[發明專利]合金粉末材料、其制備方法及在螺栓耐蝕防銹中的應用

有效

• 申請號: 202210162482.5
• 申請日: 2022-02-22
• 公開（公告）號: CN114561582B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 高遠;鄒祖冰
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;B22F9/08;C23C24/10
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

本發明提供了一種合金粉末材料、其制備方法及在螺栓耐蝕防銹中的應用，該材料包括按質量百分比計的以下原料：Ni:35?39wt.%；Mo:15?17 wt.%；Al:2?4 wt.%；Ti:1?2wt.%；Mn:1?2 wt.%；Sr:0.02?0.06 wt.%；Fe:余量；該材料中其他雜質元素總量要求≤0.15wt.%。制備時先將Mo加熱熔化，然后加入Ni熔化，再加入Al、Mn和Fe，最后加入Ti和Sr；得到合金熔融液體利用氮氣保護霧化制粉技術制備合金粉末材料。該粉末材料可經激光熔覆在螺栓表面，用于提高螺栓的在潮濕環境下的耐腐蝕能力，有效解決螺栓與連接材料之間的銹死問題，提高螺栓的安全性，降低運維費用。

技術領域

本發明屬于螺栓的設計、制造及維護技術領域，具體涉及一種合金粉末材料、其制備方法及在螺栓耐蝕防銹中的應用。

背景技術

在水電行業中，水輪機、發電機中某些重要鏈接結構的螺栓對發電機、水輪機組振動、擺度以及正常運行起著至關重要的作用，機組“三件”—緊固件、連接件、預埋件的安全管控日益被行業所重視。如何確保機組“三件”缺陷的及時發現和穩定可靠運行，成為水電行業最為重要的課題之一。根據生產現場反饋的相關檢修信息可知，部分處于潮濕環境的螺栓出現了與連接件銹死的現象，難以更換，更嚴重的會出現斷裂失效等。

潮濕環境下金屬的腐蝕十分嚴重。首先，水蒸氣的含量隨不同位置、不同溫度而變化。大氣中的水蒸氣在毛細血管等效應的作用下會凝結成水滴，降落或凝聚在金屬表面，形成水膜。水膜的生成，對金屬在大氣中的腐蝕起著決定性的作用。腐蝕速率通常隨濕度增加而增加，對于多數金屬都存在一個臨界濕度，在臨界濕度以上，腐蝕速率迅速增大。其次，由于金屬表面含飽和氧的電解液膜的存在，使大氣腐蝕的電化學過程中氧去極化過程變得容易進行，腐蝕速度加快。最后，地面附近的水分及電解質的組分常常差異較大，相當于是成分不均勻的電解液。金屬構件常含有雜質，或由不同組分構成，因此同一構件的各個部分在潮濕環境中常具有不同的電極電位。在金屬與潮濕環境之間可能構成各種類型的腐蝕電池，引發微電池腐蝕。

螺栓與其緊固螺母之間銹死之后，采用松動劑難以保證順利更換銹蝕螺栓。如果采取降低螺栓與螺母之間的預緊力的辦法防止螺栓銹死，又會出現螺栓松動問題，難以保證結構件的剛性和安全性，嚴重時可能加速螺栓及連接結構的疲勞損傷，導致突發性的災難事故。

發明內容

本發明提供一種合金粉末材料、其制備方法及在螺栓耐蝕防銹中的應用，可以解決潮濕環境下螺栓的腐蝕問題，提高螺栓的耐蝕能力，防止螺栓銹死，從而有效降低因螺栓生銹導致的水電站后期生產維護費用，達到降本增效的目的。

本發明的技術方案是，一種合金粉末材料，包括按質量百分比計的以下原料：Ni:35-39wt.%；Mo: 15-17 wt.%；Al: 2-4 wt.%；Ti: 1-2wt.%；Mn: 1-2 wt.%；Sr：0.02-0.06wt.%； Fe:余量；該材料中其他雜質元素總量要求≤0.15wt.%。

進一步地，所述原料的純度均≥99.9%。

進一步地，Ni與Mo的質量分數為7:3，有利于形成MoNi₄中間相。

進一步地，Ti與Al的質量比為2:1，有利于形成穩定的中間相Al₃Ti。

本發明還涉及所述合金粉末材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、將Mo加熱熔化，然后加入Ni熔化，再加入Al、Mn和Fe，最后加入Ti和Sr；得到合金熔融液體；

S2、利用氮氣保護霧化制粉技術制備合金粉末材料，霧化介質為氮氣，熔融的合金液體倒入霧化快速冷凝裝置的坩堝中，利用該裝置進行霧化制粉，得到Ni-Mo-Al-Ti-Mn-Sr-Fe合金粉末材料。

進一步地，S1中合金熔融液體在1400℃-1600℃溫度下保溫30-60min。