[发明专利]一种高纯度镍硼合金的真空感应熔炼制造方法

说明书

本发明公开了一种高纯度镍硼合金的真空感应熔炼制造方法，该方法包括：一、将镍粉与硼粉混匀后压制成镍硼电极；二、将电解镍片与镍硼电极装入真空感应熔炼炉的坩埚中后封炉抽真空，加热进行精炼得镍硼合金熔体，再充入氩气；三、将镍硼合金熔体浇铸到模具中经冷却得到镍硼合金，该镍硼合金中杂质元素总质量含量不大于0.05％。本发明通过控制坩埚中的装料顺序使电解镍片分布在镍硼电极周围并与镍硼电极接触，以及控制真空感应加热的工艺参数，有效实现了对镍硼电极的充分加热熔化，达到了镍、硼两种元素完全合金化的目的，解决了硼元素分布不均的问题，减少了杂质元素含量，从而得到高纯度的镍硼合金。

技术领域

本发明属于真空冶金熔炼技术领域，具体涉及一种高纯度镍硼合金的真空感应熔炼制造方法。

背景技术

硼元素在高温条件下易与金属氧化物反应，生产金属硼化物，这些金属硼化物通常具有高硬度、高电导率等特殊性质，所以硼元素常作为微量元素添加在金属合金中。例如典型的镍基高温合金和钴基高温合金中都普遍添加有硼元素，通过硼元素来细化晶粒、改善晶粒形貌、强化晶界等，以改善铸造高温合金的高温性能，提高高温断裂强度。另外，非铁合金的中添加硼元素可以提高其耐磨性和淬透性；镍基磁性材料中添加硼元素提高其高异磁率；铜合金中添加硼元素提高其耐蚀性和强度。但单质硼的熔点为2300℃，密度为2.35g/cm³，在生产中作为微量元素直接添加时不利于成分的均匀化并且元素收得率低，故硼元素的添加一般采用镍硼合金方式加入。

现有技术中生产镍硼合金时多采用热还原法制备，采用镍的氧化物和三氧化二硼为原料，利用铝和铝镁合金进行热还原制备。该方法制备的镍硼合金中含有大量杂质元素，铝元素含量达到3.5％，镁元素含量达到6.0％，铁元素含量达到0.8％。采用该方法制备的镍硼合金作为钢铁合金的元素添加剂时满足要求，但是作为铸造镍基高温合金和钴基高温合金的元素添加剂时，其杂质含量不能满足使用要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种高纯度镍硼合金的真空感应熔炼制造方法。该方法通过控制坩埚中的装料顺序使电解镍片分布在镍硼电极周围并与镍硼电极接触，以及控制真空感应加热的工艺参数，有效实现了对镍硼电极的充分加热熔化，达到镍、硼两种元素完全合金化的目的，解决了硼元素分布不均的问题，减少了杂质元素含量，从而得到高纯度的镍硼合金。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高纯度镍硼合金的真空感应熔炼制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将镍粉与硼粉混合均匀，得到镍硼混合粉末，然后将镍硼混合粉末压制成镍硼电极；所述镍粉和硼粉的质量纯度均不小于99.95％；

步骤二、将电解镍片与步骤一中得到的镍硼电极装入真空感应熔炼炉的坩埚中，然后放置于真空感应熔炼炉的线圈内并封炉抽真空，启动电源加热使电解镍片与镍硼电极全部熔化进行精炼，得到镍硼合金熔体，再向真空感应熔炼炉中充入氩气作为保护气体；所述电解镍片与镍硼电极装入坩埚中的顺序为：先在坩埚底部放置2～4片电解镍片，然后放入镍硼电极，再将剩余电解镍片放置在镍硼电极上面；所述抽真空后真空感应熔炼炉中的压力不超过1Pa，所述加热的功率为5kW～10kW，所述精炼的时间为1min～5min，所述真空感应熔炼炉中充入氩气后的压力为-0.06MPa～-0.045MPa；

步骤三、将步骤二中得到的镍硼合金熔体浇铸到模具中形成镍硼合金铸锭，冷却后得到镍硼合金；所述镍硼合金中杂质元素总质量含量不大于0.05％。