專利名稱：一種新型耐磨鎳基堆焊合金粉末的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是表面防護(hù)的涂層金屬合金粉，特別適用于汽車排氣閥密封面堆焊用的鎳基合金粉。
背景技術(shù)：
目前現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)汽車、機(jī)車排氣閥密封面堆焊常用的是Stellitel6號(hào)鈷基合金粉末(簡(jiǎn)稱Ste6號(hào)或鈷基6號(hào)),汽車排氣閥密封面要求耐高溫、耐磨性能,而鈷基合金粉末屬于耐高溫、耐磨材料，國(guó)際公認(rèn)的Stellitel6號(hào)鈷基合金粉末,具有較好的耐高溫、耐磨的綜合性能。但我國(guó)由于鈷原料缺乏，價(jià)格昂貴，限制了其使用，工礦企業(yè)十分渴望出現(xiàn)一種價(jià)廉優(yōu)質(zhì)的具有耐高溫耐磨并且抗熱沖擊性能高的材料替代鈷基合金粉末。發(fā)明的內(nèi)容 基于市場(chǎng)需求，提供一種新型鎳基合金粉末替代鈷基合金粉末，具有Stellitel6號(hào)鈷基合金粉末耐高溫耐磨損性能，且具有優(yōu)異的抗熱沖擊性。本發(fā)明技術(shù)方案是一種新型耐磨鎳基堆焊合金粉末，所述合金粉末包含按重量百分比計(jì)為25%-28%的Cr、4% -6. 5%的Mo、8% -20%的Fe、最高不超過(guò)2. 5%的Si、最高不超過(guò)2%的B、0. 65% -0.8%的C，余量為Ni，其中Cr與Mo的重量比值為4. 3 ;其中該合金粉末中，按重量計(jì)，C量占Cr加上Mo兩者總量的0. 022 ;優(yōu)選地Fe量為10% -15%。上述合金粉末優(yōu)選地包含按重量百分比計(jì)為25%-27%的Cr、5. 5%-6. 5%的Mo、10% -15%的 FeU. 5% -2. 5%的 SiU. 5% -2%的 B、0. 65% -0. 75%的 C，余量為 Ni。上述所使用的Cr、Mo、C、Fe、Si、C、Ni均為市售工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。本發(fā)明的合金粉末是以鎳為基體，加入Cr、Mo、Fe等元素是不可或缺的。鉻、鑰的加入主要是達(dá)到固溶強(qiáng)化作用，增強(qiáng)其抗高溫氧化能力和熱強(qiáng)性。過(guò)量的鉻鑰又能與C生成碳化物，硬質(zhì)相彌散分布在固溶強(qiáng)化的基體中，提高硬度，增強(qiáng)耐磨損性，特別是Mo的碳化物彌散固溶強(qiáng)化作用顯著。由于鑰有抑制碳化物聚合的作用，可達(dá)到微細(xì)化均勻化分布，使合金組織穩(wěn)定，高溫硬度的均衡作用，因此Cr、Mo、C的加入量對(duì)合金性能影響很大。本發(fā)明鎳基合金在試驗(yàn)中確立了 Cr與Mo最佳比例、Cr+Mo與C最佳比例是保證本發(fā)明鎳基合金耐高溫耐磨損性最佳效果，發(fā)揮了 Cr、Mo、C之間最佳加入量的有益作用。Fe的加入一般認(rèn)為易使合金脆化，降低高溫硬度，降低耐蝕性，在鎳鈷合金中通常是被限制的，一般都限定不超過(guò)5%為好。本發(fā)明基于氣門(mén)工作特點(diǎn)而改善氣門(mén)的抗熱沖擊疲勞性能，大膽引用了 Fe的加入，在5% —20%范圍進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)Fe加入按重量百分比計(jì)10% —15%對(duì)高溫?zé)釓?qiáng)性，高溫硬度值沒(méi)有影響，而對(duì)重復(fù)熱沖擊性有優(yōu)異的抵抗力。Fe加入量小于10%則效果不明顯，F(xiàn)e加入量大于15%則明顯降低高溫硬度。本發(fā)明確定Fe加入量為10% —15%是本發(fā)明的顯著特點(diǎn)之一，是技術(shù)突破的最大亮點(diǎn)。另本發(fā)明鎳基合金在試驗(yàn)中，探討W和Mo的作用。W和Mo均為熱強(qiáng)元素，而且W比Mo價(jià)格低，但是W的碳化物粗大，分布不均勻，易造成涂層硬度不均，而Mo的碳化物微細(xì)且彌散分布，涂層硬度值十分均勻。因此本發(fā)明使用Mo，并確定引用Mo含量為按重量百分比計(jì)5. 5% —6. 5%為最佳量，這是本發(fā)明技術(shù)突破又一個(gè)亮點(diǎn)。B、Si元素的加入是改善本發(fā)明合金的自溶性和潤(rùn)濕性，保證本發(fā)明鎳基合金粉末焊層致密無(wú)氣孔夾渣等缺陷。通過(guò)Cr、Mo、Fe、B、Si、C的成份控制，使本發(fā)明鎳基合金粉末具有較適宜的焊層硬度值和高溫工作性能，同時(shí)大大降低了成本。本發(fā)明采用高純氮?dú)鈿忪F化法制備而成，所制得合金粉末表現(xiàn)為銀灰色，90%以上為球形顆粒，粉末流動(dòng)性(S/50g)為13. 5秒，松裝密度為4. 7g/cm3。本發(fā)明除了可以用于汽車機(jī)車排氣閥密封面堆焊用，還可用于制備焊絲、焊條用。因此，綜上所述本發(fā)明的有益效果是(I)成本低。本發(fā)明的鎳基合金粉末價(jià)格相當(dāng)于鈷基合金粉末的價(jià)格1/3。
(2)綜合技術(shù)性能好耐高溫、耐磨損性，接近于鈷基6號(hào)，而抗高溫抗震抗沖擊性大、優(yōu)于鈷基6號(hào)。本發(fā)明鎳基合金粉末與鈷基6號(hào)相比，采用同樣的等離子弧堆焊工藝加工后的焊層在磨損試驗(yàn)中體積損失(mm3)相同，做反復(fù)熱交變?cè)囼?yàn)中鈷基6號(hào)出現(xiàn)微裂紋，而本發(fā)明的鎳基合金粉末未發(fā)現(xiàn)熱疲勞裂紋(同等時(shí)間內(nèi))而且常溫硬度高溫硬度值均基本接近。(3)工藝性好本發(fā)明鎳基合金與鈷基6號(hào)合金采用等離子弧堆焊后焊層表面的平整性、光亮性均好于鈷基合金。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I一種新型耐磨鎳基堆焊合金粉末，該合金粉末按重量百分比計(jì)，有如下組份Cr24%,Mo5. 5%,FelO%,Si I. 5% B 1% CO. 65%、余量為Ni ;采用高純氮?dú)鈿忪F化法制備而成，所制得合金粉末表現(xiàn)為銀灰色，90%以上為球形顆粒，粉末流動(dòng)性(S/50g)為13. 5秒，松裝密度為4. 7g/cm3。使用中，其常溫硬度值為41. 5HRC。實(shí)施例2一種新型耐磨鎳基堆焊合金粉末，該合金粉末按重量百分比計(jì)，有如下組份Cr26. 5%, Mo 6. 0%, Fe 13. 0%, Si 2. 0%, B I. 5%, C 0. 7%、余量為 Ni ;本發(fā)明采用高純氮?dú)鈿忪F化法制備而成，所制得合金粉末表現(xiàn)為銀灰色，90%以上為球形顆粒，粉末流動(dòng)性(S/50g)為13. 5秒，松裝密度為4. 7g/cm3。使用中，其常溫硬度值為42. 5HRC。實(shí)施例3一種新型耐磨鎳基堆焊合金粉末，該合金粉末按重量百分比計(jì)，有如下組份Cr28. 0% Mo 6. 5% Fe 15. 0% Si 2. 5%, B 2%, C 0. 76%、余量為 Ni ;本發(fā)明采用高純氮?dú)鈿忪F化法制備而成，所制得合金粉末表現(xiàn)為銀灰色，90%以上為球形顆粒，粉末流動(dòng)性(S/50g)為13. 5秒，松裝密度為4. 7g/cm3。使用中，其常溫硬度值44HRC。與鈷基Stellitel6號(hào)性能對(duì)比將本發(fā)明實(shí)施例與鈷基Stellitel6號(hào)(簡(jiǎn)稱Ste6號(hào)或鈷基6號(hào))做如下性能實(shí)驗(yàn)對(duì)比，可看到本發(fā)明綜合技術(shù)性能好耐高溫、耐磨損性，接近于鈷基Stellitel6號(hào)，而抗高溫抗震抗沖擊性大優(yōu)于鈷基6號(hào)，同時(shí)在做反復(fù)熱交變?cè)囼?yàn)中Ste6號(hào)合金粉末出現(xiàn)微裂紋，而本發(fā)明的鎳基合金粉末未發(fā)現(xiàn)熱疲勞裂紋(同等時(shí)間內(nèi))而且常溫硬度高溫硬度值均基本接近；本發(fā)明鎳基合金與鈷基6號(hào)合金采用等離子弧堆焊后焊層表面的平整性、光亮性均好于鈷基合金。以下分別為高溫硬度值對(duì)比、常溫硬度值對(duì)比、腐蝕率比較、耐磨損比較表。I、高溫硬度值對(duì)比(HRC)，試樣均采用等離子弧焊
權(quán)利要求
1.一種新型耐磨鎳基堆焊合金粉末，其特征在于所述合金粉末包含按重量百分比計(jì)為25% -28%的Cr、4% -6. 5%的Mo、8% -20%的Fe、最高不超過(guò)2. 5%的Si、最高不超過(guò)2%的B、0. 65% -0.8%的C，余量為Ni，其中Cr與Mo的重量比值為4.3。
2.如權(quán)利要求I所述合金粉末，其中按重量計(jì)，C量占Cr加上Mo兩者總量的0.022。
3.如權(quán)利要求I或2任一項(xiàng)所述合金粉末，其中按重量百分比計(jì)包含F(xiàn)e量為10% -15%。
4.如權(quán)利要求I或2任一項(xiàng)所述合金粉末，其中優(yōu)選地包含按重量百分比計(jì)為25% -27% 的 Cr、5. 5% -6. 5% 的 Mo、10% -15% 的 Fe、I. 5% -2. 5% 的 Si、I. 5% -2% 的 B、.0.65 % -0. 75 % 的 C，余量為 Ni。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新型耐磨鎳基堆焊合金粉末，所述合金粉末包含按重量百分比計(jì)為25％-28％的Cr、4％-6.5％的Mo、8％-20％的Fe、最高不超過(guò)2.5％的Si、最高不超過(guò)2％的B、0.65％-0.8％的C、余量為Ni，其有益效果為成本低、綜合技術(shù)性能好，耐高溫、耐磨損性，接近于鈷基6號(hào)，而抗高溫抗震抗沖擊性大、優(yōu)于鈷基6號(hào)；工藝性好，采用等離子弧堆焊后焊層表面的平整性、光亮性均好于鈷基合金。
文檔編號(hào)B23K35/30GK102672368SQ201210167989
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者錢(qián)鑄 申請(qǐng)人:天津市北方涂層材料有限公司