[發明專利]一種新型耐磨鎳基堆焊合金粉末

無效

• 申請號: 201210167989.6
• 申請日: 2012-05-25
• 公開（公告）號: CN102672368A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 錢鑄
• 申請（專利權）人: 天津市北方涂層材料有限公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 孫春玲

技術領域

本發明涉及的是表面防護的涂層金屬合金粉，特別適用于汽車排氣閥密封面堆焊用的鎳基合金粉。

技術背景

目前現有技術中，對汽車、機車排氣閥密封面堆焊常用的是Stellitel6號鈷基合金粉末（簡稱Ste6號或鈷基6號），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，國際公認的Stellitel6號鈷基合金粉末，具有較好的耐高溫、耐磨的綜合性能。但我國由于鈷原料缺乏，價格昂貴，限制了其使用，工礦企業十分渴望出現一種價廉優質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。

發明的內容

基于市場需求，提供一種新型鎳基合金粉末替代鈷基合金粉末，具有Stellitel6號鈷基合金粉末耐高溫耐磨損性能，且具有優異的抗熱沖擊性。本發明技術方案是：

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為25％-28％的Cr、4％-6.5％的Mo、8％-20％的Fe、最高不超過2.5％的Si、最高不超過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，C量占Cr加上Mo兩者總量的0.022；優選地Fe量為10％-15％。

上述合金粉末優選地包含按重量百分比計為25％-27％的Cr、5.5％-6.5％的Mo、10％-15％的Fe、1.5％-2.5％的Si、1.5％-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均為市售工業級產品。

本發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、鉬的加入主要是達到固溶強化作用，增強其抗高溫氧化能力和熱強性。過量的鉻鉬又能與C生成碳化物，硬質相彌散分布在固溶強化的基體中，提高硬度，增強耐磨損性，特別是Mo的碳化物彌散固溶強化作用顯著。由于鉬有抑制碳化物聚合的作用，可達到微細化均勻化分布，使合金組織穩定，高溫硬度的均衡作用，因此Cr、Mo、C的加入量對合金性能影響很大。本發明鎳基合金在試驗中確立了Cr與Mo最佳比例、Cr+Mo與C最佳比例是保證本發明鎳基合金耐高溫耐磨損性最佳效果，發揮了Cr、Mo、C之間最佳加入量的有益作用。

Fe的加入一般認為易使合金脆化，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5％為好。本發明基于氣門工作特點而改善氣門的抗熱沖擊疲勞性能，大膽引用了Fe的加入，在5％--20％范圍進行測試，發現Fe加入按重量百分比計10％--15％對高溫熱強性，高溫硬度值沒有影響，而對重復熱沖擊性有優異的抵抗力。Fe加入量小于10％則效果不明顯，Fe加入量大于15％則明顯降低高溫硬度。本發明確定Fe加入量為10％--15％是本發明的顯著特點之一，是技術突破的最大亮點。

另本發明鎳基合金在試驗中，探討W和Mo的作用。W和Mo均為熱強元素，而且W比Mo價格低，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的碳化物微細且彌散分布，涂層硬度值十分均勻。因此本發明使用Mo，并確定引用Mo含量為按重量百分比計5.5％--6.5％為最佳量，這是本發明技術突破又一個亮點。

B、Si元素的加入是改善本發明合金的自溶性和潤濕性，保證本發明鎳基合金粉末焊層致密無氣孔夾渣等缺陷。通過Cr、Mo、Fe、B、Si、C的成份控制，使本發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，同時大大降低了成本。

本發明采用高純氮氣氣霧化法制備而成，所制得合金粉末表現為銀灰色，90％以上為球形顆粒，粉末流動性（S/50g）為13.5秒，松裝密度為4.7g/cm³。

本發明除了可以用于汽車機車排氣閥密封面堆焊用，還可用于制備焊絲、焊條用。

因此，綜上所述本發明的有益效果是：

（1）成本低。本發明的鎳基合金粉末價格相當于鈷基合金粉末的價格1/3。

（2）綜合技術性能好：耐高溫、耐磨損性，接近于鈷基6號，而抗高溫抗震抗沖擊性大、優于鈷基6號。本發明鎳基合金粉末與鈷基6號相比，采用同樣的等離子弧堆焊工藝加工后的焊層在磨損試驗中體積損失（mm³）相同，做反復熱交變試驗中鈷基6號出現微裂紋，而本發明的鎳基合金粉末未發現熱疲勞裂紋（同等時間內）而且常溫硬度高溫硬度值均基本接近。

（3）工藝性好：本發明鎳基合金與鈷基6號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。