CN1109123C - 一种镍基自熔性合金粉末 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镍基自熔性合金粉末，其化学成分为(重量百分比)：金属陶瓷WC和/或Cr3C2≤50，Cr 12～25，B 1.00～5.00，Si 1.00～5.00，Mo 0.50～8.50，Cu 0.50～6.50，C≤1.50，Fe≤4.50，Y和/或Ce 0.01～1.00，Ni余量。本发明在成分中增加了稀土、Cu、Mo元素，可改变合金粉末的固液相线，加宽涂层的重熔温度，使喷涂的一次重熔厚度达1.6mm以上，且涂层无裂纹、无疏松，与基体形成高强度的冶金结合。该合金粉末流动性较好，有利于喷涂时控制均匀送粉，操作容易。
Description
本发明涉及一种镍基合金，尤其是一种用于热喷涂的镍基自熔合金粉末。
目前，热喷涂技术在工模具的表面改性及修复方面已被广泛应用。镍基自熔合金粉末是热喷涂领域较为常用的一种耐蚀、耐磨材料。英国专利申请GB2145735A公开了一种“用于热喷涂的粉末材料”，是在成分为Cr 18.0～35.0％，Fe 0.1～25％，B 0.5～4.5％，Si0.5～5.5％，C 0.01～2.0％，Mo 0～15.0％，Nb 0～2.0％，其余为Ni的镍基自熔合金中加入金属碳化物如WC粉末，以提高涂层的耐蚀性，同时通过提高合金中Cr含量改善涂层的延展性，保持涂层的硬度。该涂层用于解决化工厂螺旋固液分离机的耐蚀问题。在喷涂工艺中，由于镍基自熔性合金材料有一定的裂纹敏感性，喷涂时的一次重熔厚度一般较难大于1.2mm，否则，涂层表面因热收缩会产生裂纹，涂层内部重熔不充分产生疏松或孔隙，涂层与基体很难达到理想的冶金结合，从而涂层起不到表面改性作用。如果需要提高涂层厚度，只能反复进行喷涂和重熔过程，不仅提高了工作强度和难度，且不适于壁薄、加热时容易变形、表面精度要求高的大型基体，现有技术中对于这方面的内容没有报道。
本发明的目的是得到一种镍基自熔合金粉末，可在热喷涂时一次形成较厚的涂层。
为实现上述目的，本发明提出的技术解决方案为：
一种镍基自熔性合金粉末，其化学成分为(重量百分比)：金属陶瓷WC和/或Cr3C2≤50，Cr 12～25，B 1.00～5.00，Si 1.00～5.00，Mo 0.50～8.50，Cu 0.50～6.50，C≤1.50，Fe≤4.50，Y和/或Ce 0.01～1.00，Ni余量。
为进一步实现本发明的目的，该合金粉末的化学成分为(重量百分比)：金属陶瓷WC和/或Cr3C2 18～35，Cr 16.50～17.50，B3.50～4.00，Si 3.50～4.00，Mo 1.50～3.50，Cu 1.50～3.50，C≤0.50，Fe≤2.50，Y和/或Ce 0.05～0.16，Ni余量。
下面对本发明做进一步详细叙述。
该合金粉末应满足导电、耐磨、耐蚀性能的要求，与基体金属有良好的润湿性，因此一般是以Ni为主相，添加适量合金元素，以提高其耐蚀性、耐磨性和导电性。同时，要求粉末的流动性好，易于控制送粉量；涂层与基体的膨胀系数差距小，以满足喷涂工艺对粉末的要求。
本发明得到的合金粉末化学成分为(重量％)：金属陶瓷WC或Cr3C2≤50，Cr 12～25，B 1.00～5.00，Si 1.00～5.00，Mo 0.50～8.50，Cu 0.50～6.50，C≤1.50，Fe≤4.50，Y或Ce 0.01～1.00，Ni余量。
下面分别介绍各个合金元素的作用：
Cr：12～25，(重量％，以下同)，促进涂层的钝化并使涂层保持稳定的钝态，提高涂层的耐氧化性介质、酸性氯化物介质和耐局部腐蚀的性能。
B：1.00～5.00，Si：1.00～5.00，提高喷涂后金属的流动性，使涂层具有可重熔性，太高会造成涂层疏松。
Mo：0.50～8.50，细化晶粒，有利于提高涂层的耐还原性介质的腐蚀性能和耐点腐蚀、耐缝隙腐蚀的性能。
Cu：0.50～6.50，提高涂层导电性，小于0.5，导电性下降，大于6.50，影响喷涂效果，并影响耐蚀性。
当加入Cu和Mo复合合金化时，效果更加突出，同时，这两种元素能够起到提高固液相线温度区间的作用，但随着合金中Cu、Mo含量提高大于7％后，喷涂后涂层表面孔隙度增大，导致在pH＝1.2～1.3时耐蚀性下降的趋势。
C≤1.50，Fe≤4.50，为杂质元素，过高使耐蚀性下降。
Y或Ce：0.01～1.00，为稀土元素，能净化和降低金属材料中有害元素的危害，包括脱氧、脱硫、消除或降低金属材料中微量低熔点金属的危害，能稳定合金中的氢、降低氢的危害，稀土元素与多数合金元素相互增加溶解度有利于合金化及微合金化，因此可以改变金属材料的冶金性能和耐蚀性能。
同时，增加稀土元素明显起到球团化粉末颗粒的作用，并提高粉末的流动性，表1给出了增加稀土元素后对流动性的改善结果，这样喷涂时送粉量易于均匀控制，有利于各种喷涂工艺的操作实施，提高涂层的均匀性，使涂层的热收缩应力减小，涂层的裂纹敏感性降低，形成性能良好的较厚涂层。
实验表明，选择稀土Y或Ce作为添加剂较为有利，添加量过大，＞1.00，则耐蚀性下降。
金属陶瓷WC或Cr3C2≤50，为进一步改善涂层的耐磨性，在不影响耐蚀性的前提下适量添加Ni基或Co基金属陶瓷材料WC或Cr3C2，该类陶瓷材料硬度高，耐磨性好，与合金成分能够形成较好的溶和，在合金中形成硬粒支点，提高涂层的耐磨性。
下面介绍本发明的实施例。
本实施例的化学成分如表2所示。
将上述成分的原料在感应炉中进行合金冶炼，采用气喷水冷雾化工艺制造喷涂粉末，即以高压氮气为雾化介质，高速氮气从环缝式喷嘴喷出，作用于漏包底部小孔流出的熔融金属上，迅速将熔融金属流粉碎成粉末，雾化了的粉末在水雾中迅速冷却，得到的粉末经干燥、筛分成为最终产品。
本实施例是对导电辊进行等离子修复喷涂，将辊体加装在转床上使之处于旋转状态，喷枪移动采用机械自行走方式，当辊体预热到规定温度即可进行喷涂，其热喷涂基本工艺参数如表3所示，得到涂层的一次重熔厚度可达1.6mm以上。
本发明由于在成分中增加了稀土、Cu、Mo元素，改变了粉末的固液相线，加宽了涂层的重熔温度，使喷涂的一次重熔厚度可达1.6mm以上，且涂层无裂纹、无疏松，与基体形成高强度的冶金结合。本发明得到的自熔性合金粉末流动性较好，有利于喷涂时控制均匀送粉，操作容易。
表1
| 合金粉末 | 流动性测试结果 (秒) | |||
| 1 | 2 | 3 | ||
| 对比例1 | METCO31C-NS | 21.88 | 20.65 | 20.51 |
| 对比例2 | G116 | 有堵塞现象 | 有堵塞现象 | 有堵塞现象 |
| 本发明 | 18.15 | 17.96 | 17.84 | |
注：
1.实验条件：粉末50克，120℃干燥二小时，流量杯口径Φ2.5mm。
2.三种粉末颗粒大小范围相等，且均为Ni基自熔性合金粉末。
表2
| 成分 | Cr | Fe | Mo | Cu | Si | B | C | Re | WC | Ni |
| 含量 | 15.95 | 3.85 | 2.54 | 2.48 | 3.40 | 3.12 | 0.86 | 0.12 | 25 | 基体 |
表3
| 气体压力 | 主气(Ar)二次气(H2) | 0.5(MPa)0.4(MPa) |
| 气体流速 | 主气二次气载气(Ar) | 60(l/mm)10(l/mm)8(l/mm) |
| 等离子弧 | 弧电流弧电压 | 700(A)60(V) |
| 喷涂距离 | 100(mm) | |
| 送粉量 | 50(g/mm) | |
| 粉末粒度 | -106～+45(μm) | |
| 辊体转速 | 20(rpm) |
Claims (2)
1.一种镍基自熔性合金粉末，其特征在于：化学成分为：金属陶瓷WC和/或Cr3C218～35％，Cr 12～25％，B 1.00～5.00％，Si1.00～5.00％，Mo 0.50～8.50％，Cu 0.50～6.50％，C≤1.50％，Fe≤4.50％，Y和/或Ce 0.01～1.00％，Ni余量。
2.根据权利要求1中所述的镍基自熔性合金粉末，其特征在于：化学成分为：金属陶瓷WC和/或Cr3C2 18～35％，Cr 16.50～17.50％，B 3.50～4.00％，Si 3.50～4.00％，Mo 1.50～3.50％，Cu1.50～3.50％，C≤0.50％，Fe≤2.50％，Y和/或Ce 0.05～0.16％，Ni余量。
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1998
- 1998-05-29 CN CN98102189A patent/CN1109123C/zh not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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|---|---|
| CN1203960A (zh) | 1999-01-06 |
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