[發明專利]一種高強度Co-CaO鈷合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201711262519.7
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN108220722A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 劉威
• 申請（專利權）人: 佛山杰致信息科技有限公司
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/02;C22C1/06;C22F1/06
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 黃冠華

本發明屬于金屬材料技術領域，涉及一種高強度Co?CaO鈷合金及其制備方法。該合金通過向Co鈷合金中加入一定質量的CaO，進行精煉、鑄造、均勻化處理和塑性變形而得到。本發明所得的合金不但細化了鑄態晶粒，而且形成了具有高溫穩定性的強化相，起到強化作用，且塑性變形時新生成的高溫穩定強化相促進了再結晶，使得Co?CaO合金具有較優良的力學性能，在延伸率保持基本不變的情況下，抗拉強度大大提高。

技術領域

本發明屬于本發明屬于金屬材料技術領域，具體涉及一種鈷合金及其制備方法，尤其涉及一種高強度Co-CaO鈷合金及其制備方法。

背景技術

鈷(Co)合金具有密度低、來源廣、比強度和比剛度高等優點，被譽為“21世紀的綠色工程材料”。在鑄造鈷合金中，鎢鈷合金由于成本低、易于鑄造和加工，以及良好的綜合性能等優點，是目前應用最廣的鑄造鈷合金體系之一。目前限制鈷合金的一大難題在于強度偏低，不能滿足工程應用的要求。因此，開發新型高強度鈷合金具有非常重要的價值。傳統的鈷合金屈服強度有較大改善，但其延伸率和抗拉伸強度的改善極為有限，且其用于改性的材料成本較高，不利于工業化生產。

發明內容

為解決現有技術存在的鈷合金材料性能不足、改性成本比較高、效果不夠顯著等缺陷，本發明提供一種高強度Co-CaO鈷合金及其制備方法。本發明所用改性原料成本較低，改性后的鈷合金延展性好，且抗拉強度大大增強，具有較好的力學性能。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種高強度Co-CaO鈷合金，按重量百分比計，其含有以下的組分：CaO 0～1％，Co 2.5～3.5％，Sb0.15～0.5％，Zn 0.6～1.4％，Cu＜0.02％，Fe＜0.02％，Ni＜0.02％，余量為Mg，所述Co-CaO合金還可以包含不可避免的雜質。所述Co-CaO鈷合金通過熔煉工藝和塑性變形工藝制備得到。做為優選的技術方案，所述鈷合金中CaO的含量不為0。

本發明的另一方面，提供上述高強度Co-CaO鈷合金的制備方法，分為熔煉工藝、塑性變形工藝階段，所述熔煉工藝包括加料、精煉、鑄造和均勻化處理，優選加料前還包括烘料工藝。所述制備方法具體包括以下步驟：

1)烘料：將Co商用鈷合金和CaO分別烘干；

2)加料：將烘干后的Co鈷合金加熱熔化，得到鈷液；將鈷液繼續加熱至700-740℃，并保持溫度恒定，將CaO壓入鈷液中，并攪拌；

3)精煉：將精煉劑均勻撒在步驟2)所得的鈷液上，攪拌得到熔體；

4)鑄造：將步驟3)中所得熔體溫度控制在700-740℃，保溫一定時間后，去除表面浮渣并澆鑄合金錠；

5)均勻化處理：將上述合金錠保溫處理后空冷；

6)塑性變形：將步驟5)所得合金錠進行塑性變形，得到目標Co-CaO鈷合金。

其中，所述步驟1)中的Co鈷合金為符合組分配比的商用鈷合金鑄錠，按重量百分比計，其包含以下的組分：Co 2.5-3.5％，Sb0.15-0.5％，Zn 0.6-1.4％，各自含量均小于0.02％的Cu、Fe、Ni，余量為Mg，還可以包含不可避免的雜質。

優選，所述烘料溫度為180-250℃，烘料時間為3小時以上。步驟1)中所述CaO為粉末狀，其中CaO的質量百分比為98％以上。所述步驟2)中，優選采用電阻坩堝爐來加熱融化；所述CaO優選使用鋁箔包裹，再用不銹鋼鐘罩將其壓入鈷液中，保證CaO與鈷液內部充分接觸，更好的融入鈷液中。

其中，步驟3)中所述精煉劑，按照質量百分比計，由下列組分組成：30-50％氯化鈷、15-5％氯化鈉、15-25％氯化鉀、2-7％氯化鈣、3-7％氯化鋇、5-15％碳酸鈰、5-15％四硼酸鉀。優選，所述精煉劑用量為鈷合金原料質量的0.5-5％。