Ni60自熔合金粉末

1、1Ni60 自熔合金粉末Ni60 自熔熔合金粉末是鎳基自熔合金粉末系列中最重要牌號(hào)之一。其顯著的特點(diǎn)是合 金鐵含量高（15%），而國(guó)外同類牌號(hào)粉末的鐵含量低（ 5 %）。表 1 列出 Ni60 合金成分（質(zhì) 量分?jǐn)?shù)）與國(guó)外同類合金的比較。表 1 Ni60 合金的化學(xué)成分比較牌號(hào)化學(xué)? 成分%硬度(HRc)備注CCrBSiFeCoNiNi601.00.617144.52.54.5 3 15余55 62研制124960.6815.993.014.12.5余55 62瑞士15E1.016.93.444.153.78余60 64美國(guó)No60.7513.53.04.254.75余56 61美國(guó)SF601

2、6.03.04.54.5余59 62英國(guó)RK700.916.53.34.360 64德國(guó)FP6M0.614.03.04.54.521余55 60日本Ni60 粉噴焊層硬度在 HRC60 左右，與滲碳、滲氮、滲硼、鍍鉻和某些堆焊合金等表面 硬化處理后的硬度相當(dāng)，并具有優(yōu)良的耐磨性、耐蝕性和抗高溫氧化的綜合性能，已被廣泛用于冶金、機(jī)械、礦山、石油、化工、輕工、汽車(chē)等領(lǐng)域易損部件的修復(fù)和須保護(hù)，能幾倍 乃至幾十倍地提高使用壽命，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。二、Ni60 粉末性能和噴焊層的性能2、1 形貌采用掃描電鏡拍攝 Ni60 粉末形貌（見(jiàn)圖 1）, 表明研制的粉末球形良好、表面光潔。在噴焊時(shí)

3、 不堵塞噴炬孔道，易控制送粉量，適宜自動(dòng)噴焊 操作。2、2 顯影組織經(jīng) X 衍射儀結(jié)合金相顯微鏡分析與觀察，Ni60 粉末顆粒剖面金相組織為灰色襯底Ni-Si固溶體，彌散分布 Ni3B 相。Ni60 噴焊層顯微組 織的觀察與分析得出：噴焊層基體為白色塊狀的含硅鎳鉻固熔體相；硬質(zhì)相為黑色細(xì)小點(diǎn)狀（Cr , Fe）23G、灰色塊狀 NisB 和細(xì)小白色塊狀 CrB 組成。12496 噴焊層的組織結(jié)構(gòu)與 Ni60 相似，因其鐵含量低，在白色塊狀大小和 數(shù)量上有些差異。2、3 物理性能Ni60粉末的密度、熔點(diǎn)、松裝密度、振實(shí)密度、流動(dòng)性以及氧含量與12496 牌號(hào)的對(duì)比表明，兩者數(shù)據(jù)相近。牌號(hào)密度g/

4、cm3熔 點(diǎn)C松裝密度g/cm3振實(shí)密度g/cm3流動(dòng)性s/50g氧含量%備注Ni607.528410274.194.5116.190.060.1220 爐平均值124967.793910504.344.6414.600.0280.08進(jìn)口樣品測(cè)試0粉末中的氧含量是檢驗(yàn)粉末質(zhì)量的重要 指標(biāo)之一。氧含量高的粉末，噴焊層渣量多、 表面質(zhì)量差，因此要求粉末具有較低的氧含 量。一般來(lái)說(shuō)，合金液中的Q含量是很低的，經(jīng)分析其含量為0.0007 % 0.0020 %,因此可以認(rèn)為粉末中的氧含量主要是合金液 在霧化時(shí)二次氧化的結(jié)果。如果合金液中含有 與氧親和力強(qiáng)的元素，那么氧含量會(huì)更高， 而鋁就是這種元素，它

5、的吸氧能力超過(guò)了B 和Si 元素。圖 2 表明粉末中的氧含量與殘余鋁 量的關(guān)系。2、4 粒度分布采用 GB1430 79 規(guī)定的鐵粉粒度組成測(cè)試方法，對(duì) Ni 60 粉、10009 和 12496 粉進(jìn)行篩分測(cè)試，比較見(jiàn)圖 3。由圖可見(jiàn)研制的合金 粉末的粒度分布與進(jìn)口12496 粉末相當(dāng)。2、5 粉末的熱膨脹系數(shù)測(cè)得的Ni60熱膨膚系數(shù)與12496合金接 近 （見(jiàn)圖4） ，兩種合金的熱膨脹系數(shù)都較低， 并隨溫度升高，熱膨脹系數(shù)均增大。由此可見(jiàn)， 硬度示于圖 6。由圖 6 可見(jiàn)：2 種合金粉末噴焊層的高溫硬度處于同一水平。工件在噴焊之前預(yù)熱是必要和重要的，通過(guò)預(yù)熱處理可使噴焊層合金與工件的熱膨脹

6、系數(shù) 接近，以避免噴焊層開(kāi)裂、剝落。勒Ni60C124962、6 熱導(dǎo)率合金的熱導(dǎo)率亦是制訂粉末噴焊工藝的 依據(jù)之一。采用 T2 型激光脈沖熱導(dǎo)儀測(cè)定 合金熱導(dǎo)率。測(cè)得的Ni60 熱導(dǎo)率與 12496合金接近（見(jiàn)圖 5），且兩種合金的熱導(dǎo)率都 較低，并隨溫度升高，熱導(dǎo)率均增大。由此 可見(jiàn)，工件在噴焊后的冷卻方式很重要，保 溫目的是減小噴焊層和工件之間的降溫速 度，減小溫度梯度隊(duì)使噴焊層不開(kāi)裂裂、剝 落。2、7 噴焊層的硬度2、7、1 常溫硬度噴焊層硬度采用 HR- 150AT 型光學(xué)洛氏9Xv8度7硬65432106OX數(shù)系脹膨硬度計(jì)測(cè)定：由 20 爐 Ni60 試樣測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng) 計(jì)得出，Ni6

7、0 上限成分焊層硬度 HRC62、 中限成分焊層硬度 HRC59,下限成分焊層硬 度HRC55,相同條件下測(cè)得 12496 試樣焊層 硬度HRc58 可見(jiàn)兩者硬度沒(méi)有差別。2、7、2 噴焊層高溫硬度高溫硬度采用（日）VH-5B 真空高溫維 氏硬度計(jì)測(cè)定，Ni60 和 12496 噴焊層的高溫圖 2 粉末中的氧含量與殘余鋁量的關(guān)系0.010.020.030.040.050.060.07粉末的氧含量余殘留AI的關(guān)系A(chǔ)l%2 5a /O05O量粉末粒度分布亠Ni60*C12496一直 一1m圖 3 : 3 種合金粉末的粒度分2種合金粉末的熱膨脹系數(shù)對(duì)比1 .1 .15 3 5 2 5高溫硬度熱導(dǎo)率1

8、0203040506070圖 6:2 種粉末的噴焊層高溫硬度耐磨性比較40353025201510量損磨5圖 7:噴焊層的耐磨性曲32、8 噴焊層的耐磨性2、8、1 金屬間磨損金屬間磨損采用斯可達(dá)快速磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)定。測(cè)定時(shí)，載荷分別為5kg、10kg、15kg、20kg ,轉(zhuǎn)速 750r / min。用 0.25 磷酸三鈉冷卻，3000 轉(zhuǎn)后測(cè)量磨損體積。 試樣尺寸Q22 X 22 mm X 10mm、焊層厚度大于 1 mm。對(duì)比材料為 12496、淬火硬度為 HRc60 左右的 GCrl5 和 45 號(hào)鋼。測(cè)試結(jié)果示于圖 7。由圖 7 可見(jiàn)，12496 和 Ni 的焊層的耐磨性基本相同， 均

9、比 GCrl5 和 45 號(hào)鋼高 4 倍以上。2、8、2 磨粒磨損磨粒磨損采用 Fargo 橡膠輪磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)，對(duì)比材料為：鈷鉻鎢合金、高鉻鑄鐵、 35CrMoAI 和16Mn 鋼，測(cè)試結(jié)果表明：Ni60 合金磨失量是各對(duì)比材料的1 /31/48,顯示了其優(yōu)異的抗磨粒磨損性能。2、9 噴焊層的抗高溫氧化性參照 GB64 46 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗高溫氧化性試驗(yàn)， 試樣尺寸：$ 8mm X 3 mm,表面光潔度 1.6卩 m。試驗(yàn)溫度 650C、750C、850C。氧化時(shí)間 200h。每小時(shí)稱量一次，每一規(guī)范取兩只 試樣的平均值。測(cè)試結(jié)果示于圖 8;由圖 8 可見(jiàn)，Ni60 和 12496 焊層都具有優(yōu)

10、良的抗氧化性， 兩者差別木大。在高溫條件予12496 的噴焊層抗氧化能力稍優(yōu)。三、 應(yīng)用由于 Ni60 合金粉末具有良好的耐磨、耐蝕、抗高溫氧化和高的硬度，必將在工業(yè)的各 部門(mén)得到廣泛的應(yīng)用，下列是已應(yīng)用Ni60 合金粉末取得一些效果：(1)高爐風(fēng)口直吹管座、噴嘴受10501100C高溫磨蝕，采用 Ni60 噴焊預(yù)保護(hù)，比原先提高壽命 4 倍以上。(2)水箱技絲機(jī)輪，采用軸承鋼制造時(shí)使用壽命僅23 星期，當(dāng)改用在 45 號(hào)鋼表面噴焊 Ni60 焊層材料制造后，其壽命比原先提高5 倍以上，而且改善了鋼絲表面質(zhì)量。(3)$ 600mm 熱處理卷絲輥筒，受鋼絲強(qiáng)烈的勒磨，壽命極短。采用Ni60 噴焊

11、固相滲透新工藝處理后，耐磨性能優(yōu)異，比原先提高壽命20 多倍。(4)軋鋼廠輸送輥(G 輥)，噴焊 Ni60 表面強(qiáng)化預(yù)保護(hù)，比原先提高壽命4 倍以上。(5)$ 180mm 冷彎型鋼機(jī)組2010 紗窗料成型輥，噴焊 Ni60 后，從原先只能軋 7t 鋼材增加到可軋 100t 以上鋼材。(6)采用 Ni60 噴焊軋鋼機(jī)滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)、冷拔鋼管內(nèi)模、90T 剪刀片等后，其使用壽命部都比原先提高 6 倍以上。此外，Ni60 噴焊還用于軋鋼機(jī)齒輪、被動(dòng)齒輪、軸承箱、泵套、風(fēng)機(jī)葉片，刨床壓板、 泵殼體、柱塞、活塞、農(nóng)機(jī)部件，耐蝕件等零部件的修復(fù)和予保護(hù)，都取得良好的使用效果。四、 結(jié)語(yǔ)(1)Ni60 粉末采用廉價(jià)材料和水霧化法制