CN109304373A - 一种难变形钴基高温合金制备丝材的方法 - Google Patents

一种难变形钴基高温合金制备丝材的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种难变形钴基高温合金制备丝材的方法，该方法包括：一、将钴基高温合金的母合金熔化后精炼，经真空吸铸得钴基高温合金圆棒；二、将钴基高温合金圆棒装入石英玻璃管中，然后放入石英玻璃拉丝机中并加热得钴基高温合金液，当与钴基高温合金液接触处的石英玻璃软化时进行拉丝，经冷却后得包覆石英玻璃的钴基高温合金丝粗品；三、将包覆石英玻璃的钴基高温合金丝粗品依次进行退包覆、旋锻和拉拔精整得到钴基高温合金丝材。本发明采用石英玻璃管包覆钴基高温合金圆棒后加热拉丝，通过控制石英玻璃管的拉丝形状控制钴基高温合金丝的直径，得到直径为1mm～3mm的钴基高温合金丝材，克服了钴基高温合金塑形差、变形困难的问题。

Description

一种难变形钴基高温合金制备丝材的方法
技术领域
本发明属于金属铸造技术领域，具体涉及一种难变形钴基高温合金制备丝材的方法。
背景技术
钴基高温合金由于硬度、强度高，室温及高温塑形差，变形困难，不能采用传统锻、轧、拉拔工艺成形，通常采用铸造法和粉末冶金法制备。目前国内外采用水平连铸法已能批量生产直径大于3mm的钴基高温合金丝材，但对于直径3mm以下，长度不大于400mm的钴基高温合金丝材，国内主要采用粉末冶金方法制成高温合金板坯，再经线切割成条得到钴基高温合金丝材，或采用无心磨将直径较粗的钴基高温合金铸条磨到较细的尺寸得到钴基高温合金丝材。以上方法生产的钴基高温合金丝材成本高，且效率很低，严重限制了其在一些特殊工业领域中的广泛应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种难变形钴基高温合金制备丝材的方法。该方法采用石英玻璃管包覆钴基高温合金圆棒后加热拉丝，通过控制石英玻璃管的拉丝形状间接控制钴基高温合金丝的直径，最终得到直径为1mm～3mm的钴基高温合金丝材，克服了钴基高温合金塑形差、变形困难的问题，提高了钴基高温合金丝材的生产效率，降低了生产成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种难变形钴基高温合金制备丝材的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将钴基高温合金的母合金加热熔化，然后进行精炼，得到成分均匀的钴基高温合金液，再经真空吸铸得到钴基高温合金圆棒；
步骤二、将步骤一中得到的钴基高温合金圆棒装入石英玻璃管中，然后垂直放入石英玻璃拉丝机的入口中并加热使钴基高温合金圆棒熔化成钴基高温合金液，当与钴基高温合金液接触处的石英玻璃软化时，启动石英玻璃拉丝机的牵引拉拔机构带动装有高温合金液的石英玻璃管通过模具进行拉丝，冷却后得到包覆石英玻璃的钴基高温合金丝粗品；所述石英玻璃管的一端封闭，另一端开口向上；
步骤三、将步骤二中得到的包覆石英玻璃的钴基高温合金丝粗品放入氢氟酸中进行退包覆处理去除石英玻璃，再依次进行旋锻和拉拔精整，得到钴基高温合金丝材；所述钴基高温合金丝材的直径为1mm～3mm。
本发明采用石英玻璃管包覆钴基高温合金圆棒，然后进行加热拉丝，由于拉丝过程中钴基高温合金圆棒已熔化成液体，石英玻璃发生软化，随着石英玻璃拉丝机的牵引拉拔机构对装有钴基高温合金液体的石英玻璃管的拉丝进程，石英玻璃管中的钴基高温合金液的形态随着石英玻璃管的拉丝形状而变化，通过控制石英玻璃管的拉丝形状间接控制钴基高温合金丝的直径，最终得到直径为1mm～3mm的钴基高温合金丝材，克服了钴基高温合金塑形差、变形困难的问题，工艺简单，操作容易，提高了钴基高温合金丝材的生产效率，降低了生产成本。
上述的一种难变形钴基高温合金制备丝材的方法，其特征在于，步骤一中所述熔化和精炼的过程为：将钴基高温合金的母合金放入真空感应熔炼设备中加热至熔化，然后在电磁搅拌的条件下精炼5min～10min。采用真空感应熔炼设备进行熔炼，利用电磁感应产生的巨大热量加热，有效保证了钴基高温合金的母合金的充分熔化，改善了母合金中各元素的氧化，减少了钴基高温合金液中杂质的含量；在电磁搅拌条件下精炼，改善了钴基高温合金液的温度和成分的均匀度，提高了钴基高温合金液的洁净度，最终得到高质量的钴基高温合金圆棒。
上述的一种难变形钴基高温合金制备丝材的方法，其特征在于，步骤一中得到的钴基高温合金圆棒的直径为5mm～6mm，长度大于200mm。将钴基高温合金圆棒的尺寸限制在该范围内，以配合适应石英玻璃管的尺寸，有利于后续过程中石英玻璃拉丝机的拉丝成型工艺。
上述的一种难变形钴基高温合金制备丝材的方法，其特征在于，步骤二中所述牵引拉拔机构的拉丝速度为2m/min～6m/min。通过调节拉丝速度，使装有高温合金液的石英玻璃管的拉拔均匀稳定进行，避免了气孔、裂纹等缺陷的产生，保证了包覆石英玻璃的钴基高温合金丝粗品的质量。
上述的一种难变形钴基高温合金制备丝材的方法，其特征在于，步骤三中所述退包覆处理采用的氢氟酸的质量百分数为35％～45％，退包覆处理的时间为1min～5min。氢氟酸与包覆在钴基高温合金丝粗品外部的石英玻璃反应生成四氟化硅气体逸出，从而去除石英玻璃实现退包覆的目的，去除速度快，且无有害残留，提高了钴基高温合金丝材的表面质量。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用石英玻璃管包覆钴基高温合金圆棒，然后进行加热拉丝，由于拉丝过程中钴基高温合金圆棒已熔化成液体，石英玻璃发生软化，随着石英玻璃拉丝机的牵引拉拔机构对装有钴基高温合金液的石英玻璃管的拉丝进程，石英玻璃管中的钴基高温合金液体形态随着石英玻璃管的拉丝形状而变化，通过控制石英玻璃管的拉丝形状间接控制钴基高温合金丝的直径，最终得到直径为1mm～3mm的钴基高温合金丝材，克服了钴基高温合金塑形差、变形困难的问题，工艺简单，操作容易，提高了钴基高温合金丝材的生产效率，降低了生产成本。
2、本发明将钴基高温合金圆棒熔化后直接制备得到钴基高温合金丝粗品，再经简单的后续处理得到钴基高温合金丝材，无需大规模的锻造、轧制、磨制等工序，加工误差少，因此钴基高温合金丝材的圆整度较高，尺寸均匀且表面质量好，从而将高温合金丝的长度提高至2m以上。
3、本发明采用真空吸铸制备得到高质量的钴基高温合金圆棒，有效减少了钴基高温合金圆棒中的气体含量，防止了钴基高温合金圆棒中金属元素的氧化，有利于后续的拉拔成型。
4、本发明制备得到的钴基高温合金丝材组织结构致密，特别是作为焊丝使用时火花极少，无气泡，流动性好，具有良好的焊接性能。
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
本实施例的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将stellite6的母合金置于真空感应熔炼设备中加热熔化，然后在电磁搅拌的条件下精炼5min，得到成分均匀的stellite6合金液，再经真空吸铸得到stellite6合金圆棒；所述stellite6合金圆棒的直径为5mm，长度为400mm；
步骤二、将步骤一中得到的stellite6合金圆棒切割至长度为100mm再装入石英玻璃管中，然后垂直放入石英玻璃拉丝机的入口中并加热使stellite6合金圆棒熔化成stellite6合金液，当与stellite6合金液接触处的石英玻璃软化时，启动石英玻璃拉丝机的牵引拉拔机构带动装有高温合金液的石英玻璃管通过模具进行拉丝，冷却后得到直径为2mm的包覆石英玻璃的stellite6合金丝粗品；所述石英玻璃管的一端封闭，另一端开口向上；所述牵引拉拔机构的拉丝速度为3m/min；
步骤三、将步骤二中得到的包覆石英玻璃的stellite6合金丝粗品放入质量百分数为35％的氢氟酸中进行退包覆处理5min去除石英玻璃，再依次进行旋锻和拉拔精整，得到stellite6合金丝材；所述stellite6合金丝材的直径为1.9mm。
实施例2
本实施例的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将stellite6的母合金置于真空感应熔炼设备中加热熔化，然后在电磁搅拌的条件下精炼8min，得到成分均匀的stellite6合金液，再经真空吸铸得到stellite6合金圆棒；所述stellite6合金圆棒的直径为5.5mm，长度为500mm；
步骤二、将步骤一中得到的stellite6合金圆棒切割至长度为100mm再装入石英玻璃管中，然后垂直放入石英玻璃拉丝机的入口中并加热使stellite6合金圆棒熔化成stellite6合金液，当与stellite6合金液接触处的石英玻璃软化时，启动石英玻璃拉丝机的牵引拉拔机构带动装有高温合金液的石英玻璃管通过模具进行拉丝，冷却后得到直径为3.2mm的包覆石英玻璃的stellite6合金丝粗品；所述石英玻璃管的一端封闭，另一端开口向上；所述牵引拉拔机构的拉丝速度为2m/min；
步骤三、将步骤二中得到的包覆石英玻璃的stellite6合金丝粗品放入质量百分数为45％的氢氟酸中进行退包覆处理1min去除石英玻璃，再依次进行旋锻和拉拔精整，得到stellite6合金丝材；所述stellite6合金丝材的直径为3mm。
实施例3
本实施例的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将stellite31的母合金置于真空感应熔炼设备中加热熔化，然后在电磁搅拌的条件下精炼9min，得到成分均匀的stellite31合金液，再经真空吸铸得到stellite31合金圆棒；所述stellite31合金圆棒的直径为6mm，长度为600mm；
步骤二、将步骤一中得到的stellite31合金圆棒切割至长度为80mm再装入石英玻璃管中，然后垂直放入石英玻璃拉丝机的入口中并加热使stellite31合金圆棒熔化成stellite31合金液，当与stellite31合金液接触处的石英玻璃软化时，启动石英玻璃拉丝机的牵引拉拔机构带动装有高温合金液的石英玻璃管通过模具进行拉丝，冷却后得到直径为1.1mm的包覆石英玻璃的stellite31合金丝粗品；所述石英玻璃管的一端封闭，另一端开口向上；所述牵引拉拔机构的拉丝速度为6m/min；
步骤三、将步骤二中得到的包覆石英玻璃的stellite31合金丝粗品放入质量百分数为40％的氢氟酸中进行退包覆处理3min去除石英玻璃，再依次进行旋锻和拉拔精整，得到stellite31合金丝材；所述stellite31合金丝材的直径为1mm。
实施例4
本实施例的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将stellite31的母合金置于真空感应熔炼设备中加热熔化，然后在电磁搅拌的条件下精炼10min，得到成分均匀的stellite31合金液，再经真空吸铸得到stellite31合金圆棒；所述stellite31合金圆棒的直径为6mm，长度为600mm；
步骤二、将步骤一中得到的stellite31合金圆棒切割至长度为90mm再装入石英玻璃管中，然后垂直放入石英玻璃拉丝机的入口中并加热使stellite31合金圆棒熔化成stellite31合金液，当与stellite31合金液接触处的石英玻璃软化时，启动石英玻璃拉丝机的牵引拉拔机构带动装有高温合金液的石英玻璃管通过模具进行拉丝，冷却后得到直径为1.7mm的包覆石英玻璃的stellite31合金丝粗品；所述石英玻璃管的一端封闭，另一端开口向上；所述牵引拉拔机构的拉丝速度为5m/min；
步骤三、将步骤二中得到的包覆石英玻璃的stellite31合金丝粗品放入质量百分数为35％的氢氟酸中进行退包覆处理5min去除石英玻璃，再依次进行旋锻和拉拔精整，得到stellite31合金丝材；所述stellite31合金丝材的直径为1.6mm。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种难变形钴基高温合金制备丝材的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将钴基高温合金的母合金加热熔化，然后进行精炼，得到成分均匀的钴基高温合金液，再经真空吸铸得到钴基高温合金圆棒；
步骤二、将步骤一中得到的钴基高温合金圆棒装入石英玻璃管中，然后垂直放入石英玻璃拉丝机的入口中并加热使钴基高温合金圆棒熔化成钴基高温合金液，当与钴基高温合金液接触处的石英玻璃软化时，启动石英玻璃拉丝机的牵引拉拔机构带动装有高温合金液的石英玻璃管通过模具进行拉丝，冷却后得到包覆石英玻璃的钴基高温合金丝粗品；所述石英玻璃管的一端封闭，另一端开口向上；
步骤三、将步骤二中得到的包覆石英玻璃的钴基高温合金丝粗品放入氢氟酸中进行退包覆处理去除石英玻璃，再依次进行旋锻和拉拔精整，得到钴基高温合金丝材；所述钴基高温合金丝材的直径为1mm～3mm。
2.根据权利要求1所述的一种难变形钴基高温合金制备丝材的方法，其特征在于，步骤一中所述熔化和精炼的过程为：将钴基高温合金的母合金放入真空感应熔炼设备中加热至熔化，然后在电磁搅拌的条件下精炼5min～10min。
3.根据权利要求1所述的一种难变形钴基高温合金制备丝材的方法，其特征在于，步骤一中得到的钴基高温合金圆棒的直径为5mm～6mm，长度大于200mm。
4.根据权利要求1所述的一种难变形钴基高温合金制备丝材的方法，其特征在于，步骤二中所述牵引拉拔机构的拉丝速度为2m/min～6m/min。
5.根据权利要求1所述的一种难变形钴基高温合金制备丝材的方法，其特征在于，步骤三中所述退包覆处理采用的氢氟酸的质量百分数为35％～45％，退包覆处理的时间为1min～5min。
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