镍基合金材料制造技术

本发明专利技术涉及一种镍基合金材料。以重量百分比计，镍基合金材料由以下组成：铬：20.00％至22.50％，钼：11.50％至14.50％，铁：2.00％至6.00％，铜：2.10％至6.00％，钨：2.50％至3.00％，钴：最大2.50％，碳：最大0.10％，硅：最大1.00％，锰：最大0.50％，磷：最大0.02％，钒：最大0.35％，余量为镍和小于0.02％的杂质。本发明专利技术还涉及具有上述成分的纤维以及制造这种纤维的方法。纤维的方法。纤维的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】镍基合金材料


[0001]本专利技术大体上涉及镍基合金材料。本专利技术特别涉及耐硫酸和耐盐酸的镍
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铬
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钼
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铜合金。本专利技术还涉及具有这种合金成分的纤维和用于制造这种镍基合金纤维的工艺。

技术介绍

[0002]在半导体的生产和加工过程中，相当多的步骤涉及与硫酸和盐酸的反应。在这些反应步骤中，需要耐硫酸和耐盐酸的材料。目前考虑用于这种应用的合金包括镍
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铬
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钼，其与铁基合金相比对硫酸具有显著优异的耐腐蚀性。在JP 8
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3666、EP 2479301A等专利文献中公开的Hastelloy C22和Hastelloy C276(“Hastelloy”是商标)，含有56％
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59％镍、16％
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27％铬和16％
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25％钼的镍基合金已经被使用。
[0003]已知铬、铜和钼各自有益于镍基合金对硫酸的耐腐蚀性。然而，这些合金添加剂的使用受到热稳定性的考虑因素的限制。换句话说，如果这些元素的溶解度超过显著量，则难以避免金相结构中有害的金属间相的淀析。这些会影响锻造产品的制造并且会损害焊接件的性能。
[0004]寻求具有更高的耐硫酸性和耐盐酸性的可锻造合金。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供具有更高的耐硫酸性和耐盐酸性的新型可锻造合金。
[0006]本专利技术的另一个目的是提供具有新的合金成分的耐腐蚀纤维及其制造方法。
[0007]根据本专利技术，提供了一种镍基合金材料，其由以下组成(以重量百分比计)：铬：20.00％至22.50％，钼：11.50％至14.50％，优选为钼：12.5％至14.50％，铁：2.00％至6.00％，铜：2.10％至6.00％，钨：2.50％至3.00％，钴：最大2.50％，碳：最大0.10％，例如为最大0.03％或最大0.01％，硅：最大1.00％，锰：最大0.50％，磷：最大0.02％，钒：最大0.35％，余量为镍和小于0.02％的杂质。
[0008]根据本专利技术的镍基合金材料可以是任何形式。例如，合金材料可以是铸造形式。合金材料可以是粉末冶金形式。合金材料还可以是纤维形式。合金材料还可以是线材、箔或网状物的形式。
[0009]当前的材料可以以用于现有技术中可获得的具有类似成分的材料的任何已知方法来制造。根据本专利技术，特别提供了将具有本专利技术合金成分的金属线材集束拉拔成纤维的工艺。
[0010]在金属纤维的集束拉拔中，许多金属线材被捆绑在一起进行拉拔。通过甚至可能在线材直径上用合适的基体材料覆盖每根金属线材来将各个金属线材彼此分开。覆盖有基体材料的所有金属线材被包封在包封材料中。这种被包封的嵌入在基体材料中的金属线材束在下文中称为“复合线材”。一旦复合线材被拉拔到期望的直径，通常通过浸出来去除包封材料和基体材料。
[0011]根据本专利技术，使用铜或铜合金作为基体材料来生产镍基合金纤维。金属(例如，铁
或铜)用作制造纤维的包封材料。使用铜或铜合金作为基体材料是有利的，因为铜或铜合金具有与必须被拉拔成镍基合金纤维的镍基合金线材类似的可变形性。在拉拔和退火操作期间，铜基体与镍基合金线材是一致的。铜基体具有较低的耐化学性，允许镍基合金纤维在浸出工艺中相当容易地与基体铜材料脱离。
[0012]根据本专利技术，还提供了一种用于通过集束拉拔来制造镍基合金纤维的工艺。根据本专利技术的工艺包括以下步骤：(a)提供镍基合金金属线材，该镍基合金金属线材由以下成分组成(以重量百分比计)：20.00％至22.50％的铬、11.50％至14.50％的钼(优选为12.50％至14.50％的钼)、2.00％至6.00％的铁、2.50％至3.00％的钨、最大5.00％的铜(例如为最大3.00％的铜或最大1.00％的铜)、最大2.50％的钴、最大0.10％的碳(例如为最大0.03％或最大0.01％)、最大0.08％的硅、最大0.50％的锰、最大0.02％的磷、钒：最大0.35％、余量为镍和小于0.02％的杂质；(b)将镍基合金金属线材嵌入到基体材料中；(c)用包封材料包封嵌入的镍基合金金属线材，以形成复合线材；(d)交替地使所述复合线材的直径缩减，对所述直径缩减的复合线材进行热处理，以及进行最终的直径缩减；(e)通过从复合线材上去除基体材料和包封材料来提供镍基合金金属纤维。热处理可以在范围为800℃至1100℃的温度下进行0.05分钟至5分钟。
[0013]在优选的方法中，在第一步骤中通过在每根镍基线材上施加基体材料层来将镍基线材嵌入到基体材料中。基体材料包含铜或铜合金。该层的厚度例如在1μm至2mm之间。可能地，通过拉拔步骤来使带有涂覆层的线材的直径缩减。在将基体材料层施加到各根金属线材上之后，并且可能在对带有涂覆层的线材进行拉拔之后，可以将线材集合在一起以形成束。随后，将包含例如铁的包封材料施加在该束的周围以形成复合线材。
[0014]可能地，该方法包括在使复合线材的直径缩减之前对复合线材进行热处理的步骤。
[0015]使复合线材的直径缩减包括通过本领域已知的任何技术对线材进行拉拔。可替代地，可以通过轧制操作来实现直径缩减。
[0016]可替代地，使复合线材的直径缩减并且对其进行热处理。直径缩减可以包括数个后续的缩减工序，例如在线材拉拔机器上的拉拔操作。
[0017]去除基体材料优选地包括使用硫酸或硝酸对复合线材进行浸出。
[0018]在每次热处理期间，基体材料扩散到镍基线材的一定深度，这主要取决于热处理期间使用的温度。
[0019]根据本专利技术，起始的镍基合金线材含有的铜含量比最终的镍基合金纤维中的铜含量少。对镍基合金线材进行集束拉拔是可行的。在两个拉拔步骤之间进行的中间热处理和/或最后的热处理使铜基体材料扩散到镍基合金线材中。因此，在热处理之后，镍基合金线材的成分将有一定程度的改变。
[0020]在现有技术中已知的是，铜和钼具有良好的耐硫酸性，但它们的组合会在镍基合金中产生淀析或西格玛相。西格玛相不利于可焊接性和可加工性。根据本专利技术，起始的镍基合金线材含有的铜比最终的拉拔纤维的铜少。因此，起始的镍基合金材料在可加工性上没有问题。从现有技术中可以观察到的是，由显著量的铜和钼产生的西格玛相对可加工性是有害的。在复合线材的热处理期间，涂覆在镍基合金线材上的铜扩散到镍基合金线材中。使用铜作为镍基合金纤维的基体材料的重要优点在于，该材料在加工期间具有足够的可加工
性，并且铜在线材直径缩减之后的热处理期间的扩散进一步改善了最终的镍基合金纤维的耐腐蚀性。
[0021]根据本专利技术，使复合线材的直径以4.5或更大的变形量缩减至少一次。变形量ε被定义为复合线材的初始横截面S1与最终横截面S2的比率的对数函数的值：
[0022]ε＝ln(S1/S2)
[0023]初始横截面S1是指在热处理之后并且在进一步对复合线材进行拉拔之前所测量的复合线材的横截面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种镍基合金材料，以重量百分比计，所述镍基合金材料由以下组成：铬：20.00％至22.50％钼：11.50％至14.50％铁：2.00％至6.00％铜：2.10％至6.00％钨：2.50％至3.00％钴：最大2.50％碳：最大0.10％硅：最大1.00％锰：最大0.50％磷：最大0.02％钒：最大0.35％，余量为镍和小于0.02％的杂质。2.根据权利要求1所述的镍基合金材料，其中，所述镍基合金材料含有西格玛相。3.根据权利要求1所述的镍基合金材料，其中，所述西格玛相在4(体积)％至8(体积)％的范围内。4.根据权利要求1至3中任一项所述的镍基合金材料，其中，所述合金材料为铸造形式。5.根据权利要求1至3中任一项所述的镍基合金材料，其中，合金材料为粉末冶金形式。6.根据权利要求1至3中任一项所述的镍基合金材料，其中，合金材料为纤维形式。7.根据权利要求6所述的镍基合金材料，其中，所述镍基合金纤维具有大于0.1μm且小于100μm的等效直径。8.根据权利要求7所述的镍基合金材料，其中，所述镍基合金纤维具有最大为0.08％的硅含量。9.根据权利要求7或8所述的镍基合金材料，其中，铜的分布从所述镍基合金纤维的表面到所述镍基合金纤维的主体逐渐地减少，其中，在所述纤维的表面以下100nm的深度处，铜含量在大于2.1(重量)％且小于10(重量)％的范围内。10.根据权利要求2或3所述的镍...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：贝卡尔特公司，
类型：发明
国别省市：