镍基高温合金焊粉、其制备方法以及专用设备的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种镍基高温合金焊粉、其制备方法以及专用设备。所述的制备方法包括如下步骤：将镍基高温合金焊粉的原料混合均匀，进行真空熔炼，浇注成合金锭，再进行非真空熔炼得钢液，倾倒钢液并对钢液进行气雾化，对气雾化得到的颗粒进行筛分，即可制得80-625目的镍基高温合金焊粉；其中，所述倾倒钢液前的钢液的温度为1600-1700℃，所述倾倒钢液的压力为8000-9000Pa；所述非真空熔炼、所述倾倒钢液和所述气雾化在液氩保护下进行。本发明的制备方法在保证质量的前提下，降低了生产成本，可大规模生产；所制得的镍基高温合金焊粉的成分和性能指标符合相应的国际标准要求。
【专利说明】镍基高温合金焊粉、其制备方法以及专用设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种镍基高温合金焊粉、其制备方法以及专用设备。
【背景技术】
[0002] 随着石化工业、海洋工程等行业的迅速发展，处于高压高温及耐腐蚀条件下的设 备越来越多，并有向大型化、高参数发展的趋势，生产这类设备的首选材料是不锈钢。但如 果全部采用不锈钢制造，成本较高。为了降低制造成本，部分零部件采用碳钢类制造，使用 一种焊接技术在设备表面或内壁堆焊（包覆）一层（2-5_)镍基高温合金焊粉，即可达到 设备的耐腐蚀等性能要求。
[0003] 镍基高温合金属于比较重要的耐腐蚀材料，和普通不锈钢及耐腐蚀金属材料相 t匕，具备有较强的耐各种形式的腐蚀和破坏的能力，并且具备良好的力学性能和机械加工 性能，尤其适宜于介质环境苛刻的当代工业。
[0004] 目前国内外PTA等离子粉末堆焊、激光熔覆、超音速喷涂等焊接技术的普及，特别 是国内市场，每年需要进口大量的镍基高温合金粉末。但国内生产的镍基高温合金焊粉末 由于生产条件及工艺不一样，如非真空熔炼、雾化，存在氧含量较高、成分控制不当，批量小 的缺陷；如真空炉熔炼、雾化，存在生产过程设备控制复杂的缺陷；如等离子旋转电极法生 产粉末，存在成本增加很多的缺陷。等等现状，导致需堆焊部位需要的焊粉存在缺陷而不能 正常工作，因此高温合金粉末长期以来均依赖进口。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的高温合金焊粉长期依赖进口 的缺陷，而提供了一种镍基高温合金焊粉、其制备方法以及专用设备。
[0006] 本发明提供了一种镍基高温合金焊粉的制备方法；所述的制备方法包括如下步 骤：将镍基高温合金焊粉的原料混合均匀，进行真空熔炼，浇注成合金锭，再进行非真空熔 炼得钢液，倾倒钢液并对钢液进行气雾化，对气雾化得到的颗粒进行筛分，即可制得80-625 目的镍基高温合金焊粉；其中，所述倾倒钢液前的钢液的温度为1600-1700°C，所述倾倒钢 液的压力为8000-9000Pa ;所述非真空熔炼、所述倾倒钢液和所述气雾化在液氩保护下进 行。
[0007] 本发明中，所述的镍基高温合金焊粉的原料为本领域常规，较佳地包括：以质量百 分比计的元素，碳（0:0.04%?0.08%，铬（0):20.00%?23.00%，钥（]\1〇):8.00%? 10. 00%，铌（Nb) :3· 15%?4. 15%，硅（Si) :0· 05%?0· 40%，铁（Fe) :0· 10%?1. 00%， 余量为镍（Ni)。
[0008] 本发明中，所述的铌较佳地以NbFe87的形式加入，其余元素以单质的形式加入。 其中，所述的碳、铬、钥、硅、铁和镍的纯度为本领域常规。其中，所述的碳的纯度较佳地为 90. 00 %?99. 99% ;和/或，所述的铬的纯度较佳地为99. 0%?99. 9% ;和/或，所述的 钥的纯度较佳地为90. 0%?99. 9% ;和/或，所述的硅的纯度较佳地为90. 0%?99. 9% ; 和/或，所述的铁的纯度较佳地为90. 00 %?99. 99% ;和/或，所述的镍的纯度较佳地为 99. 00%?99. 99% ;所述百分比均为占所述的镍基高温合金焊粉的原料总量的质量百分 比。
[0009] 其中，所述的NbFe87是指由铌元素和铁元素形成的合金，其中，铌（Nb)的质量百 分含量至少为87%。对于原料中铌元素和铁元素的含量的控制，应首先以铌元素的含量为 准添加 NbFe87,然后再根据上述铁元素的含量需要判断是否需要额外补充铁单质。
[0010] 本发明中，所述的真空熔炼的设备较佳地为真空感应炉。所述的真空感应炉的真 空度较佳地为< l〇Pa。所述的非真空熔炼的设备较佳地为非真空感应炉。
[0011] 本发明中，所述的倾倒钢液后，钢液流至雾化喷嘴，钢液从开始倾倒至到达雾化喷 嘴的时间不超过10秒。
[0012] 本发明中，所述的气雾化是在雾化喷嘴中，用气体射流将熔融的钢液粉碎成球形 粉末的过程。其中，所述的气体射流的压力较佳地为650-750Pa，更佳地为700Pa ;所述的 气体射流的气体种类较佳地为氮气；所述的气体射流的射流方向较佳地与倾倒钢液时的方 向成55° -65°的夹角，更佳地为60°的夹角；所述的气雾化时雾化喷嘴的压力较佳地为 900-1100Pa，更佳地为 lOOOPa。
[0013] 本发明中，所述的倾倒钢液时所需的负压较佳地通过调节控制柜上的操作器来实 现。
[0014] 本发明中，所述的液氩（Ar)的纯度为本领域常规，较佳地为99. 999%?100%，所 述百分比为质量百分比。
[0015] 本发明中，所述的镍基高温合金焊粉的粒径较佳地为80-270目和/或270-625 目。
[0016] 本发明中，所述倾倒钢液前的钢液的温度较佳地为1600-1650°C，更佳地为 1630°C，所述倾倒钢液的压力较佳地为8500-8700Pa，更佳地为8600Pa。
[0017] 本发明中，所述的镍基高温合金焊粉为球形焊粉。
[0018] 本发明还提供了 一种由上述制备方法制得的镍基高温合金焊粉。
[0019] 本发明还提供了一种用于制备上述镍基高温合金焊粉的专用设备，所述的专用设 备包括依次连接的一真空感应炉、一液氩保护设备、一非真空感应炉、一雾化喷嘴和一筛分 机。
[0020] 本发明中，所述的真空感应炉用于熔炼镍基高温合金焊粉的原料；所述的液氩保 护设备用于为非真空熔炼、倾倒钢液和气雾化等操作提供液氩保护环境；所述非真空感应 炉用于对钢液进行非真空熔炼；所述雾化喷嘴用于将钢液气雾化，以形成球形粉末；所述 筛分机用于将得到的球型粉末筛分为80-625目的规格。
[0021] 在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实 例。
[0022] 本发明所用试剂和原料均市售可得。
[0023] 本发明的积极进步效果在于：本发明的制备方法在保证质量的前提下，降低了生 产成本，可大规模生产；所制得的镍基高温合金焊粉的成分和性能指标符合相应的国际标 准要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1为实施例1中制备镍基高温合金焊粉的专用设备的示意图。
【具体实施方式】
[0025] 下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实 施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商 品说明书选择。
[0026] 下述实施例中，气雾化是用气体射流将熔融的合金液流粉碎成球形粉末的过程。 其中，所述的气体射流的压力为700Pa ;所述的气体射流的气体种类为氮气；所述的气体 射流的射流方向与倾倒钢液时的方向成60°的夹角；所述的气雾化时雾化喷嘴的压力为 1000Pa〇
[0027] 下述实施例中，所述的真空熔炼的设备为真空感应炉。所述的真空感应炉的真空 度为彡10Pa。
[0028] 下述实施例中，所述的倾倒钢液时所需的负压通过调节控制柜上的操作器来实 现。
[0029] 实施例1
[0030] 本实施例的镍基高温合金焊粉，由下述重量百分比的组分组成：碳（C) :0. 06,铬 (0):22.00，钥（]?〇):9.00，铌（恥）：3.80，硅（5丨） ：0.40，铁$6):1.00，镍（附）：余量。
[0031] 所述镍基高温合金焊粉的制备方法，包括如下步骤：将以下组分：碳（C)、铬（Cr)、 钥（Mo)、铌（Nb)、硅（Si)、铁（Fe)和镍（Ni)按上述百分比配比、混合，采用真空熔炼，浇注 成合金锭，再进行非真空熔炼，倾倒钢液的同时气雾化，筛分，即可制成80-270目，270-625 目的球形焊粉；其中，所述倾倒钢液前的钢液的温度为1630°C，所述倾倒钢液的压力为 8600Pa;所述非真空熔炼、所述倾倒钢液和所述气雾化在液氩保护下进行。
[0032] 上述组分中，碳（C)的质量纯度为99. 0%，铬（Cr)的质量纯度为99. 48%，钥（Mo) 的质量纯度为99. 6%，硅（Si)的质量纯度为99. 9%，铁（Fe)的纯度为99. 8% ;镍（Ni)的 质量纯度为99. 8%，铌（Nb)以NbFe87的形式与C、Cr、Mo、Si、Ni、Fe混合。液氩（Ar)的 纯度为99. 999%。
[0033] 本实施例中，所述的镍基高温合金焊粉的专用设备如图1所示，所述的专用设备 包括依次连接的一真空感应炉1、一液氩保护设备2、一非真空感应炉3、一雾化喷嘴4和一 筛分机5。
[0034] 其中，所述的真空感应炉1用于熔炼镍基高温合金焊粉的原料；所述的液氩保护 设备2用于为非真空熔炼、倾倒钢液和气雾化等操作提供液氩保护环境；所述非真空感应 炉3用于对钢液进行非真空熔炼；所述雾化喷嘴4用于将钢液气雾化，以形成球形粉末；所 述筛分机5用于将得到的球型粉末筛分为80-270目，270-625目的规格。
[0035] 实施例2
[0036] 本实施例的镍基高温合金焊粉，由下述重量百分比的组分组成：碳（C) :0. 06,铬 (0):23.00，钥（]?〇):8.00，铌（恥）：3.15，硅（51):0.05，铁$6) :0.10，镍（附）：余量。 [0037] 所述镍基高温合金焊粉的制备方法，包括如下步骤：将以下组分：碳（C)、铬（Cr)、 钥（Mo)、铌（Nb)、硅（Si)、铁（Fe)和镍（Ni)按上述百分比配比、混合，采用真空熔炼， 浇注成合金锭，再进行非真空熔炼，倾倒钢液的同时气雾化，筛分，即可制成80-270目， 270-625目的球形焊粉；其中，所述倾倒钢液前钢液的温度为1600°C，所述倾倒钢液的压力 为9000Pa ;所述非真空熔炼、所述倾倒钢液和所述气雾化在液氩保护下进行。
[0038] 上述组分中，碳（C)的质量纯度为99. 0%，铬（Cr)的质量纯度为99. 48%，钥（Mo) 的质量纯度为99. 6%，硅（Si)的质量纯度为99. 9%，铁（Fe)的纯度为99. 8% ;镍（Ni)的 质量纯度为99. 8%，铌（Nb)以NbFe87的形式与C、Cr、Mo、Si、Ni、Fe混合。液氩（Ar)的 纯度为99. 999%。
[0039] 实施例3
[0040] 本实施例的镍基高温合金焊粉，由下述重量百分比的组分组成：碳（C) :0. 06,铬 (0):20.00，钥（]?〇):10.00，铌（恥）：4.15，硅（51) :0.40，铁$6):1.00，镍（附）：余量。
[0041] 所述镍基高温合金焊粉的制备方法，包括如下步骤：将以下组分：碳（C)、铬（Cr)、 钥（Mo)、铌（Nb)、硅（Si)、铁（Fe)和镍（Ni)按上述百分比配比、混合，采用真空熔炼，浇注 成合金锭，再进行非真空熔炼，倾倒钢液的同时气雾化，筛分，即可制成80-270目，270-625 目的球形焊粉；其中，所述倾倒钢液前的钢液的温度为1700°C，所述倾倒钢液的压力为 8000Pa;所述非真空熔炼、所述倾倒钢液和所述气雾化在液氩保护下进行。
[0042] 上述组分中，碳（C)的质量纯度为99. 0%，铬（Cr)的质量纯度为99. 48%，钥（Mo) 的质量纯度为99. 6%，硅（Si)的质量纯度为99. 9%，铁（Fe)的纯度为99. 8% ;镍（Ni)的 质量纯度为99. 8%，铌（Nb)以NbFe87的形式与C、Cr、Mo、Si、Ni、Fe混合。液氩（Ar)的 纯度为100%。
[0043] 实施例4
[0044] 本实施例中，碳（C) :0. 04%，各组分的纯度为：碳（C)的质量纯度为90.0%，铬 (Cr)的质量纯度为90.0%，钥（Mo)的质量纯度为90.0%，硅（Si)的质量纯度为90.0%， 铁（Fe)的纯度为90.00% ;镍（Ni)的质量纯度为99.0%，液氩（Ar)的纯度为99. 999%， 其余工艺条件、步骤和原料配方均同实施例1。
[0045] 实施例5
[0046] 本实施例中，碳（C) :0. 08%，各组分的纯度为：碳（C)的质量纯度为99. 9%，铬 (Cr)的质量纯度为99. 9%，钥（Mo)的质量纯度为99. 9%，硅（Si)的质量纯度为99. 9%， 铁（Fe)的纯度为99. 99 % ;镍（Ni)的质量纯度为99. 9 %，液氩（Ar)的纯度为100 %，其余 工艺条件、步骤和原料配方均同实施例1。
[0047] 对比实施例1
[0048] 本对比实施例的镍基高温合金焊粉，由下述重量百分比的组分组成：碳（C): 0· 06,铬（Cr) :20· 00,钥（Mo) :10· 00,铌（Nb) :4· 15,硅（Si) :0· 40,铁（Fe) :1· 00,镍（Ni): 余量。
[0049] 所述镍基高温合金焊粉的制备方法，包括如下步骤：将以下组分：碳（C)、铬（Cr)、 钥（Mo)、铌（Nb)、硅（Si)、铁（Fe)和镍（Ni)按上述百分比配比、混合，采用真空熔炼，浇注 成合金锭，再进行非真空熔炼，倾倒钢液的同时气雾化，筛分，即可制成80-270目，270-625 目的球形焊粉；其中，所述倾倒钢液前的钢液的温度为1400°C，所述倾倒钢液的压力为 5500Pa;所述非真空熔炼、所述倾倒钢液和所述气雾化在液氩保护下进行。
[0050] 上述组分中，碳（C)的质量纯度为99. 0%，铬（Cr)的质量纯度为99. 48%，钥（Mo) 的质量纯度为99. 6%，硅（Si)的质量纯度为99. 9%，铁（Fe)的纯度为99. 8% ;镍（Ni)的 质量纯度为99. 8%，铌（Nb)以NbFe87的形式与C、Cr、Mo、Si、Ni、Fe混合。液氩（Ar)的 纯度为99. 999%。
[0051] 本对比实施例制镍基高温合金焊粉时，是当钢液温度为1400°c时倾倒钢液，其中 2/3的钢液未被雾化，滞留在漏嘴中，流过雾化喷嘴的钢液仅为剩余的1/3的钢液。可见，不 在本发明特别限定的倾倒钢液的温度和压力范围内时，无法实现理想的雾化，焊粉不成球 形，无法满足要求。
[0052] 对比实施例2
[0053] 本对比实施例的镍基高温合金焊粉，由下述重量百分比的组分组成：碳（C): 0· 06,铬（Cr) :20· 00,钥（Mo) :10· 00,铌（Nb) :4· 15,硅（Si) :0· 40,铁（Fe) :1· 00,镍（Ni): 余量。
[0054] 所述镍基高温合金焊粉的制备方法，包括如下步骤：将以下组分：碳（C)、铬（Cr)、 钥（Mo)、铌（Nb)、硅（Si)、铁（Fe)和镍（Ni)按上述百分比配比、混合，采用真空熔炼，浇注 成合金锭，再进行非真空熔炼，倾倒钢液的同时气雾化，筛分，即可制成80-270目，270-625 目的球形焊粉；其中，所述倾倒钢液前的钢液的温度为1630°C，所述倾倒钢液的压力为 8600Pa ;所述非真空熔炼、所述倾倒钢液未在液氩保护下进行。
[0055] 上述组分中，碳（C)的质量纯度为99. 0%，铬（Cr)的质量纯度为99. 48%，钥（Mo) 的质量纯度为99. 6%，硅（Si)的质量纯度为99. 9%，铁（Fe)的纯度为99. 8% ;镍（Ni)的 质量纯度为99. 8%，铌（Nb)以NbFe70的形式与（：、0、]?〇、5丨、附、？6混合。
[0056] 本对比实施例制得的镍基高温合金焊粉氧含量为0. 057%，碳含量为0. 29%，无 法满足要求。
[0057] 对比实施例3
[0058] 本对比实施例的镍基高温合金焊粉，由下述重量百分比的组分组成：碳（C): 0· 06,铬（Cr) :20· 00,钥（Mo) :10· 00,铌（Nb) :4· 15,硅（Si) :0· 40,铁（Fe) :1· 00,镍（Ni): 余量。
[0059] 所述镍基高温合金焊粉的制备方法，包括如下步骤：将以下组分：碳（C)、铬（Cr)、 钥（Mo)、铌（Nb)、硅（Si)、铁（Fe)和镍（Ni)按上述百分比配比、混合，进行非真空熔炼，倾 倒钢液的同时气雾化，筛分，即可制成80-270目，270-625目的球形焊粉；其中，所述倾倒钢 液前的钢液的温度为1630°C，所述倾倒钢液前的压力为8600Pa ;所述非真空熔炼、所述倾 倒钢液和所述气雾化在液氩保护下进行。
[0060] 上述组分中，碳（C)的质量纯度为99. 0%，铬（Cr)的质量纯度为99. 48%，钥（Mo) 的质量纯度为99. 6%，硅（Si)的质量纯度为99. 9%，铁（Fe)的纯度为99. 8% ;镍（Ni)的 质量纯度为99. 8%，铌（Nb)以NbFe87的形式与C、Cr、Mo、Si、Ni、Fe混合。液氩（Ar)的 纯度为99. 999%。
[0061] 本对比实施例制得的镍基高温合金焊粉的氧含量为0. 10%，碳含量为0. 032%， 铁含量为4. 24%，氧含量和铁含量较高，无法满足要求。
[0062] 效果实施例1
[0063] 本效果实施例分析了本发明制得的镍基高温合金焊粉和其同类产品的技术指标， 见表1。其中，国际标准（标准代码：AWSA5. 14)对该类产品的碳含量作了如下规定：C(%): Max = 0. 10%。
[0064] 表1实施例1制得的镍基高温合金焊粉的技术指标检测结果
[0065]
【权利要求】
1. 一种镍基高温合金焊粉的制备方法；所述的制备方法包括如下步骤：将镍基高温 合金焊粉的原料混合均匀，进行真空熔炼，浇注成合金锭，再进行非真空熔炼得钢液，倾倒 钢液并对钢液进行气雾化，对气雾化得到的颗粒进行筛分，即可制得80-625目的镍基高 温合金焊粉；其中，所述倾倒钢液前的钢液的温度为1600-1700°C，所述倾倒钢液的压力为 8000-9000Pa;所述非真空熔炼、所述倾倒钢液和所述气雾化在液氩保护下进行。
2. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的镍基高温合金焊粉的原料包括： 以质量百分比计，碳：〇· 04%?0· 08%，铬：20· 00%?23. 00%，钥：8· 00%?10. 00%，铌： 3. 15%?4. 15%，硅：0· 05%?0· 40%，铁：0· 10%?L 00%，余量为镍。
3. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的倾倒钢液后，钢液流至雾化喷 嘴，钢液从开始倾倒至到达雾化喷嘴的时间不超过10秒。
4. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的真空熔炼的设备为真空感应炉； 所述的非真空熔炼的设备为非真空感应炉。
5. 如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的真空感应炉的真空度为< 10Pa。
6. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的气雾化是在雾化喷嘴中，用气 体射流将熔融的钢液粉碎成球形粉末的过程；其中，所述的气体射流的压力为650-750Pa ; 所述的气体射流的气体种类为氮气；所述的气体射流的射流方向与倾倒钢液时的方向成 55° -65°的夹角；所述的气雾化时雾化喷嘴的压力为900-1100Pa。
7. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的镍基高温合金焊粉的粒径为 80-270 目和 / 或 270-625 目。
8. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述倾倒钢液前的钢液的温度为 1600-1650°C ;所述倾倒钢液的压力为8500-8700Pa。
9. 一种由权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的镍基高温合金焊。
10. -种用于制备权利要求9所述的镍基高温合金焊粉的专用设备，其特征在于，所述 的专用设备包括依次连接的一真空感应炉、一液氩保护设备、一非真空感应炉、一雾化喷嘴 和一筛分机。
【文档编号】C22C1/02GK104249225SQ201410250689
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】于建平, 倪涛 申请人:上海中洲特种合金材料股份有限公司