一种Ni-Cr基合金焊丝及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种Ni‑Cr基合金焊丝及其制备方法，该焊丝成分中Ni含量30‑80wt％，Cr含量5‑40wt％，还含有质量分数0‑35wt％的Al、Cu、Fe、Mn、Co、Ti、Zr、Hf中的一种或几种，以及质量分数0‑8wt％的B、C、O中的一种或两种或三种。该焊丝制备工艺流程为：混料—线坯挤压成型—脱脂烧结，挤压出的焊丝直径小于等于2mm。本发明专利技术制备的合金焊丝成分范围大，适合多品种、小批量生产，且本发明专利技术制备出的合金焊丝比传统拉拔法得到的线材组织成份一致性更好，无成份偏析，无加工硬化，成材率高，其焊接熔点比拉拔法生产出的焊丝低100‑200℃，焊接强度高，焊缝经抛光处理后美观均匀，与基材结合性好。

A Ni-Cr base alloy welding wire and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种Ni-Cr基合金焊丝及其制备方法
本专利技术涉及一种Ni-Cr基合金焊丝及其制备方法，属于金属的加工制备领域。
技术介绍
Ni-Cr基合金具有很高的耐高温氧化和腐蚀性能，可以制成焊丝用于铝电解用钢爪和锤头等合金材料的焊接复，也可用于生物医用合金和高档装饰品的微修补焊接。但是，由于Ni-Cr合金中含有较高的Cr并且含有微量的C和B，因此，合金加工塑性较差，是一种难变形的合金材料，制成较细焊丝时成材率较低。专利1034637C公开了一种直径0.3-0.8mm的二氧化碳气体保护焊特细焊丝，该焊丝由低碳低合金结构钢钢丝拉拔而成，可以焊接厚度1.2mm以下的低碳钢结构，但专利中未给出焊丝具体生产工艺。《超细锡基焊丝静液挤压工艺研究》提出了一种采用静液挤压工艺制备超细锡基焊丝的实验室制备方法，该方法克服了传统拉丝工艺中由于焊丝较细导致焊丝屈服强度低于拉丝过程中的拉拔力而断丝的缺点，使得超细焊丝可以连续均匀的挤出，验证了静液挤压技术应用于超细锡基焊丝制造的可行性，但该工艺用于焊丝的批量实际生产还存在较多问题需要改进和解决。文章《多元复合强化高锰钢堆焊合金焊丝及其成形工艺研究》研究了在水平连续铸造工艺的基础上制备成分为C：0.8～1.1wt％，Si：0.6～1.0wt％，Mn：13～18wt％，Cr：1.2～4.0wt％，Mo：0.5wt％，V：0.5～1.0wt％的多元复合强化高锰钢堆焊用合金焊丝，确定了制备直径为3～8mm堆焊合金焊丝的最佳工艺参数。文章《钴基合金焊丝及其制备工艺》介绍了钴基合金焊丝的特点及类别，并阐述了钴基实芯焊丝和药芯焊丝的制备工艺，生产工艺流程如下：合金成分设计与优化—配料—合金熔炼、精练—铸锭—铸锭均匀化处理—热加工(挤压成一定尺寸的杆料)—冷拉多道次(中间需多次退火)至一定尺寸的线坯—退火—冷拉多道次(中间需多次退火)至设计尺寸的焊丝—表面处理—包装，其热锻热轧温度高(1175℃左右)，冷拉过程中需多次退火处理，生产工艺流程长，设备投资大，操作复杂，不利于小批次、单量生产，且钴基合金焊丝制备材料成本高。专利CN103949805B公开了一种Ni基合金焊丝的制备方法，是通过合金熔炼→电渣重熔→热锻开坯→热轧退火→酸洗、修磨→冷轧→氢退等一系列工艺加工制备而成，且合金热锻热轧温度高，工艺流程长，加工成的成品丝材直径最小2.4mm以上，且焊接时使用温度高。综合以上分析，传统的焊丝生产一般采用真空熔炼—铸锭—锻压、轧制—挤压拉拔等工艺制成，对于高温难熔合金、脆性金属材料或金属复合材料焊丝的制备生产设备复杂，成本投入大，工艺流程长，且较难生产直径2mm以下的细合金焊丝。本专利技术针对现有焊丝生产设备复杂，工艺流程长，生产的焊丝直径不小于2mm等问题，提出了一种粉末冶金法制备Ni-Cr基高温合金焊丝的生产方法。该方法设备投入简单，生产成本低，适合多品种焊丝、大批量生产，采用此工艺方法生产出的Ni-Cr基合金焊丝比传统拉拔法得到的线材组织成份一致性更好，无成份偏析，无加工硬化，成材率高，其焊接熔点比拉拔法生产出的焊丝低100-200℃，焊接时焊丝熔化速率快，分散均匀，焊接强度高，焊缝经抛光处理后美观均匀，与基材结合性好，适合作为铝电解用钢爪和锤头等合金产品的焊接修补，也可适用于医疗器械、高端首饰表面微缺陷的焊接、修复与美化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对传统拉拔法生产焊丝存在的生产设备复杂，成本投入大，工艺流程长，且较难生产细直径尤其是直径2mm以下的细合金焊丝等问题，提出一种粉末冶金法制备Ni-Cr基高温合金焊丝的生产方法。本专利技术生产出的Ni-Cr基合金焊丝比传统拉拔法得到的线材组织均匀，无成份偏析，无加工硬化，原料利用率高，产品易滴焊，焊接熔点比拉拔法生产出的焊丝低100-200℃。本专利技术的一种Ni-Cr基合金焊丝，焊丝成分中Ni含量30-80wt％，Cr含量5-40wt％，还包含有质量分数0-35wt％的Al、Cu、Fe、Mn、Co、Ti、Zr、Hf中的一种或几种金属的混合，以及质量分数为0-8wt％的非金属元素B、C、O中的一种或两种或三种。优选的B、C、O非金属元素的含量为0-5wt％。其中，B或C以粉末的形式在混料过程中加入，O的加入为合金在混料或烧结过程中控制氧分压而引入O。本专利技术的一种Ni-Cr基合金焊丝，制成的焊丝长径比较大，焊丝直径小于等于5mm，截面为圆形，长度不限，尤其可以制备直径小于等于2mm的线材焊丝。本专利技术的一种Ni-Cr基合金焊丝制备方法，采用粉末冶金方法制备，制备过程包括：(1)以金属或金属及非金属粉末为原料，加入成型剂在混料机中混料均匀，通过挤压成型的方法制成直径5mm或2mm以下的线材生坯；(2)将挤压的线材生坯在空气中凉置，获得稍有强度的干燥生坯；(3)将干燥生坯置于真空炉或气氛炉中排胶、烧结，最终得到直径均一、表面平直光亮、强度大于300MPa的致密Ni-Cr基合金焊丝成品。本专利技术的一种Ni-Cr基合金焊丝制备方法，以金属粉末制备线材生坯时的成型剂选用PVA、PEG、CMC、EC中的一种或几种配置成溶液使用，最终配成溶液的浓度为0-30wt％。本专利技术的一种Ni-Cr基合金焊丝制备方法，混料时金属粉末和成型剂以分批加入、混合搅拌的形式进行混炼，所用设备为混捏机，转速为50-200r/min，正反向交替进行，混炼至在挤压机中能够连续均匀挤出生坯，成型剂的用量为粉末原料质量的1％-30％。本专利技术的一种Ni-Cr基合金焊丝及其制备方法，其特征在于焊丝挤压成型所用设备为能精确控制压力的单双向挤压机，模具有一定的载料腔体，挤压出口为单孔或多孔，孔径大小为5mm或2mm以下，在一定的挤压压力下，混合均匀的混合料以线状连续均匀从模具出口流出，挤压压力为0-200KN。本专利技术的一种Ni-C基合金焊丝及其制备方法，其特征在于焊丝烧结温度为950-1100℃，优选的烧结温度为970-1050℃。本专利技术的一种Ni-Cr基合金焊丝及其制备方法，其特征在于焊丝烧结气氛为惰性气氛或真空气氛，所用设备为真空烧结炉或者气氛烧结炉，真空气氛0.1Pa及以下，惰性气氛为氩气或氮气混合一定比例的氧气。本专利技术的Ni-Cr基合金焊丝及其制备方法，其有益效果在于可以合理调节焊丝成分，适合多品种、小批量焊丝的生产，采用此工艺方法生产出的合金焊丝比传统拉拔法得到的线材组织一致性更好，无成份偏析，无加工硬化，原料利用率高，产品易滴焊，其焊接熔点比拉拔法生产出的焊丝低100-200℃，焊接时焊丝熔化速率快，分散均匀，适合作为合金产品的微缺陷焊接修补，尤其适用于医疗器械、高端首饰表面缺陷的焊接、修复与美化。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。实施例1一种Ni-Cr基合金焊丝，其制备过程为，将质量分数为64wt％的Ni粉、20wt％的Cr粉、8wt％的Fe粉、8wt％的B粉加入金属总质量20wt％的PVA溶液，配置的PVA溶液中含PVA质量分数为15wt％，置于混捏机中混合4h，得到含水率2wt％的金属泥料，稍加凉置后置于单向挤压机的自制模具中，施加120kN的挤压力，使金属泥料从直径1.2mm的挤压孔中均匀、连续挤出，将挤出的线坯平整置于平板模具中，自然风干24h，获得一定强度的线坯。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ni‑Cr基合金焊丝，其特征在于焊丝成分中Ni含量30‑80wt％，Cr含量5‑40wt％，还包含有质量分数0‑35wt％的Al、Cu、Fe、Mn、Co、Ti、Zr、Hf中的一种或几种金属的混合，以及质量分数为0‑8wt％的非金属元素B、C、O中的一种或两种或三种。

【技术特征摘要】
1.一种Ni-Cr基合金焊丝，其特征在于焊丝成分中Ni含量30-80wt％，Cr含量5-40wt％，还包含有质量分数0-35wt％的Al、Cu、Fe、Mn、Co、Ti、Zr、Hf中的一种或几种金属的混合，以及质量分数为0-8wt％的非金属元素B、C、O中的一种或两种或三种。2.根据权利要求1所述的Ni-Cr基合金焊丝，其特征在于：挤压焊丝线材直径小于等于5mm，截面为圆形，长度不限。3.根据权利要求2所述的Ni-Cr基合金焊丝，其特征在于：挤压焊丝线材直径小于等于2mm。4.一种根据权利要求1-3所述Ni-Cr基合金焊丝的制备方法，其特征在于用粉末冶金的方法制备，制备过程包括：(1)以金属粉末或金属及非金属粉末为原料，加入成型剂在混料机中混合均匀，通过挤压成型的方法制成直径5mm以下的线材生坯；(2)将挤压的线材生坯在空气中凉置，获得稍有强度的干燥生坯；(3)将干燥生坯置于真空炉或气氛炉中排胶、烧结，最终得到直径均一、表面平直光亮、强度大于300MPa的致密Ni-Cr基合金焊丝成品。5.根据权利要求4所述Ni-Cr基合金焊丝制备方法，其特征在于金属粉末的成型剂选用PVA、PEG、CMC、EC中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：马军义，刘英，柴登鹏，侯光辉，李致远，刘丹，李冬生，曹永峰，李静，
申请(专利权)人：中国铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11