一种防腐蚀高硬度耐磨合金铸球的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及研磨材料技术领域，尤其涉及一种防腐蚀高硬度耐磨合金铸球。
【背景技术】
[0002]随着工业的发展，磨机的应用也趋于广泛，合金铸球是磨机设备研磨物料的介质，通过磨机与合金铸球之间、合金铸球与物料之间的碰撞摩擦产生磨削作用，从而将物料的粒径进一步减小。现有技术中常见的合金铸球，以高于锻造合金球的耐磨性能广泛应用于矿山、建材、电力等行业。在选矿业的磨机中，所用合金铸球主要是铬系合金、锰系合金等球磨铸钢件或球磨铸铁件，如高铬磨球、低铬磨球、多元合金磨球和钒钛铬合金磨球等，其工作对象多为矿石等，由于长期工作于200-300°C的冲击物料磨损环境中，合金铸球的冲击频率高，磨损严重。而且由于选矿业的磨机是水磨，故会产生化学腐蚀，其对合金铸球性能产生较大影响，使用效果也不理想。因此，矿山磨机用球的改造是本领域亟待解决的一个问题。
[0003]有鉴于现有的合金铸球存在的缺陷，现存的合金铸球在耐磨性、硬度、韧性以及防腐蚀方面性能欠佳，不能满足现在社会的要求。因此，要求合金铸球既要有高的耐磨性、硬度，还要求合金铸球的耐腐性能良好，这就对合金铸球的成分和表面处理工艺提出了更高等级的要求。
【发明内容】
[0004]本发明提出了一种防腐蚀高硬度耐磨合金铸球，所述合金铸球可在多种环境下使用，具有良好的防腐蚀和耐磨性，硬度可达70HRC以上，冲击韧性可达7J/cm2，满足实际使用过程中对合金铸球的要求。
[0005]本发明提出了一种防腐蚀高硬度耐磨合金铸球，按照如下工艺进行制备:
[0006]S1、恪炼:将尚碳络铁、低碳络铁、废钢、钥铁、f凡铁、妈铁、银铁、钦铁加入到尚频感应熔炼炉中，向感应炉中通入氩气使感应炉中氧含量小于3%，氩气流速为25-35L/min，关闭炉门后将感应炉温度升至2000-2500°C，待上述原料全部熔化后，打开炉门加入硼铁、锰铁、镁镍合金、娃妈合金、错铁、金属锌、金属铜、金属铼、粒径为55-60 μ m的碳粉和粒径为30-50 μ m的硅粉，再次关闭炉门将感应炉温度升至2500-2700°C，保温3_4h，保温过程中抽真空维持负压为0.1-0.3kPa，再次打开炉门捞出浮在液体表面的炉渣后，得到的感应炉中剩余液体即为基质合金液；
[0007]S2、检测:检测到基质合金液的组分含量，各元素按重量百分比包括:C:2.2-3.3 %, Mn: 1.12-1.46 %, S1:0.53-0.81 %, N1:0.21-0.45 %, Cr: 10.2-12.9 %,Mo:0.16-0.21%, V:0.02-0.05%, Re:0.005-0.012%, T1:0.05-0.07%, Β:0.02-0.04%,Nb:0.2-0.5%, Ca:0.012-0.038%, Zr:0.01-0.015%, Mg:0.02-0.06%, Zn:0.02-0.10%,Cu:0.01-0.03%, ff:0.01-0.02%, S:0.05-0.07%, P:0.033-0.053%，余量为 Fe 和一些不可避免的杂质；
[0008]S3、浇铸:将基质合金熔液冷却至2000-2200°C，浇入表面涂覆有纳米陶瓷颗粒的模腔中，待熔液完全凝固后开模，冷却至室温得到合金铸球坯体A，其中纳米陶瓷颗粒在模腔表面的涂覆厚度为30-60 μπι ;
[0009]S4、热处理:将合金铸球坯体A放入电炉中，向电炉内通入氩气使电炉中氧含量小于5%，氩气流速为8-12L/min，在10_15min内从室温升温至1200_1300°C，保温30_40min，在2-3min内升温至1350-1450°C，保温12_15min，空冷至室温，再加热至400-480°C，保温20-35min，继续加热至 600-650°C，保温 20_35min，加入 230_270°C盐浴中，保温 30_60min，取出后空冷至室温，得到合金铸球坯体B ;
[0010]S5、喷涂涂层:将合金铸球坯体B用乙醇清洗之后用砂纸打磨，再用丙酮清洗得到预喷涂球坯；采用气动式普通喷涂机，在温度为20-25 °C条件下吸入涂料，加压至7.5-30MPa，通过高压软管、喷枪，经喷嘴在所述预喷涂球坯表面喷涂一层厚度为105-110 μm的涂层，得到所述防腐蚀高硬度耐合金铸球，其中所述涂料的原料按重量份包括:有机硅改性环氧树脂乳液100份、聚醚砜树脂10-40份、二硫化钼5-10份、陶瓷微珠10-20份、纳米二氧化硅5-10份、硅烷偶联剂1-5份、三氧化二锑1-3份、二乙烯三胺5_10份。
[0011]优选地，在S2中，检测到合金铸球基质合金液的组分含量，各元素按重量百分比包括:C:2.8%, Mn: 1.29%, S1:0.67%, N1:0.33%, Cr:11.5%, Mo:0.18%, V:0.03%,Re:0.008 %, T1:0.06 %, Β:0.03 %, Nb:0.3 %, Ca:0.025 %, Zr:0.012 %, Mg:0.04 %,Zn:0.06%, Cu:0.02%, ff:0.015%, S:0.06%, P:0.043%，余量为 Fe 和一些不可避免的杂质。
[0012]优选地，在S3中，所述纳米陶瓷颗粒由质量配比为10:1-3:2-4的纳米氮化硼、纳米氧化乾和纳米氧化错组成。
[0013]优选地，在S4中，所述盐浴按质量百分比包括硝酸钾52-58%和硝酸钠42_48%。
[0014]优选地，在S4中，将合金铸球坯体A放入电炉中，向电炉内通入氩气使电炉中氧含量小于5%，氩气流速为10L/min，在12min内从室温升温至1250°C，保温35min，在2.5min内升温至1400°C，保温13min，空冷至室温，再加热至440°C，保温28min，继续加热至625°C，保温28min，加入250°C盐浴中，保温45min，取出后空冷至室温，得到合金铸球坯体B。
[0015]优选地，在S5中，制备所述有机硅改性环氧树脂乳液包括:按重量份将100份环氧树脂溶解在100-200份乙酸丁酯中，升温至100-120°C，搅拌下依次加入20-30份甲基三乙氧基硅烷、10-20份二甲基二乙氧基硅烷、3-8份去离子水以及5-19份二月桂酸二丁基锡，保温反应4-5h后，出料，过滤，得到所述有机硅改性环氧树脂乳液。
[0016]优选地，在S5中，二硫化钼、陶瓷微珠、纳米二氧化硅的重量配比为1:2:1。
[0017]优选地，在S5中，制备所述涂料包括:将二硫化钼、陶瓷微珠混合后研磨至粒径为l-3um，加入纳米二氧化硅、硅烷偶联剂，以无水乙醇作为溶剂混匀后，在30-40°C下超声辐射3.0-5.0min，减压蒸馏去除无水乙醇后，烘干，加入到有机硅改性环氧树脂乳液中混匀，再加入聚醚砜树脂、三氧化二锑分散20-30min，加入二乙烯三胺搅拌均匀得到所述涂料。
[0018]其中，在由铁矿石生产各种铁或铁合金时，由于铁矿中往往伴生有磷、硫等金属或非金属矿，导致最终的铁或铁合金中含有磷、硫等元素以及难以避免的杂质。
[0019]本发明米用尚碳络铁、低碳络铁、废钢、钥铁、I凡铁、妈铁、银铁、钦铁等配合作为磨球的主料，完成本发明对于磨球硬度高的要求，提高磨球在使用中磨削效率，加强磨球的耐用性；加入的硼铁、锰铁、镁镍合金、硅钙合金、锆铁、金属锌、金属铜、金属铼相互配合，对合金液进行脱氧脱氮，减少基质合金液中氧化物和氮化物的含量，进一步提高合金铸球的的使用寿命；在浇铸工艺中，通过在模腔表面涂覆有纳米陶瓷颗粒，