[發明專利]鎳鉻高電阻電熱合金

有效

• 申請號: 202011359247.4
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112522545B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 武雪婷;張軍;尹鳳先;張興勇
• 申請（專利權）人: 成都先進金屬材料產業技術研究院股份有限公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;H05B3/12
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 羅貴飛

本發明公開了一種鎳鉻高電阻電熱合金，屬于冶金領域。所述鎳鉻高電阻電熱合金，其化學成分按質量百分比為：C≤0.08％，Si0.75?1.60％，Al≤0.50％，Cr20.0?23.0％，Mn0.05?0.10％，Fe≤1.0％，P≤0.020％，S≤0.015％，Ti0.10?0.30％，Co0.20?0.45％，Zr0.05?0.18％，余量為Ni及不可避免雜質；本發明鎳鉻高電阻電熱合金，其線性膨脹系數a×10^?6/℃(20?1000℃)：17.25?17.43，電阻率1.12?1.15uΩ.m，延伸率≥25％，可有效解決現有Cr20Ni80電阻電熱合金物理性能較差，現有技術改善Cr20Ni80電阻電熱合金物理性能成本較高的問題。

技術領域

本發明屬于冶金領域，涉及一種合金材料，具體涉及一種新型鎳鉻高電阻電熱合金。

背景技術

高電阻電熱合金是一種利用材料的電阻產生焦耳熱使電能轉換為熱能的功能性電熱工程合金材料，按照化學成分主要分為Ni-Cr系、Ni-Cr-Fe系和Fe-Cr-Al系合金三大類，廣泛用于冶金、機械、石化、電氣、建筑、家電等領域的電熱元件。其中具有奧氏體組織的Cr20Ni80電熱合金，因其具有均勻穩定的電阻率、很高的熔點、很高的使用溫度，較小的熱膨脹系數，以及在高溫條件下具有良好的抗氧化性能、良好的加工和焊接性能等諸多優點，現已成為每個國家電熱合金中的一個重要牌號。

近些年來Fe-Cr-Al系電熱合金的研究已經接近于完善，但在一些苛刻的條件下選用的電熱合金，比如在高溫條件、振動條件下卻只能選擇Ni-Cr系電熱合金。鎳和鉻元素都是重要的戰略物資，在我國，Cr20Ni80電熱合金的用量較大，幾乎占到了電熱合金總產量的8％。用于電熱元件制作時，Cr20Ni80電熱合金材料除了具有高而穩定的電阻率外，對電阻溫度系數、熱膨脹系數、抗氧化性能、高溫強度等均有較高的要求，從而提高電熱合金的使用壽命。

文獻表明(胡春霞,王曉軍,王傳玉,夏天東.國內Cr20Ni80電熱合金組織及性能對比研究[J].金屬功能材料,2010,17(03):42-46.)，與進口產品相比，國外Cr20Ni80產品的質量和壽命均優于國內產品。國產Cr20Ni80合金絲的壽命為2000h，而進口合金絲可達到7000h。因此，為了節省我國鎳、鉻資源，保護生態環境，對Cr20Ni80電熱合金的成分設計、加工工藝、熱處理工藝等，還需要不斷優化和改進。

公開號CN101899593A，公開日2010年12月1日的專利，在Cr20Ni80牌號金屬合金中添加了金屬Zr和稀土材料鑭、釔和鈰等稀土元素，Zr與空氣接觸形成氧化Zr保護層，其表面的抗氧化性能得到大大提高，發熱均勻，使得其合金鋼的最高使用溫度可達1300℃，其表面負荷可達到5W/cm²，進一步提高了其耐用性、抗腐蝕性和抗氧化性能。但稀土金屬屬于不可再生的國家重要稀缺戰略資源，用于大規模工業生產會導致成本較高。因此，尋找更節約和高效的方法，為我國電熱合金材料的發展服務，是目前研究的重點。

公開號CN108901088A，公開日2018年11月27日的專利，通過對鎳鉻合金成分配比調整，提高了其高溫抗氧化性，并且具有較高的電阻率。其Cr20Ni80合金線性膨脹系數a×10^-6/℃(20-1000℃)：18.0，電阻率1.09±0.05uΩ.m，延伸率≥20％。隨著科技的高速發展，達到國家標準的合金物化性能已經不能滿足我國發展的需要，因此在如何改進合金成分設計、提高工藝及合金物理性能等方面仍需繼續努力。

現有牌號的Cr20Ni80電阻合金使用溫度低，在1200℃高溫條件下抗拉強度及屈服強度不理想，且材料熱物理性能略差。現有牌號的Cr20Ni80電阻合金溫度級別、表面抗氧化性能、在高溫下的強度、加工性能等都有待進一步提高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有Cr20Ni80電阻電熱合金物理性能較差，現有技術改善Cr20Ni80電阻電熱合金物理性能成本較高的問題。