[发明专利]含高Si镍铜耐蚀合金及其制备方法

说明书

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及含高Si镍铜耐蚀合金及其制备方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种含高Si镍铜耐蚀合金及其制备方法，其制备方法包括真空感应、真空自耗、材料热加工、材料热处理步骤。该方法通过在合金中添加高Si元素，其耐蚀性、机械强度和耐磨性均得到提高。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及含高Si镍铜耐蚀合金及其制备方法。

背景技术

随着石油开采环境日趋复杂及海洋强国战略所面临的复杂海况，对合金的强度及耐蚀性提出了严峻挑战，一般金属材料难以胜任以上恶劣服役环境。而镍铜合金相比于普通不锈钢材料而言，对卤族元素及其化合物、非氧化性酸、碱、盐等具有很好的抗腐蚀性能，也能承受氢氟酸、醋酸、还原性无机酸、有机酸等介质的腐蚀。同时，镍铜合金还具有易成型、易钎焊、易切削和良好的耐热性等综合性能，这些优良性能使之适合用作舰船的螺旋桨轴和扫雷艇的锚缆，并在海水中显示高的疲劳强度；其铸件和锻件形式可用作阀门；在石油和天然气工业中用作推油杆、刮油片和刮油板等。同时，镍铜耐蚀合金通过加入相关元素，可用于制造高强度、高抗腐蚀、无磁性的零件和产品。但我国由于制备技术方面的原因，生产出来的镍铜合金并不能很好的满足特定场合的要求，且废品率较高，如镍铜合金阀门和一些合金泵、轴及其配件等零部件既要求材料具有更高的强度、硬度，又要求其具有良好的塑性，这对镍铜合金的综合力学性能提出了更加苛刻的要求，使得大量的镍铜合金零部件需要靠进口才能满足其特定场合的性能要求。

Si元素的添加不仅提高材料的机械强度，同时相应的腐蚀性能亦有所提高。但高Si镍铜合金由于Si含量较高，金属溶液粘度较高，偏析严重，尤其是大规格产品，采用普通工艺易于产生严重偏析，造成组织不均匀，同时容易析出脆性相，热塑性极差，在热加工过程中易产生裂纹，加上热处理工艺不合适，最终导致产品成材率极低。因此，冶炼、热加工及热处理工艺是否合适对高Si镍铜耐蚀合金的各项性能影响非常大，但现有关于高Si镍铜耐蚀合金制备资料报道较少。

CN110306080A公开了一种新型耐蚀镍基合金及其生产工艺，包括以下步骤：称取以下重量百分比的各组分，放入真空熔炼炉中用于真空熔炼：Cu：29.5％～31.5％；Al：2.67％～3.45％；Fe：1.36％～1.83％；Cr：1.23％～1.48％；Mn：0.86％～1.13％；Ti：0.53％～0.82％；Nb：0.34％～0.61％；Ta：0.29％～0.57％；Si：0.31％～0.44％；C：0.046％～0.085％；Ni：补足余量；将真空熔炼炉的炉内温度保持在1550℃～1630℃，真空熔炼1～1.5h；将生产熔液在1500℃～1550℃下静置熟化0.5h；将生产熔液浇注至铸造模具中，室温冷却，制成铸锭；对铸锭进行切冒口和去除氧化皮处理；将铸锭加热至1200℃～1250℃，进行锻压处理，制得锻件；将锻件进行热处理，制得镍基合金成品。所述热处理工艺为：将锻件在热处理炉内从室温加热至480℃±5℃，并保温1.5～2h；继续加热至720℃±5℃，并保温12～16h；随后锻件从720℃±5℃降至480℃±5℃，降温耗时10～12小时，然后随炉冷却至室温，制得镍基合金成品。该含硅镍基合金含硅量较低，且未针对含硅镍基合金热塑性差，加工成型难等问题提出有效解决办法。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种含高Si镍铜耐蚀合金的制备方法，包括以下步骤：

a、真空感应：

在真空条件下，将除硅铁合金以外的原料通电熔化，当熔液中氧氮含量皆≤15ppm时，添加硅铁合金，冶炼后出钢并浇注成铸锭，将铸锭打磨精整；其中，控制出钢时合金成分按质量百分比计为：碳≤0.01％、锰0.01～0.03％、铌≤0.001％、硅3％～5％、铁0.07％～0.1％、铜25％～31％，余量为镍及不可避免的杂质；

b、真空自耗：

将打磨精整后的铸锭作为电极棒进行真空自耗处理，真空自耗处理结束后脱模；

c、材料热加工：