[發明專利]一種無鈷鎳基合金

無效

• 申請號: 201010179986.5
• 申請日: 2010-05-24
• 公開（公告）號: CN101838758A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 劉雙;傅戈雁;張宗列;陸建東;魏宏璞
• 申請（專利權）人: 蘇州大學;中核蘇閥科技實業股份有限公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C23C24/10;B23K26/34;B22F9/04
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明屬于合金材料領域，涉及一種無鈷鎳基合金，具體涉及一種應用于核電閥門密封面強化涂層的無鈷鎳基合金。

背景技術

閥門在機械產品中占有相當大的比重，尤其是在核電、火電、石化、冶金等行業中，閥門更是起著關鍵作用，用量非常大。隨著科學技術的進步，近年來國內外各閥門行業用閥，在向高參數，如大尺寸、耐高溫高壓、耐強腐蝕強摩擦、高可靠性和高壽命方向發展。

高參數閥門的使用條件相當苛刻，而所要求的安全性和可靠性又非常高。例如對核級閥門，要求其綜合使用壽命達40年以上(第三代壓水堆核電站的核級閥門使用壽命要求60年)。據統計，核電等行業典型閥門最常見的故障類型為內、外泄漏和密封面損壞。閥門密封面的質量，包括耐磨性、耐蝕性、耐高溫等綜合性能直接影響到閥門的可靠性和使用壽命。

迄今為止，核閥密封面堆焊材料一般均為含鈷合金，如Stellite06或Stellite21等。Stellite鈷基合金具有良好的高溫性能、極好的低摩擦和抗磨損特性、優異的耐熱腐蝕性及耐熱疲勞性能，特別是在熱態下具有優越的耐擦傷性能，因而常用來堆焊臨界或超臨界參數的蒸汽閥門，以及堆焊使用條件比較惡劣，抗磨損、抗腐蝕性能要求較高的閥門密封面。然而，由于鈷基合金價格昂貴，且我國鈷資源缺乏，我國科技工作者一直都在尋求鈷基合金的替代品。另外，對于在核環境下工作的閥門，鈷基合金凸現出一個很大的缺陷：由鈷基合金磨損和腐蝕碎片中的Co-59受到中子照射后激發將形成Co-60同位素，Co-60是半衰期極長的強放射源，在停堆檢修時造成檢修時間的增加和對維修人員的威脅，也會大大增加核燃料屏蔽的難度和成本。

因此需要研究開發一系列具有自主知識產權的、成本相對低廉、制備工藝相對簡單、并且在高溫下具有抗氧化、抗磨損性能的、可以用做核級閥門密封面強化材料的無鈷合金材料。

發明內容

本發明目的是提供一種無鈷鎳基合金粉末組合物以及采用所述無鈷鎳基合金粉末組合物制備核電閥門密封面無鈷鎳基合金涂層的方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種無鈷鎳基合金粉末，所述無鈷鎳基合金粉末的組分及含量為：

碳(C)：1.0～1.2％，

鉻(Cr)：24.0～28.0％，

鎢(W)：4.0～6.0％，

硅(Si)：2.4～2.8％，

鋁(Al)：6.0～10.0％，

鉬(Mo)：4.0～6.0％，

硼(B)：0.8～1.0％，

氧化釔(Y₂O₃)：1.0～5.0％，

其余為鎳(Ni)，上述百分數為重量百分數。

上述技術方案中，所述合金粉末的粒度為200～300目。

采用上述無鈷鎳基合金粉末制備核電閥門密封面無鈷鎳基合金涂層的方法可選用以下兩種中的任一種，

方法一包括以下步驟：

(1)按下述重量百分數配制粉末：碳(C)：1.0～1.2％，鉻(Cr)：24.0～28.0％，鎢(W)：4.0～6.0％，硅(Si)：2.4～2.8％，鋁(Al)：6.0～10.0％，鉬(Mo)：4.0～6.0％，硼(B)：0.8～1.0％，氧化釔(Y₂O₃)：1.0～5.0％，其余為鎳(Ni)，用機械球磨法獲得鎳鉻合金粉末混合物，粉末粒度達到200～300目，并烘干；

(2)用醋酸纖維素作為粘接劑，與上述混合合金粉末調和成糊狀，在核電閥門密封面上涂敷成預鋪涂層，并烘干；

(3)采用功率密度為10⁴～10⁵W/cm²的激光束輻照所述預鋪涂層，同時向熔池吹入惰性氣體-氮氣以避免熔池氧化；所述激光為CO₂氣體激光器產生，激光功率為4KW～6KW，掃描速度為3～6mm/s，光斑直徑為3～5mm；

(4)根據核電閥門密封面強化涂層所需面積大小，采用單道激光掃描或多道搭接激光掃描即可得到鎳鉻合金核電閥門密封面強化涂層。

上述技術方案中，步驟(4)中所述多道搭接的搭接率為50％。

方法二包括以下步驟：