【技术实现步骤摘要】
本申请涉及合金材料，尤其是涉及一种中铬铸铁细晶材料的制备方法及利用其制备浮封环的方法。
技术介绍
1、浮动油封属于动密封中机械密封的一种新结构，是其实现密封的关键零件之一,广泛应用于履带式液压挖掘机、拖拉机、推土机、装载机等工程机械的行走机构中的驱动轮、导向轮、托链轮和支重轮之中，要求其具有高耐磨、高硬度、端面磨损后能自动补偿、密封性好、工作可靠等优点。当浮动油封在苛刻腐蚀工况下，现有技术中的合金材料的耐磨性和耐腐蚀性等性能无法满足其工况使用需求，导致现有技术中的浮封环易受到外界腐蚀而影响其整体的使用寿命，对国民经济造成不小的损失。针对上述技术问题，本专利技术提出了一种中铬铸铁细晶材料的制备方法及利用其制备浮封环的方法。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本申请提供了一种中铬铸铁细晶材料的制备方法及利用其制备浮封环的方法，具有优异的耐磨性能和持久的使用寿命，符合苛刻腐蚀工况的使用需求。
2、本申请提供的一种中铬铸铁细晶材料的制备方法，是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种中铬铸铁细晶材料的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤一，真空烧结炉进行sps烧结、熔炼原料得中铬铸铁铁水，合金元素构成如下：7.0-11.0%的cr、2.0-3.2%的c、0.8-1.6%的si 、0.5-2.0%的cu、1.0-2.5%的mo、0.2-0.8%的ni、0.2-0.5%的b、0.05-0.2%的al、0.05-0.2%的ti、<0.05%的s，<
5、步骤二，至少加入纳米氮化铝、纳米氮化硅混合均匀，中铬铸铁铁水与纳米氮化铝、纳米氮化硅的质量比为(98-99):(0.5-1.0):(0.5-1.0)，以3-5℃/min升温至1650-1680℃保温1-3h，除气、除渣、过滤处理得熔融金属混合液；
6、步骤三，以1-3℃/min降温至1540-1550℃，保温5-10min，然后采用所得熔融金属混合液进行雾化处理形成，即可制得球形中铬铸铁细晶材料。
7、其中，所述球形中铬铸铁细晶材料d50为3-15微米，d90≤20微米，振实密度>4.8g/cm3。
8、其中，所述纳米氮化铝的平均粒径为50-500nm，六方晶型，比表积12-42m2/g；所述纳米氮化硅的平均粒径为<1.0微米，六方晶系，比表积10-60m2/g。
9、其中，所述中铬铸铁铁水与纳米氮化铝、纳米氮化硅以质量比(98.2-98.6):(0.8-1.0):(0.6-0.8)。
10、其中，所述中铬铸铁铁水是由以下合金元素构成：8.5-8.8%的cr、2.2-2.5%的c、1.0-1.2%的si、0.8-1.0%的cu、1.5-1.8%的mo、0.4-0.6%的ni、0.25-0.35%的b、0.12-0.16%的al、0.16-0.20%的ti、<0.05%的s，<0.05%的p，余量为fe。
11、本申请具有优异的耐磨性能和持久的使用寿命，符合苛刻腐蚀工况的使用需求。
12、其中，所述步骤二，至少加入纳米氮化铝、纳米氮化硅混合均匀，中铬铸铁铁水与纳米氮化铝、纳米氮化硅、金属原子掺杂石墨烯以质量比(97.5-98.8):(0.5-1.0):(0.5-1.0) :(0.2-0.5)，以3-5℃/min升温至1580-1620℃保温1-3h，除气、除渣、过滤处理得，得熔融金属混合液；所述金属原子掺杂石墨烯包括作为载体的石墨烯和掺杂于石墨烯表面的单原子金属元素，所述单原子金属元素至少包括铁原子、铬原子，所述金属原子掺杂石墨烯中单原子金属元素负载率3-10%。
13、其中，所述中铬铸铁铁水与纳米氮化铝、纳米氮化硅、金属原子掺杂石墨烯的质量比为98.2:0.8:0.6:0.4。
14、通过采用上述技术方案，可进一步提升中铬铸铁细晶材料的耐磨性和低表面摩擦系数。
15、本申请提供的一种利用中铬铸铁细晶材料制备浮封环的方法，是通过以下技术方案得以实现的：
16、所述利用中铬铸铁细晶材料制备浮封环的方法，包括以下步骤：
17、s1，中铬铸铁细晶材料的制备：使用上述中铬铸铁细晶材料的制备方法制备得到球形中铬铸铁细晶材料；
18、s2，s1所得的球形中铬铸铁细晶材料与纳米碳化钨粉末以质量比(98.4-99.6):(0.4-1.6)混合均匀后采用真空烧结炉进行sps烧结处理，升温速率100-200℃/min，升温至1600-1640℃，熔炼得成品模铸液；
19、s3，采用s2中所得成品模铸液进行模具熔铸浮封环，浇铸温度为1500-1550℃，模具预热温度220-240℃，升液压力 0.04-0.08mpa，升液速率20-50mm/s，充型压力 0.06-0.08mpa，充型速率 60-80mm/s，保压压力 0.15-0.20mpa，保压时间 30s，卸压、开模，冷却至室温即可得半成品浮封环；
20、s4，对半成品浮封进行高温空淬+回火处理，即可得到成品浮封环。
21、其中，所述s4中的高温空淬+回火处理工艺如下，以2-4℃/min升温至220-240℃保温0.5-1.0h，以4-6℃/min升温至880-940℃保温1-3h，真空气淬，降温速率100-200℃/min，降至室温后以4-6℃/min升温至360-400℃回火处理4-6h，以2-4℃/min降温至180-200℃保温20-24h。
22、其中，所述利用中铬铸铁细晶材料制备浮封环的方法，包括以下步骤：
23、s1，中铬铸铁细晶材料的制备：使用上述中铬铸铁细晶材料的制备方法制备得到球形中铬铸铁细晶材料；
24、s2，s1所得的球形中铬铸铁细晶材料与纳米碳化钨粉末以质量比(98.4-99.6):(0.4-1.6)混合均匀置于成型模具中，以20-30mpa压力压制成型得到预制浮封环；
25、s3，对预制浮封环进行高温空淬+回火处理，以2-4℃/min升温至220-240℃保温0.5-1.0h，以4-6℃/min升温至880-940℃保温1-3h，真空气淬，降温速率100-200℃，降至室温后以4-6℃/min升温至360-400℃回火处理4-6h，以2-4℃/min降温至180-200℃保温20-24h，即可得到成品浮封环。
26、本申请中的浮封环即可采用相对经济的熔融铸造制备也可采用粉末冶金方方法制备，生产工艺相对成熟且简单，便于实现高耐磨高耐蚀的浮封环的工业化批量生产制造。
27、综上所述，本申请具有以下优点：
28、1、本申请具有优异的耐磨性能和持久的使用寿命，符合苛刻腐蚀工况的使用需求。
29、2、本申请中的浮封环即可采用相对经济的熔融铸造制备也可采用粉末冶金方方法制备，生产工艺相对成熟且简单，便于实现高耐磨高耐蚀的浮封环的工业化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种中铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种中铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于：所述球形中铬铸铁细晶材料D50为3-15微米，D90≤20微米，振实密度>4.8g/cm3。
3.根据权利要求1所述的一种中铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于：所述纳米氮化铝的平均粒径为50-500nm，六方晶型，比表积12-42m2/g；所述纳米氮化硅的平均粒径为<1.0微米，六方晶系，比表积10-60m2/g。
4.根据权利要求3所述的一种中铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于：所述中铬铸铁铁水与纳米氮化铝、纳米氮化硅以质量比(98.2-98.6):(0.8-1.0):(0.6-0.8)。
5.根据权利要求1或3所述的一种中铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于：所述中铬铸铁铁水是由以下合金元素构成：8.5-8.8%的Cr、2.2-2.5%的C、1.0-1.2%的Si、0.8-1.0%的Cu、1.5-1.8%的Mo、0.4-0.6%的Ni、0.25-0.35%的B、0.12-0.16%的
6.根据权利要求1所述的一种中铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二，至少加入纳米氮化铝、纳米氮化硅、金属原子掺杂石墨烯混合均匀，中铬铸铁铁水与纳米氮化铝、纳米氮化硅、金属原子掺杂石墨烯以质量比(97.5-98.8):(0.5-1.0):(0.5-1.0):(0.2-0.5)，以3-5℃/min升温至1580-1620℃保温1-3h，除气、除渣、过滤处理得，得熔融金属混合液；所述金属原子掺杂石墨烯包括作为载体的石墨烯和掺杂于石墨烯表面的单原子金属元素，所述单原子金属元素至少包括铁原子、铬原子，所述金属原子掺杂石墨烯中单原子金属元素负载率3-10%。
7.根据权利要求6所述的一种中铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于：所述中铬铸铁铁水与纳米氮化铝、纳米氮化硅、金属原子掺杂石墨烯的质量比为98.2:0.8:0.6:0.4。
8.一种利用权利要求1-7中任一项所述的中铬铸铁细晶材料制备浮封环的方法，其特征在于：包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种利用中铬铸铁细晶材料制备浮封环的方法，其特征在于：所述S4中的高温空淬+回火处理工艺如下，以2-4℃/min升温至220-240℃保温0.5-1.0h，以4-6℃/min升温至880-940℃保温1-3h，真空气淬，降温速率100-200℃，降至室温后以4-6℃/min升温至360-400℃回火处理4-6h，以2-4℃/min降温至180-200℃保温20-24h。
10.一种利用权利要求1-7中任一项所述的中铬铸铁细晶材料制备浮封环的方法，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种中铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种中铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于：所述球形中铬铸铁细晶材料d50为3-15微米，d90≤20微米，振实密度>4.8g/cm3。
3.根据权利要求1所述的一种中铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于：所述纳米氮化铝的平均粒径为50-500nm，六方晶型，比表积12-42m2/g；所述纳米氮化硅的平均粒径为<1.0微米，六方晶系，比表积10-60m2/g。
4.根据权利要求3所述的一种中铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于：所述中铬铸铁铁水与纳米氮化铝、纳米氮化硅以质量比(98.2-98.6):(0.8-1.0):(0.6-0.8)。
5.根据权利要求1或3所述的一种中铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于：所述中铬铸铁铁水是由以下合金元素构成：8.5-8.8%的cr、2.2-2.5%的c、1.0-1.2%的si、0.8-1.0%的cu、1.5-1.8%的mo、0.4-0.6%的ni、0.25-0.35%的b、0.12-0.16%的al、0.16-0.20%的ti、<0.05%的s，<0.05%的p，余量为fe。
6.根据权利要求1所述的一种中铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二，至少加入纳米氮化铝、纳米氮化硅、金属原子掺杂石墨烯混合均匀，中铬...
【专利技术属性】
技术研发人员：李进敏，李永波，
申请(专利权)人：烟台源农密封科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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