CN109680202A - 一种机筒耐磨层的镍基合金粉末 - Google Patents

一种机筒耐磨层的镍基合金粉末 Download PDF

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Abstract

一种机筒耐磨层的镍基合金粉末，由钴、铬、钼、硼、硅和镍组成，上述成分的重量百分比为：钴35～45％，铬7～10％，钼2～5％，硼2～5％，硅3～5％，其余为镍，钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比可优选为：钴35～40％，铬7～8％，钼2～4％，硼2～3％，硅3～5％，镍40～51％，钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比可优选为：钴40％，铬8％，钼4％，硼3％，硅5％，镍40％。本发明的优点在于：配方成分简单，配方中含有大量的钴和镍，耐腐蚀性能强，成本低，制成的耐磨层抗疲劳强度高，在1000～1300℃的加热炉中即能实现耐磨层的熔融加工，低于常规的耐磨层粉末加热温度，从而减少加热炉热能消耗。

Description

一种机筒耐磨层的镍基合金粉末
技术领域
本发明涉及一种合金制作技术领域，尤其指一种机筒耐磨层的镍基合金粉末。
背景技术
现有一种申请号为CN200810054154.3名称为《汽车进排气阀密封面堆焊用的镍基合金粉末》的中国发明专利申请公开了一种汽车进排气阀密封面堆焊用的镍基合金粉末，该镍基合金粉末按重量％计，由如下成份组成：Cr：25～27％；Mo：4～6％；Fe：10～15％；Si：2～3％；B：1.5～2％；C：0.65～0.75％；Ni：余量。该发明的有益效果是：能替代钴基合金粉末，镍基合金粉末价格相当于钴基合金粉末价格的1/3，成本低，适用于汽车、机车进排气阀密封面等离子堆焊工艺和真空炉熔工艺，该发明和Stellite 6号钴基合金粉末相比，采用同样的等离子弧堆焊工艺加工后的焊层，在磨损试验中体积损失(mm3)相同；用该发明与Stellite 6号钴基合金粉末硬度相比：焊接后空冷至室温的硬度相同，硬度HRC均为43；焊接后在400～700℃炉内温度下硬度相同，红硬性好。然而，该粉末制成的焊层的耐磨效果不理想，难以满足机筒耐磨层的耐磨要求，应用范围有限，因此该粉末还需进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种配方简单，熔融温度低，耐磨层的制造成本低且制成后硬度高、表面光滑、坚固耐用，能有效提高机筒使用寿命的机筒耐磨层的机筒耐磨层的镍基合金粉末。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本机筒耐磨层的镍基合金粉末，其特征在于：所述镍基合金粉末由钴、铬、钼、硼、硅和镍组成，上述成分的重量百分比为：钴35～45％，铬7～10％，钼2～5％，硼2～5％，硅3～5％，其余为镍。
作为改进，所述钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比可优选为：钴35～40％，铬7～8％，钼2～4％，硼2～3％，硅3～5％，镍40～51％。
进一步改进，所述钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比可优选为：钴40％，铬8％，钼4％，硼3％，硅5％，镍40％。
进一步改进，所述钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比可优选为：钴37.5％，铬7.5％，钼3％，硼2.5％，硅4％，镍45.5％。
进一步改进，所述钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比可优选为：钴35％，铬7％，钼2％，硼2％，硅3％，镍51％。
进一步改进，所述钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比可优选为：钴40％，铬7％，钼2％，硼2％，硅3％，镍46％。
进一步改进，所述钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比可优选为：钴40％，铬7％，钼2％，硼3％，硅5％，镍49％。
作为改进，所述镍基合金粉末的应用方法可优选为，包括以下步骤，
一、将镍基合金粉末置于机筒内腔中，将置有镍基合金粉末后的机筒两端的开口封闭；
二、将两端封闭的机筒置于温度为1000～1300℃加热炉中进行加热，机筒在加热炉内的驱动机构驱动下以0.3～0.6米/分钟的速度径向转动，当机筒内腔中的镍基合金粉末在机筒内腔中均匀熔化后，随着机筒的径向转动将镍基合金粉末熔化液因重力作用而覆盖于机筒内壁的内周面上，同时将熔化后的镍基合金粉末进行氧化而与机筒内壁结合在一起，形成熔融状态的耐磨层；
三、将加热炉中出来的机筒输送至离心部进行离心，使熔融状态的耐磨层更均匀地附着于机筒的内周壁上；
四、将离心后的机筒输送至机筒保温部而对机筒进行回火处理，机筒在机筒保温部回火处理，使机筒内的温度逐渐下降；从机筒保温部取出即完成机筒耐磨层的制作。
进一步改进，步骤三中所述离心部使用的离心力可优选为60～120g。
进一步改进，步骤二中机筒前后两端可优选不固定地设置在加热炉的驱动机构上，所述驱动机构使机筒径向转动同时保持机筒轴向来回移动，驱动机构包括能向前和向后输送机筒的驱动辊以及与机筒侧壁相联动而驱动机筒相对驱动辊转动的转动机构，所述驱动辊平铺在加热炉内腔中，驱动辊转动时利用摩擦力使机筒保持轴向来回移动，每个驱动辊的中部相同位置均设置有环形的限位凹部，机筒架置在所述的限位凹部中而机筒的侧壁与转动机构相联动。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本镍基合金粉末的配方成分简单，配制方便，配方中含有大量的钴和镍，钴和镍本身硬度高，不易氧化，耐腐蚀性能强，镍的成本低，能降低配方配制成本，钴将合金组成中其他金属晶粒结合在一起，提高合金韧性，制成的耐磨层抗疲劳强度高，有利于延长机筒的使用寿命；采用本镍基合金粉末制作的机筒价格低廉，耐磨耐腐蚀，使用寿命长，具有竞争优势，适用于大规模的工业生产；配方成分的熔点通常在1500℃以上，而本配方由于具有硅与硼，而且硅与硼的重量百分比在2％以上，因此本配方粉末能在低于1500℃的温度中熔化进入流体状态，因此在1000～1300℃的加热炉中即能实现耐磨层的熔融加工，低于常规的耐磨层粉末加热温度，从而减少加热炉热能消耗，也有效降低了耐磨层的制作成本；机筒在加热炉内的驱动机构驱动下以0.3～0.6米/分钟的速度径向转动，使置于机筒内腔中的粉末在机筒内腔中均匀熔化并覆盖于机筒内壁的内周面上，使耐磨层的性能完全一致，且合金粉末与机筒内周壁结合牢固，稳定，表面也更为光滑。
附图说明
图1是本发明实施例中镍基合金粉末升温时的固液状态示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
本实施例的机筒耐磨层的镍基合金粉末，所述镍基合金粉末由钴、铬、钼、硼、硅和镍组成，上述成分的重量百分比为：钴35～45％，铬7～10％，钼2～5％，硼2～5％，硅3～5％，其余为镍。钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比具体为：钴35～40％，铬7～8％，钼2～4％，硼2～3％，硅3～5％，镍40～51％。钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比为：钴40％，铬8％，钼4％，硼3％，硅5％，镍40％。
镍基合金粉末的应用方法为，包括以下步骤，
一、将镍基合金粉末置于机筒内腔中，将置有镍基合金粉末后的机筒两端的开口封闭；
二、将两端封闭的机筒置于温度为1000～1300℃加热炉中进行加热，机筒在加热炉内的驱动机构驱动下以0.3～0.6米/分钟的速度径向转动，当机筒内腔中的镍基合金粉末在机筒内腔中均匀熔化后，随着机筒的径向转动将镍基合金粉末熔化液因重力作用而覆盖于机筒内壁的内周面上，同时将熔化后的镍基合金粉末进行氧化而与机筒内壁结合在一起，形成熔融状态的耐磨层；
三、将加热炉中出来的机筒输送至离心部进行离心，使熔融状态的耐磨层更均匀地附着于机筒的内周壁上；
四、将离心后的机筒输送至机筒保温部而对机筒进行回火处理，机筒在机筒保温部回火处理，使机筒内的温度逐渐下降；从机筒保温部取出即完成机筒耐磨层的制作。
步骤三中所述离心部使用的离心力为60～120g。步骤二中机筒前后两端不固定地设置在加热炉的驱动机构上，所述驱动机构使机筒径向转动同时保持机筒轴向来回移动，驱动机构包括能向前和向后输送机筒的驱动辊以及与机筒侧壁相联动而驱动机筒相对驱动辊转动的转动机构，所述驱动辊平铺在加热炉内腔中，驱动辊转动时利用摩擦力使机筒保持轴向来回移动，每个驱动辊的中部相同位置均设置有环形的限位凹部，机筒架置在所述的限位凹部中而机筒的侧壁与转动机构相联动。转动机构可以是设置在加热炉内腔中的推杆，推杆由驱动器驱动间歇地将机筒向一个方向推动，实现机筒径向转动，转动机构也可以即为驱动辊，当驱动辊与机筒轴向呈一个夹角设置时，驱动辊的转动在机筒轴向与径向均施加了一个摩擦力，只要按设定的时间控制驱动辊同步地正转反转，即可使机筒径向转动同时保持机筒轴向来回移动。
第二种实施例的镍基合金粉末，钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比为：钴37.5％，铬7.5％，钼3％，硼2.5％，硅4％，镍45.5％。
镍基合金粉末的应用方法为，包括以下步骤，
一、将镍基合金粉末置于机筒内腔中，将置有镍基合金粉末后的机筒两端的开口封闭；
二、将两端封闭的机筒置于温度为1000～1300℃加热炉中进行加热，机筒在加热炉内的驱动机构驱动下以0.3～0.6米/分钟的速度径向转动，当机筒内腔中的镍基合金粉末在机筒内腔中均匀熔化后，随着机筒的径向转动将镍基合金粉末熔化液因重力作用而覆盖于机筒内壁的内周面上，同时将熔化后的镍基合金粉末进行氧化而与机筒内壁结合在一起，形成熔融状态的耐磨层；
三、将加热炉中出来的机筒输送至离心部进行离心，使熔融状态的耐磨层更均匀地附着于机筒的内周壁上；
四、将离心后的机筒输送至机筒保温部而对机筒进行回火处理，机筒在机筒保温部回火处理，使机筒内的温度逐渐下降；从机筒保温部取出即完成机筒耐磨层的制作。
步骤三中所述离心部使用的离心力为60～120g。步骤二中机筒前后两端不固定地设置在加热炉的驱动机构上，所述驱动机构使机筒径向转动同时保持机筒轴向来回移动，驱动机构包括能向前和向后输送机筒的驱动辊以及与机筒侧壁相联动而驱动机筒相对驱动辊转动的转动机构，所述驱动辊平铺在加热炉内腔中，驱动辊转动时利用摩擦力使机筒保持轴向来回移动，每个驱动辊的中部相同位置均设置有环形的限位凹部，机筒架置在所述的限位凹部中而机筒的侧壁与转动机构相联动。
第三种实施例的镍基合金粉末，钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比为：钴35％，铬7％，钼2％，硼2％，硅3％，镍51％。
镍基合金粉末的应用方法为，包括以下步骤，
一、将镍基合金粉末置于机筒内腔中，将置有镍基合金粉末后的机筒两端的开口封闭；
二、将两端封闭的机筒置于温度为1000～1300℃加热炉中进行加热，机筒在加热炉内的驱动机构驱动下以0.3～0.6米/分钟的速度径向转动，当机筒内腔中的镍基合金粉末在机筒内腔中均匀熔化后，随着机筒的径向转动将镍基合金粉末熔化液因重力作用而覆盖于机筒内壁的内周面上，同时将熔化后的镍基合金粉末进行氧化而与机筒内壁结合在一起，形成熔融状态的耐磨层；
三、将加热炉中出来的机筒输送至离心部进行离心，使熔融状态的耐磨层更均匀地附着于机筒的内周壁上；
四、将离心后的机筒输送至机筒保温部而对机筒进行回火处理，机筒在机筒保温部回火处理，使机筒内的温度逐渐下降；从机筒保温部取出即完成机筒耐磨层的制作。
步骤三中所述离心部使用的离心力为60～120g。步骤二中机筒前后两端不固定地设置在加热炉的驱动机构上，所述驱动机构使机筒径向转动同时保持机筒轴向来回移动，驱动机构包括能向前和向后输送机筒的驱动辊以及与机筒侧壁相联动而驱动机筒相对驱动辊转动的转动机构，所述驱动辊平铺在加热炉内腔中，驱动辊转动时利用摩擦力使机筒保持轴向来回移动，每个驱动辊的中部相同位置均设置有环形的限位凹部，机筒架置在所述的限位凹部中而机筒的侧壁与转动机构相联动。
第四种实施例的镍基合金粉末，钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比为：钴40％，铬7％，钼2％，硼2％，硅3％，镍46％。
镍基合金粉末的应用方法为，包括以下步骤，
一、将镍基合金粉末置于机筒内腔中，将置有镍基合金粉末后的机筒两端的开口封闭；
二、将两端封闭的机筒置于温度为1000～1300℃加热炉中进行加热，机筒在加热炉内的驱动机构驱动下以0.3～0.6米/分钟的速度径向转动，当机筒内腔中的镍基合金粉末在机筒内腔中均匀熔化后，随着机筒的径向转动将镍基合金粉末熔化液因重力作用而覆盖于机筒内壁的内周面上，同时将熔化后的镍基合金粉末进行氧化而与机筒内壁结合在一起，形成熔融状态的耐磨层；
三、将加热炉中出来的机筒输送至离心部进行离心，使熔融状态的耐磨层更均匀地附着于机筒的内周壁上；
四、将离心后的机筒输送至机筒保温部而对机筒进行回火处理，机筒在机筒保温部回火处理，使机筒内的温度逐渐下降；从机筒保温部取出即完成机筒耐磨层的制作。
步骤三中所述离心部使用的离心力为60～120g。步骤二中机筒前后两端不固定地设置在加热炉的驱动机构上，所述驱动机构使机筒径向转动同时保持机筒轴向来回移动，驱动机构包括能向前和向后输送机筒的驱动辊以及与机筒侧壁相联动而驱动机筒相对驱动辊转动的转动机构，所述驱动辊平铺在加热炉内腔中，驱动辊转动时利用摩擦力使机筒保持轴向来回移动，每个驱动辊的中部相同位置均设置有环形的限位凹部，机筒架置在所述的限位凹部中而机筒的侧壁与转动机构相联动。
第六种实施例的镍基合金粉末，钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比为：钴40％，铬7％，钼2％，硼3％，硅5％，镍49％。在镍基合金粉末放入机筒时还可以在粉末中添加重量百分比为0.2％的铈和碳，铈能与碳、硅形成铈碳化硅，铈碳化硅的耐磨性能优异，有助于提高耐磨层的使用寿命。
镍基合金粉末的应用方法为，包括以下步骤，
一、将镍基合金粉末置于机筒内腔中，将置有镍基合金粉末后的机筒两端的开口封闭；
二、将两端封闭的机筒置于温度为1000～1300℃加热炉中进行加热，机筒在加热炉内的驱动机构驱动下以0.3～0.6米/分钟的速度径向转动，当机筒内腔中的镍基合金粉末在机筒内腔中均匀熔化后，随着机筒的径向转动将镍基合金粉末熔化液因重力作用而覆盖于机筒内壁的内周面上，同时将熔化后的镍基合金粉末进行氧化而与机筒内壁结合在一起，形成熔融状态的耐磨层；
三、将加热炉中出来的机筒输送至离心部进行离心，使熔融状态的耐磨层更均匀地附着于机筒的内周壁上；
四、将离心后的机筒输送至机筒保温部而对机筒进行回火处理，机筒在机筒保温部回火处理，使机筒内的温度逐渐下降；从机筒保温部取出即完成机筒耐磨层的制作。
步骤三中所述离心部使用的离心力为60～120g。步骤二中机筒前后两端不固定地设置在加热炉的驱动机构上，所述驱动机构使机筒径向转动同时保持机筒轴向来回移动，驱动机构包括能向前和向后输送机筒的驱动辊以及与机筒侧壁相联动而驱动机筒相对驱动辊转动的转动机构，所述驱动辊平铺在加热炉内腔中，驱动辊转动时利用摩擦力使机筒保持轴向来回移动，每个驱动辊的中部相同位置均设置有环形的限位凹部，机筒架置在所述的限位凹部中而机筒的侧壁与转动机构相联动。
如图1所示，图中红色曲线显示了镍基合金粉末升温时的固液状态变化，由于粉末配方中具有重量百分比不小于2％的硅与硼，因此能降低粉末成分的熔融温度，由图1可知，镍基合金粉末的固相线约为970℃，液相线约为990℃。

Claims (10)

1.一种机筒耐磨层的镍基合金粉末，其特征在于：所述镍基合金粉末由钴、铬、钼、硼、硅和镍组成，上述成分的重量百分比为：钴35～45％，铬7～10％，钼2～5％，硼2～5％，硅3～5％，其余为镍。
2.根据权利要求1所述的镍基合金粉末，其特征在于：所述钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比为：钴35～40％，铬7～8％，钼2～4％，硼2～3％，硅3～5％，镍40～51％。
3.根据权利要求2所述的镍基合金粉末，其特征在于：所述钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比为：钴40％，铬8％，钼4％，硼3％，硅5％，镍40％。
4.根据权利要求2所述的镍基合金粉末，其特征在于：所述钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比为：钴37.5％，铬7.5％，钼3％，硼2.5％，硅4％，镍45.5％。
5.根据权利要求2所述的镍基合金粉末，其特征在于：所述钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比为：钴35％，铬7％，钼2％，硼2％，硅3％，镍51％。
6.根据权利要求2所述的镍基合金粉末，其特征在于：所述钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比为：钴40％，铬7％，钼2％，硼2％，硅3％，镍46％。
7.根据权利要求2所述的镍基合金粉末，其特征在于：所述钴、铬、钼、硼、硅和镍的重量百分比为：钴40％，铬7％，钼2％，硼3％，硅5％，镍49％。
8.根据权利要求1至7中任一所述的镍基合金粉末，其特征在于：所述镍基合金粉末的应用方法为，包括以下步骤，
一、将镍基合金粉末置于机筒内腔中，将置有镍基合金粉末后的机筒两端的开口封闭；
二、将两端封闭的机筒置于温度为1000～1300℃加热炉中进行加热，机筒在加热炉内的驱动机构驱动下以0.3～0.6米/分钟的速度径向转动，当机筒内腔中的镍基合金粉末在机筒内腔中均匀熔化后，随着机筒的径向转动将镍基合金粉末熔化液因重力作用而覆盖于机筒内壁的内周面上，同时将熔化后的镍基合金粉末进行氧化而与机筒内壁结合在一起，形成熔融状态的耐磨层；
三、将加热炉中出来的机筒输送至离心部进行离心，使熔融状态的耐磨层更均匀地附着于机筒的内周壁上；
四、将离心后的机筒输送至机筒保温部而对机筒进行回火处理，机筒在机筒保温部回火处理，使机筒内的温度逐渐下降；从机筒保温部取出即完成机筒耐磨层的制作。
9.根据权利要求8所述的镍基合金粉末，其特征在于：步骤三中所述离心部使用的离心力为60～120g。
10.根据权利要求8所述的镍基合金粉末，其特征在于：步骤二中机筒前后两端不固定地设置在加热炉的驱动机构上，所述驱动机构使机筒径向转动同时保持机筒轴向来回移动，驱动机构包括能向前和向后输送机筒的驱动辊以及与机筒侧壁相联动而驱动机筒相对驱动辊转动的转动机构，所述驱动辊平铺在加热炉内腔中，驱动辊转动时利用摩擦力使机筒保持轴向来回移动，每个驱动辊的中部相同位置均设置有环形的限位凹部，机筒架置在所述的限位凹部中而机筒的侧壁与转动机构相联动。
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