CN116060826A - 一种NiCr44Ti焊丝及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种NiCr44Ti焊丝，所述焊丝的组成元素及各成分的重量百分比含量为：C≤0.1％；Mn：5‑9.5％；Si≤1％；Fe≤10％；Ta：1‑2.5％；S≤0.015％；P≤0.03％；Cu≤0.5％；Cr：13‑17％；Ti≤1％；余量为Ni。本发明的NiCr44Ti焊丝由于加入钛，钛合金有好的耐热强度、低温韧性和断裂韧性，可塑性好，使得NiCr44Ti焊丝在加工过程中不易断裂，并保证焊丝的焊接性能；钛有良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度的优良性能，使得NiCr44Ti焊丝可满足在多种特殊环境下的管道的焊接需求；在熔炼、精炼，制备Ti和Ta时，都采用真空状态，避免Ti和Ta被氧化；在制备Ti和Ta的过程中，均加入硫酸进行除杂，可提高Ti和Ta的纯度。

Description

一种NiCr44Ti焊丝及其生产工艺
技术领域
本发明涉及特种合金焊丝技术领域，特别是涉及一种NiCr44Ti焊丝及其生产工艺。
背景技术
焊丝是作为填充金属或同时作为导电用的金属丝焊接材料,在气焊和钨极气体保护电弧焊时，焊丝用作填充金属,在埋弧焊、电渣焊和其他熔化极气体保护电弧焊时，焊丝既是填充金属，同时焊丝也是导电电极,焊丝的表面不涂防氧化作用的焊剂；管道在工作时会处于高温、重腐蚀或者液体持续冲刷的环境，管道与管道之间的焊接与修复需要用到焊丝。
现有的NiCr44焊丝，除了焊丝本身的焊接性能和成材率，还具有抗高温氧化性能，但是其可塑性较差，在加工过程中有可能出现断裂，同时耐冲蚀耐腐蚀性较差，基本都不能满足这种特殊应用环境下的管道的焊接需求。
发明内容
针对上述具体应用中的问题，本发明的目的是提供一种NiCr44Ti焊丝及其生产工艺。
为达到本发明的目的，本发明提出一种NiCr44Ti焊丝，其特征在于，所述焊丝的组成元素及各成分的重量百分比含量为：C≤0.1％；Mn：5-9.5％；Si≤1％；Fe≤10％；Ta：1-2.5％；S≤0.015％；P≤0.03％；Cu≤0.5％；Cr：13-17％；Ti≤ 1％；余量为Ni。
优选的，所述焊丝的组成元素及各成分的重量百分比含量为：C：0.08％； Mn：7.9％；Si：0.9％；Fe:8％；Ta：2.3％；S:0.009％；P:0.015％；Cu:0.45％；Cr: 14％；Ti：0.7％；余量为Ni。
本发明还提出上述的NiCr44Ti焊丝的生产工艺，该生产工艺包括以下步骤：
熔炼：根据成分与百分比加入C、Mn、Si、Fe、S、P、Cu、Cr、Ni等原料，温度：1360℃-1560℃，时长：≥80分钟，真空熔炼；
精炼：同时加入Ta和Ti，温度:1800-1900℃,时长：≥40分钟，真空精炼；
锻造：采用热锻，锻造时加热温度为1170-1270℃；
热轧：开轧温度：1160℃，终轧温度：960℃；
退火：退火温度：1060℃
拉拔：线材经冷却后进行拉拔，采用冷拉，得到φ1.55-1.62mm的焊丝；
优选的，在精炼一步骤中，加入原料Ta前，Ta的制取步骤如下：
分离：将钽铌铁矿的精矿用氢氟酸和硫酸分解，钽和铌呈氟钽酸和氟铌酸溶于浸出液中；
萃取：加入甲基异丁基酮，得到含钽铌的有机相洗液和萃余液合并；
反萃取：加入稀硫酸溶液，反萃取铌得到含钽的有机相；
反萃取：加入水，含钽的有机相用水反萃取就得到氟钽酸溶液；
反应：加入氯化钾，氟钽酸与氯化钾反应生成氟钽酸钾；
钠热还原：在惰性气氛下加入金属钠，温度：900℃，钠与氟钽酸钾反应生成钽，反应容器为不锈钢罐。
优选的，在第一次萃取加入甲基异丁基酮后，会有铁、锰、钛、钨、硅等伴生元素也溶于浸出液中，然后加入硫酸溶液，可洗涤有机相中的微量杂质。
优选的，在精炼一步骤中，加入原料Ti前，Ti的制取步骤如下：
研磨：对钛铁矿进行研磨粉碎；
初步反应：加入浓硫酸，硫酸分解钛铁矿制取二氧化钛；
热还原：加入炭粉，加热至1000～1100K，然后再通入氯化，生成的TiCl4；
冷凝：通过蒸冷凝；
还原：加入镁，在1070K的温度下，用熔融的镁在氩气中与TiCl4反应生成海绵钛。
优选的，在初步反应加入硫酸后，会产生杂质Fe2(SO4)3，可加入铁屑，将 Fe3+还原为Fe2+，然后将溶液冷却至273K以下，使得FeSO4·7H2O(绿矾)作为副产品结晶析出。
与现有技术相比，本发明的NiCr44Ti焊丝由于加入钛，钛合金有好的耐热强度、低温韧性和断裂韧性，可塑性好，使得NiCr44Ti焊丝在加工过程中不易断裂，并保证焊丝的焊接性能；钛有良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度的优良性能，使得NiCr44Ti焊丝可满足在多种特殊环境下的管道的焊接需求；在熔炼、精炼，制备Ti和Ta时，都采用真空状态，避免Ti和Ta 被氧化；在制备Ti和Ta的过程中，均加入硫酸进行除杂，可提高Ti和Ta的纯度。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
实施例一：
本实施例的NiCr44Ti焊丝，各成分的重量百分比含量为：C：0.08％；Mn： 7.9％；Si：0.9％；Fe:8％；Ta：2.3％；S:0.009％；P:0.015％；Cu:0.45％；Cr:14％； Ti：0.7％；余量为Ni。
实施例二：
本实施例的NiCr44Ti焊丝，各成分的重量百分比含量为：C：0.06％；Mn： 8.8％；Si：0.6％；Fe:8.7％；Ta:1.6％；S:0.011％；P:0.009％；Cu:0.37％；Cr：16％；Ti：0.6％；余量为Ni。
实施例三：
本实施例的NiCr44Ti焊丝，各成分的重量百分比含量为：C：0.09％；Mn： 8.2％；Si：0.53％；Fe:7.2％；Ta:2.1％；S:0.004％；P:0.012％；Cu:0.41％；Cr： 15.5％；Ti：0.78％；余量为Ni。
实施例四：
本实施例的NiCr44Ti焊丝，各成分的重量百分比含量为：C：0.07％；Mn： 7.4％；Si：0.55％；Fe:6.2％；Ta:2.4％；S:0.005％；P:0.022％；Cu:0.47％；Cr： 16.5％；Ti：0.9％；余量为Ni。
本发明还提出上述的NiCr44Ti焊丝的生产工艺，该生产工艺包括以下步骤：
熔炼：根据成分与百分比加入C、Mn、Si、Fe、S、P、Cu、Cr、Ni等原料，温度：1360℃-1560℃，时长：≥80分钟，真空熔炼；
精炼：同时加入Ta和Ti，温度:1800-1900℃,时长：≥40分钟，真空精炼；
锻造：采用热锻，锻造时加热温度为1170-1270℃；
热轧：开轧温度：1160℃，终轧温度：960℃；
退火：退火温度：1060℃
拉拔：线材经冷却后进行拉拔，采用冷拉，得到φ1.55-1.62mm的焊丝；
在精炼一步骤中，加入原料Ta前，Ta的制取步骤如下：
分离：将钽铌铁矿的精矿用氢氟酸和硫酸分解，钽和铌呈氟钽酸和氟铌酸溶于浸出液中；
萃取：加入甲基异丁基酮，得到含钽铌的有机相洗液和萃余液合并；
反萃取：加入稀硫酸溶液，反萃取铌得到含钽的有机相；
反萃取：加入水，含钽的有机相用水反萃取就得到氟钽酸溶液；
反应：加入氯化钾，氟钽酸与氯化钾反应生成氟钽酸钾；
钠热还原：在惰性气氛下加入金属钠，温度：900℃，钠与氟钽酸钾反应生成钽，反应容器为不锈钢罐。
在第一次萃取加入甲基异丁基酮后，会有铁、锰、钛、钨、硅等伴生元素也溶于浸出液中，然后加入硫酸溶液，可洗涤有机相中的微量杂质。
在精炼一步骤中，加入原料Ti前，Ti的制取步骤如下：
研磨：对钛铁矿进行研磨粉碎；
初步反应：加入浓硫酸，硫酸分解钛铁矿制取二氧化钛；
热还原：加入炭粉，加热至1000～1100K，然后再通入氯化，生成的TiCl4；
冷凝：通过蒸冷凝；
还原：加入镁，在1070K的温度下，用熔融的镁在氩气中与TiCl4反应生成海绵钛。
在初步反应加入硫酸后，会产生杂质Fe2(SO4)3，可加入铁屑，将Fe3+还原为Fe2+，然后将溶液冷却至273K以下，使得FeSO4·7H2O(绿矾)作为副产品结晶析出。
NiCr44Ti焊丝中各化学元素对焊丝的性能影响如下：
(1)Ni的作用：镍硬而有延展性，故能够高度磨光，镍不溶于水，常温下在潮湿空气中表面形成致密的氧化膜，能阻止本体金属继续氧化，稳定性好。
(2)Cr的作用：铬具有延展性，具有很高的耐腐蚀性，在空气中，即便是在赤热的状态下，氧化也很慢，不溶于水，镀在金属上可起保护作用。
(3)Ta元素：钽富有延展性，可以拉成细丝式制薄箔，其热膨胀系数很小，钽有非常出色的化学性质，具有极高的抗腐蚀性，可使得NiCr44Ti焊丝可满足在多种特殊环境下的管道的焊接需求。
(4)Ti元素：钛的塑性好，使得NiCr44Ti焊丝在加工过程中不易断裂，并保证焊丝的焊接性能；有良好的抗腐蚀性能，不受大气和海水的影响，在常温下，不会被7％以下盐酸、5％以下硫酸、硝酸、王水或稀碱溶液所腐蚀，使得 NiCr44Ti焊丝可满足在多种特殊环境下的管道的焊接需求。
本发明的NiCr44Ti焊丝由于加入钛，钛合金有好的耐热强度、低温韧性和断裂韧性，可塑性好，使得NiCr44Ti焊丝在加工过程中不易断裂，并保证焊丝的焊接性能；钛有良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度的优良性能，使得NiCr44Ti焊丝可满足在多种特殊环境下的管道的焊接需求；在熔炼、精炼，制备Ti和Ta时，都采用真空状态，避免Ti和Ta被氧化；在制备 Ti和Ta的过程中，均加入硫酸进行除杂，可提高Ti和Ta的纯度。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种NiCr44Ti焊丝，其特征在于，所述焊丝的组成元素及各成分的重量百分比含量为：C≤0.1％；Mn：5-9.5％；Si≤1％；Fe≤10％；Ta：1-2.5％；S≤0.015％；P≤0.03％；Cu≤0.5％；Cr：13-17％；Ti≤1％；余量为Ni。
2.根据权利要求1所述的一种NiCr44Ti焊丝，其特征在于，所述焊丝的组成元素及各成分的重量百分比含量为：C：0.08％；Mn：7.9％；Si：0.9％；Fe:8％；Ta：2.3％；S:0.009％；P:0.015％；Cu:0.45％；Cr:14％；Ti：0.7％；余量为Ni。
3.根据权利要求1所述的一种NiCr44Ti焊丝及其生产工艺，其特征在于，所述焊丝的生产工艺包括以下步骤：
熔炼：根据成分与百分比加入C、Mn、Si、Fe、S、P、Cu、Cr、Ni等原料，温度：1360℃-1560℃，时长：≥80分钟，真空熔炼；
精炼：同时加入Ta和Ti，温度:1800-1900℃,时长：≥40分钟，真空精炼；
锻造：采用热锻，锻造时加热温度为1170-1270℃；
热轧：开轧温度：1160℃，终轧温度：960℃；
退火：退火温度：1060℃
拉拔：线材经冷却后进行拉拔，采用冷拉，得到φ1.55-1.62mm的焊丝。
4.根据权利要求3所述的一种NiCr44Ti焊丝及其生产工艺，其特征在于，在精炼一步骤中，加入原料Ta前，Ta的制取步骤如下：
分离：将钽铌铁矿的精矿用氢氟酸和硫酸分解，钽和铌呈氟钽酸和氟铌酸溶于浸出液中；
萃取：加入甲基异丁基酮，得到含钽铌的有机相洗液和萃余液合并；
反萃取：加入稀硫酸溶液，反萃取铌得到含钽的有机相；
反萃取：加入水，含钽的有机相用水反萃取就得到氟钽酸溶液；
反应：加入氯化钾，氟钽酸与氯化钾反应生成氟钽酸钾；
钠热还原：在惰性气氛下加入金属钠，温度：900℃，钠与氟钽酸钾反应生成钽，反应容器为不锈钢罐。
5.根据权利要求4所述的一种NiCr44Ti焊丝及其生产工艺，其特征在于，在第一次萃取加入甲基异丁基酮后，会有铁、锰、钛、钨、硅等伴生元素也溶于浸出液中，然后加入硫酸溶液，可洗涤有机相中的微量杂质。
6.根据权利要求3所述的一种NiCr44Ti焊丝及其生产工艺，其特征在于，在精炼一步骤中，加入原料Ti前，Ti的制取步骤如下：
研磨：对钛铁矿进行研磨粉碎；
初步反应：加入浓硫酸，硫酸分解钛铁矿制取二氧化钛；
热还原：加入炭粉，加热至1000～1100K，然后再通入氯化，生成的TiCl4；
冷凝：通过蒸冷凝；
还原：加入镁，在1070K的温度下，用熔融的镁在氩气中与TiCl4反应生成海绵钛。
7.根据权利要求6所述的一种NiCr44Ti焊丝及其生产工艺，其特征在于，在初步反应加入硫酸后，会产生杂质Fe2(SO4)3，可加入铁屑，将Fe3+还原为Fe2+，然后将溶液冷却至273K以下，使得FeSO4·7H2O(绿矾)作为副产品结晶析出。
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