法形成冶金结合，因此使其应用受到了很大限制。
[0006]同时，采用传统热浸工艺制造复杂制件时，也无法保证制件结构复杂处铝与铁结合面间的冶金结合，从而降低了双金属的性能和质量，无法用于制造工况复杂、对力学性能要求较高的大型或复杂铸件。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种基于固
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液成形的铝/铁双金属界面二次热浸处理方法，通过延迟热浸镀层氧化层的形成，延长热浸过程与浇铸过程的间隔时间，提高制造高性能大型或复杂制件的可能性。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种基于固
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液成形的铝/铁双金属界面二次热浸处理方法，本专利技术所述处理方法同样也是先将预热的铁基体浸入到热浸溶体中进行热浸处理包覆热浸镀层，不同的是本专利技术还需要将包覆热浸镀层的铁基体再次浸没到锡保护熔体中进行二次热浸处理包覆保护镀层后，置于自然环境中冷却凝固。
[0009]本专利技术优选采用纯锡熔体作为保护熔体，锡熔体具有高的密度和高的粘度，并且由于其的高稳定性，不易与热浸镀层发生反应。因此，本专利技术形成的锡保护镀层能够在保护热浸镀层不被氧化的同时，保证了热浸镀层原有的化学成分。
[0010]其中，用于进行二次热浸处理的锡保护熔体的温度为240℃～260℃，本专利技术优选的二次热浸处理时间为10s～60s。
[0011]本专利技术在铁基体上形成的锡保护镀层的厚度优选为100μm～200μm。这样的厚度可以保证锡保护镀层能均匀完整地包裹住热浸镀层，同时又能保证在后续固
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液成形工序中制造出的铝/铁双金属的复合界面处保护镀层完全溶解，避免保护镀层阻碍双金属的结合。
[0012]进一步地，本专利技术对于热浸处理的热浸熔体并没有特别的限定，任何一种不与铁基体相互固溶或反应生成化合物的熔体都可以作为本专利技术的热浸熔体，例如常规的铝熔体和锌熔体等，这些热浸溶体能够保证在铁基体表面形成完整、致密的热浸镀层。
[0013]具体地，本专利技术优选是将铁基体先预热至250℃～350℃后，再将其完全浸没到熔炼好的热浸熔体中进行热浸处理，优选的热浸处理时间为2min～6min。
[0014]更具体地，本专利技术优选的热浸熔体是铝合金熔体，热浸熔体温度控制在730℃。
[0015]本专利技术所述方法也还包括先对铁基体进行表面预处理，以确保其表面的清洁。
[0016]本专利技术中，对铁基体表面的预处理同样是采用成熟的常规技术。这些常规的预处理方式包括将铁基体进行表面加工，以获得光滑的表面，同时也包括采用各种清洗方式去除掉铁基体表面的油污和磨屑等杂质，以获得干净的铁基体。
[0017]其中，优选地，本专利技术是将铁基体加工成表面粗糙度≤Ra2.6的表面，目的是将基体表面的应力、裂纹等缺陷去除，以增加热浸镀层与铁基体表面的接触面积和附着力。
[0018]本专利技术提供的二次热浸处理方法有效克服了传统热浸工艺的局限性，不仅可以将热浸过程与浇铸过程进行分离，大大延长两个工序的间隔时间，提高工艺的可操作性，而且还可以保证铝和铁之间的冶金结合，避免发生不利化学反应，为铝/铁双金属的生产提供一种高效、稳定和经济的解决方案。
[0019]本专利技术所述的二次热浸处理方法适合于适用于双金属复合铸件的铸造，特别适合于具有复杂结构的大型制件的砂型铸造。
[0020]进一步具体地，采用砂型铸造制备铝/铁双金属复合铸件时，用于浇铸的铝合金熔体的温度为常规的700℃～720℃。
[0021]本专利技术在热浸镀层上再热浸锡镀层形成双层镀层，增加的锡镀层既可以有效保护热浸镀层免受氧化，同时又不会与铝熔体发生反应，从而保证了铝/铁双金属冶金结合的强度和耐蚀性。进而，由于锡镀层有效延迟了氧化层形成，热浸过程与浇铸过程得以分离，使得传统热浸工艺无法制造的高性能大型或复杂制件也可以通过本专利技术方法进行生产。
附图说明
[0022]图1是二次热浸处理后获得的铝/铁双金属的界面微观组织。
[0023]图2是图1中双金属界面的线扫描成分分析。
[0024]图3是传统热浸处理后获得的铝/铁双金属的界面微观组织。
实施方式
[0025]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。
[0026]本专利技术实施例和对比例中涉及的生产工艺、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，在相关用途领域内均非常清楚明确，本领域内技术人员能够根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于固
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液成形的铝/铁双金属界面二次热浸处理方法，包括将预热的铁基体浸入到热浸溶体中进行热浸处理包覆热浸镀层，其特征是还包括将包覆热浸镀层的铁基体再次浸没到锡保护熔体中进行二次热浸处理，包覆保护镀层后，置于自然环境中冷却凝固。2.根据权利要求1所述的基于固
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液成形的铝/铁双金属界面二次热浸处理方法，其特征是所述锡保护熔体温度240℃～260℃，二次热浸处理时间10s～60s。3.根据权利要求1所述的基于固
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液成形的铝/铁双金属界面二次热浸处理方法，其特征是所述锡保护镀层厚度100μm～200μm。4.根据权利要求1所述的基于固
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液成形的铝/铁双金属界面二次热浸处理方法，其特征是所述热浸熔体为铝熔体或锌熔体。5.根据权利要求1所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国伟，温凯，张志超，薛帅，王聪，徐宏，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：