基于镍基自熔合金粉末的氩弧熔覆材料制造技术

基于镍基自熔合金粉末的氩弧熔覆材料，属于材料表面技术领域。其特征在于熔覆材料各原材料的质量百分比为：镍基自熔合金粉末(60～90)％，锆粉(0～15)％，铌粉(0～15)％，钒粉(0～20)％，石墨(0～5)％，WC(0～35)％，稀土合金(1～5)％。熔覆材料可以制备成两种形式：①涂于洁净的工件表面并压平，涂层厚度0.8～1.5mm；②压制成厚0.8～1.5mm、宽6～10mm、长50～100mm的薄片；经10小时以上室温晾干，然后120～200℃烘干2小时后待用。所述氩弧熔覆材料用于高温耐磨、腐蚀环境工作的小型零部件表面的氩弧熔覆修复、提高表面硬度及耐磨性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】基于镍基自熔合金粉末的氩弧熔覆材料，属于材料表面
。其特征在于熔覆材料各原材料的质量百分比为：镍基自熔合金粉末(60～90)％，锆粉(0～15)％，铌粉(0～15)％，钒粉(0～20)％，石墨(0～5)％，WC(0～35)％，稀土合金(1～5)％。熔覆材料可以制备成两种形式：①涂于洁净的工件表面并压平，涂层厚度0.8～1.5mm；②压制成厚0.8～1.5mm、宽6～10mm、长50～100mm的薄片；经10小时以上室温晾干，然后120～200℃烘干2小时后待用。所述氩弧熔覆材料用于高温耐磨、腐蚀环境工作的小型零部件表面的氩弧熔覆修复、提高表面硬度及耐磨性。【专利说明】基于镜基自溶合金粉末的氩弧溶覆材料
:本专利技术属于材料表面
，提供一种用于非熔化极氩弧表面熔覆的材料，该材料基于镍基自熔合金粉末，添加合金元素及陶瓷相制备而成。
技术介绍
随着现代工业的发展，生产过程中对机械产品的性能要求越来越高，产品在高参数(如高温、高压、高速等)和恶劣的工况条件下长期稳定运转，必然对其表面的强度、耐磨性、耐蚀性等提出更高的要求。各种机械设备、仪器仪表、冶金零部件中的金属零件，以及各种工模具，在使用过程中往往首先从表面发生破坏和失效，破坏的原因很大一部分是由于表面磨损而造成的。因此，只要对零部件表面进行强化就能满足性能的要求。表面强化技术主要有热喷涂、表面熔覆等工艺方法，表面熔覆技术使基体表面获得耐磨性能的同时，覆层材料与基体间可形成牢固的冶金结合，因此在一些要求表面不仅具有抗磨性能，而且还需要承受强载荷作用的条件下，具有绝对优势。目前，表面熔覆技术广泛应用于冶金、航空、机械等行业旧件的修复和新产品的制造上。表面熔覆常用高密度热源有激光、等离子弧、聚焦光束等，其特点是能量密度较高，被强化表面质量好，但设备昂贵，操作复杂。非熔化极氩弧虽然能量密度较低，熔覆效率低，但其设备较为轻便、价廉、操作方便，易于在施工现场施焊，使得氩弧表面强化技术易于普及，因此在一些中小件上得以推广应用。常用熔覆材料有铁基、镍基、钴基材料等，由于采用镍基体时更能适于高温、氧化、腐蚀等工况条件下的性能要求，所以镍基熔覆材料得到广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术提供一种非熔化极氩弧熔覆用镍基合金材料，用于高温、腐蚀环境下工作的零部件的表面修复及耐磨层制备，熔覆层耐磨、耐腐蚀性好。所述氩弧熔覆材料以镍基自熔合金粉末(如Ni60A等)为基础，加入锆、铌、钒、WC、石墨、稀土合金等合金粉末混合均匀，然后添加粘结剂制成湿粉，预涂于工件表面，或者制作成薄片状，烘干后待用。其特征在于熔覆材料的各组成原材料的质量百分比为:镍基自熔合金粉末(60?90) %，锆粉(O?15) %，铌粉(O?15) %，钒粉(O?20) %，石墨(O?5) %，WC(0?35) %，稀土合金(I?5) %。熔覆材料中碳化物形成元素锆、铌、钒摩尔数总和与石墨摩尔数之比为0.8?1.2。所述镍基自熔粉末、锆粉、铌粉、钒粉、石墨、WC粉、稀土合金等原材料的粒度为40?200目，各原材料主要成分(质量百分比)为:镍基自熔合金粉末米用市售Ni60A粉末,其成分如下:C0.7-1.0, Si3.5-5.5，B3.0-4.5，Crl5_18，Fe ( 10，Ni 余量。稀土合金:RE44%?47%気弧溶覆材料制备工艺过程:(I)按比例称取各粉末原材料，混合后搅拌均匀；然后加入粘结剂搅拌均匀，制成湿粉，粘结剂采用水玻璃或有机粘结剂。(2)根据不同情况，可以以两种形式制备熔覆材料:①将湿粉涂于经过表面清理、去锈的工件待熔覆表面并压平，涂层厚度0.8?1.5mm 根据待熔覆表面尺寸，利用专用模具将湿粉压制成厚0.8?1.5mm、宽6?10mm、长50?IOOmm的薄片。(3)将湿粉预涂层或薄片经10小时以上室温晾干，然后120?200°C烘干2小时。所述熔覆材料以镍基自熔合金粉末Ni60A为主(占60%?90% )，Ni60A粉末熔点低(950?1050°C )，既使采用能量密度较低的氩弧作热源，也能够快速熔化，保证熔覆过程的顺利进行和良好的成形，Ni60A粉末自身熔覆层硬度可达HRC58?63。锆、铌、钒为强碳化物形成元素，且这些元素对于细化晶粒有显著作用，所述熔覆材料添加锆、铌、钒、石墨的目的是为了在熔覆过程中发生原位冶金反应，生成颗粒碳化物，细化组织、强化熔覆层，提高熔覆层耐磨性；加入稀土合金是因为稀土氧化物可以作为形核核心细化晶粒，促进碳化物的形成并使其均匀分布于镍基熔体中；加入WC是为了直接将高硬度的WC陶瓷相混入镍基熔体，强化熔覆层。利用所述熔覆材料进行非熔化极氩弧熔覆，熔覆工艺:(I)选用直流钨极氩弧焊机进行熔覆，钨极直径Φ3?4mm，直流正接，氩气流量8?12L / min,电流120?180A，电弧电压15?20V ；(2)采用预涂层熔覆材料时，直接利用钨极氩弧作为热源在预涂层材料上逐道扫描，使预涂材料熔化并与基体熔合，凝固后形成熔覆层；(3)采用薄片熔覆材料时，先将待熔覆表面及邻近区域的油污、杂质清理干净，将一片熔覆材料薄片或多片首尾相连直线排列在待熔覆区域，用钨极氩弧作为热源将薄片熔化形成一道熔覆焊道，清理未熔化的材料，然后紧靠此熔覆焊道放置另外一片或多片熔覆材料薄片，重复上述熔覆过程，直至完成整个区域的熔覆；(4)熔覆完成后，进行表面清理；根据具体要求重复上述过程进行多层熔覆，达到要求的熔覆层厚度，最后磨削加工至所需要的零件尺寸。所述熔覆材料，以低熔点的镍基自熔合金为基础,熔点低，易于成形,适合IS弧熔覆使用。添加碳化物形成元素或WC，熔覆后形成陶瓷相增强镍基复合熔覆层，提高工件表面硬度和耐磨性，熔覆层硬度可达HRC60?65。【具体实施方式】按照粒度及成份要求购买镍基自熔合金粉末Ni60A、锆粉、铌粉、钒粉、石墨、WC粉末、稀土合金等原材料，按照设计比例(质量百分比)配制合金粉末并混合均匀，熔覆材料的各原材料的质量百分比为:镍基自熔合金粉末(60?90) %，锆粉(O?15) %，铌粉(O?15) %，钒粉(O?20) %，石墨(O?5) %, WC (O?35) %，稀土合金(I?5) %。合金粉末中加入粘结剂搅拌均匀，制成湿粉；将湿粉预涂于经过表面清理去锈的待熔覆表面并压平，或将湿粉压制为薄片，经10小时以上室温晾干，然后120?200°C烘干2小时。利用钨极氩弧作热源将熔覆材料熔化，在工件表面形成熔覆层。实例一基于镍基自熔合金粉末的氩弧熔覆材料，镍基自熔合金粉末选用Ni60A，加入铌粉、钒粉、石墨、稀土硅铁合金(FeSiRE45)，其比例(质量百分比)为:Ν?60Α:银 M:石墨:稀土硅铁合金=75:10:8:3:2其中碳化物形成元素Nb、V总摩尔数与碳摩尔数之比为1.06。配制合金粉末并混合均匀，加入适量水玻璃作粘结剂，搅拌均匀，制成湿粉；将湿粉预涂于经过表面清理的不锈钢表面并压平，涂层厚度约1mm，经24小时室温晾干，然后150。C烘干2小时。选用WS-400型直流钨极氩弧焊机进行熔覆，铈钨极直径Φ 3.2mm，直流正接，氩气流量iOL / min,电流150A，电弧电压18V。熔覆三层后熔覆层总厚度约2mm，表面硬度本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于镍基自熔合金粉末的氩弧熔覆材料，其特征在于：其原材料的质量百分比为：镍基自熔合金粉末(60～90)％，锆粉(0～15)％，铌粉(0～15)％，钒粉(0～20)％，石墨(0～5)％，WC(0～35)％，稀土合金(1～5)％；其中碳化物形成元素锆、铌、钒摩尔数总和与石墨摩尔数之比为0.8～1.2。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张元彬，罗辉，霍玉双，刘鹏，滕诚信，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：