[发明专利]一种新型耐磨镍基堆焊合金粉末

说明书

技术领域

本发明涉及的是表面防护的涂层金属合金粉，特别适用于汽车排气阀密封面堆焊用的镍基合金粉。

技术背景

目前现有技术中，对汽车、机车排气阀密封面堆焊常用的是Stellitel6号钴基合金粉末（简称Ste6号或钴基6号），汽车排气阀密封面要求耐高温、耐磨性能，而钴基合金粉末属于耐高温、耐磨材料，国际公认的Stellitel6号钴基合金粉末，具有较好的耐高温、耐磨的综合性能。但我国由于钴原料缺乏，价格昂贵，限制了其使用，工矿企业十分渴望出现一种价廉优质的具有耐高温耐磨并且抗热冲击性能高的材料替代钴基合金粉末。

发明的内容

基于市场需求，提供一种新型镍基合金粉末替代钴基合金粉末，具有Stellitel6号钴基合金粉末耐高温耐磨损性能，且具有优异的抗热冲击性。本发明技术方案是：

一种新型耐磨镍基堆焊合金粉末，所述合金粉末包含按重量百分比计为25％-28％的Cr、4％-6.5％的Mo、8％-20％的Fe、最高不超过2.5％的Si、最高不超过2％的B、0.65％-0.8％的C，余量为Ni，其中Cr与Mo的重量比值为4.3；其中该合金粉末中，按重量计，C量占Cr加上Mo两者总量的0.022；优选地Fe量为10％-15％。

上述合金粉末优选地包含按重量百分比计为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，余量为Ni。

上述所使用的Cr、Mo、C、Fe、Si、C、Ni均为市售工业级产品。

本发明的合金粉末是以镍为基体，加入Cr、Mo、Fe等元素是不可或缺的。铬、钼的加入主要是达到固溶强化作用，增强其抗高温氧化能力和热强性。过量的铬钼又能与C生成碳化物，硬质相弥散分布在固溶强化的基体中，提高硬度，增强耐磨损性，特别是Mo的碳化物弥散固溶强化作用显著。由于钼有抑制碳化物聚合的作用，可达到微细化均匀化分布，使合金组织稳定，高温硬度的均衡作用，因此Cr、Mo、C的加入量对合金性能影响很大。本发明镍基合金在试验中确立了Cr与Mo最佳比例、Cr+Mo与C最佳比例是保证本发明镍基合金耐高温耐磨损性最佳效果，发挥了Cr、Mo、C之间最佳加入量的有益作用。

Fe的加入一般认为易使合金脆化，降低高温硬度，降低耐蚀性，在镍钴合金中通常是被限制的，一般都限定不超过5％为好。本发明基于气门工作特点而改善气门的抗热冲击疲劳性能，大胆引用了Fe的加入，在5％--20％范围进行测试，发现Fe加入按重量百分比计10％--15％对高温热强性，高温硬度值没有影响，而对重复热冲击性有优异的抵抗力。Fe加入量小于10％则效果不明显，Fe加入量大于15％则明显降低高温硬度。本发明确定Fe加入量为10％--15％是本发明的显著特点之一，是技术突破的最大亮点。

另本发明镍基合金在试验中，探讨W和Mo的作用。W和Mo均为热强元素，而且W比Mo价格低，但是W的碳化物粗大，分布不均匀，易造成涂层硬度不均，而Mo的碳化物微细且弥散分布，涂层硬度值十分均匀。因此本发明使用Mo，并确定引用Mo含量为按重量百分比计5.5％--6.5％为最佳量，这是本发明技术突破又一个亮点。

B、Si元素的加入是改善本发明合金的自溶性和润湿性，保证本发明镍基合金粉末焊层致密无气孔夹渣等缺陷。通过Cr、Mo、Fe、B、Si、C的成份控制，使本发明镍基合金粉末具有较适宜的焊层硬度值和高温工作性能，同时大大降低了成本。

本发明采用高纯氮气气雾化法制备而成，所制得合金粉末表现为银灰色，90％以上为球形颗粒，粉末流动性（S/50g）为13.5秒，松装密度为4.7g/cm³。

本发明除了可以用于汽车机车排气阀密封面堆焊用，还可用于制备焊丝、焊条用。

因此，综上所述本发明的有益效果是：

（1）成本低。本发明的镍基合金粉末价格相当于钴基合金粉末的价格1/3。

（2）综合技术性能好：耐高温、耐磨损性，接近于钴基6号，而抗高温抗震抗冲击性大、优于钴基6号。本发明镍基合金粉末与钴基6号相比，采用同样的等离子弧堆焊工艺加工后的焊层在磨损试验中体积损失（mm³）相同，做反复热交变试验中钴基6号出现微裂纹，而本发明的镍基合金粉末未发现热疲劳裂纹（同等时间内）而且常温硬度高温硬度值均基本接近。

（3）工艺性好：本发明镍基合金与钴基6号合金采用等离子弧堆焊后焊层表面的平整性、光亮性均好于钴基合金。