耐腐蚀耐摩擦镍基金属粉芯焊丝及其熔覆层制备方法技术

本发明专利技术公开了耐腐蚀耐摩擦镍基金属粉芯焊丝及其熔覆层制备方法，金属粉芯焊丝包括合金带皮与金属粉芯，金属粉芯由以下质量份组成：

【技术实现步骤摘要】
耐腐蚀耐摩擦镍基金属粉芯焊丝及其熔覆层制备方法


[0001]本专利技术属于高温合金电弧熔覆焊接方法
，具体涉及耐腐蚀耐摩擦镍基金属粉芯焊丝，还涉及上述金属粉芯焊丝用于熔覆层制备的方法
。

技术介绍

[0002]镍铬铁合金作为石油化工
、
航空航天领域的常用合金，在石油管线
、
航空发动机
、
起落架等需要耐腐蚀，耐高温等特殊性能的使用场景均有广泛应用，这是因为在镍基高温合金中，镍含量通常在
50wt
％以上，同时含有
Cr、Mo、Nb
等其他合金元素，多种元素的联合作用增强了镍基高温合金的抗高温氧化
、
耐腐蚀和高温力学性能
。
风机壳体一般都存在着不同程度的腐蚀和磨损，安装在锅炉不同部位的风机所承受的温度
、
腐蚀和摩擦也不尽相同，所以就需要针对性的选择防护熔覆层
。
目前传统低碳钢单一的使用性能，难以满足严苛的性能要求，并且对于风机壳体高性能熔覆层的开发较为薄弱
。
[0003]目前镍基高温合金铸件成形及组织协调控制方面存在较大的困难，保证铸件具有良好充型能力与提升高温合金铸件力学性能两种相互矛盾的工艺要求常常成为高温合金铸件的机械性能差
、
成型精度低的主要原因
。
而电弧熔覆技术将高温合金作为的覆层材料，熔覆在传统钢铁材料上，从而获得了镍基高温合金优异的高温抗氧化性能和耐腐蚀性能，也避免了铸件成型工艺的高难度
。
并且电弧熔覆操作方便适用于各种复杂工况，精度高，可熔覆材料范围广，对熔覆材料要求较低，环境污染小，加工效率高等优点
。
相较于传统实芯焊丝大批量生产，针对问题功能性单一的特点，金属型粉芯焊丝成分调控灵活，可为熔覆层精准提供所需成分，并同时提高各项性能
。
[0004]IN718
镍基合金凭借其出色的耐磨性
、
耐腐蚀性和耐高温性能等优点，在各类金属表面修复或改性领域被广泛应用，而
Inconel 718
镍基合金熔覆制造过程中存在的成形困难
、
元素偏析
、
裂纹等问题，会导致合金熔覆层性能无法满足金属表面改性或修复的需求，耐腐蚀性能无法满足使用要求，现有技术中，制备耐腐蚀熔覆层，对
Inconel 718
合金粉末做原材料及激光作为热源制备技术较多，而用丝材并将电弧作为热源制备熔覆层技术较少
。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供耐腐蚀耐摩擦镍基金属粉芯焊丝，用以在低碳钢上电弧熔覆制备耐腐蚀耐摩擦镍基合金熔覆层，解决了低碳钢耐摩擦耐腐蚀性能差和
Inconel 718
镍基焊丝熔覆制造过程中存在的成形困难
、
元素偏析
、
容易产生裂纹的问题
。
[0006]本专利技术目的还在于上述耐腐蚀耐摩擦镍基金属粉芯焊丝及其熔覆层的制备方法
。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是：耐腐蚀耐摩擦镍基金属粉芯焊丝，金属粉芯焊丝包括
Inconel 718
镍基合金带皮与金属粉芯，金属粉芯由包括以下重量份组成：
Ni 40
％～
65
％，
Cr 19.0
％～
19.65
％，
Fe 5.8
％～
6.3
％，
Nb 4.5
％～
4.97
％，
Mo 2.52
％～
2.92
％，
Ti 0.55
％～
0.77
％，
Al 0.15
％～
0.39
％，
WC 1
～
25
％，以上组分质量百分比之和为
100
％；金
属粉芯焊丝包粉率为
35wt.
％
‑
40wt.
％
。
[0008]本专利技术所采用的第二种技术方案是：耐腐蚀耐摩擦镍基金属粉芯焊丝的制备方法，具体如下：
[0009]步骤1：按照质量百分比分别称量合金粉末：
Ni 40
％～
65
％，
Cr 19.0
％～
19.65
％，
Fe 5.8
％～
6.3
％，
Nb 4.5
％～
4.97
％，
Mo 2.52
％～
2.92
％，
Ti 0.55
％～
0.77
％，
Al 0.15
％～
0.39
％，
WC 1
～
25
％，以上组分质量百分比之和为
100
％；
[0010]步骤2：然后将称量好的合金粉末混合均匀置于真空管式炉加热保温干燥后并冷却至室温，得到金属粉芯；
[0011]步骤3：将
Inconel 718
合金带经过拉丝机轧制成
U
型焊带，然后将步骤2中得到的干燥的混合金属粉末作为金属粉芯放入
U
型焊带，并随着拉丝机轧制通过模具碾压闭合为
O
型焊丝，并将粗焊丝再次进行拉拔减径至
1.6mm
得到金属粉芯焊丝，再用蘸有无水乙醇或丙酮的棉布清除焊丝表面杂质油污
。
[0012]本专利技术的特点还在于，
[0013]步骤1的烘干具体是将混合称量完成的合金粉末置于真空管式炉中烘干，烘干温度为
120℃
～
220℃
，烘干时间为
1.5h
～
2h
，持续通入
99.9
％
Ar
气体避免氧化
。
[0014]步骤3拉丝机轧制焊丝过程中需控制填粉速度和填粉量，控制金属粉芯填充率为
35wt.
％
‑
40wt.
％
。
[0015]本专利技术所采用的第三种技术方案是：采用耐腐蚀耐摩擦镍基金属粉芯焊丝制备熔覆层的方法，将清除杂志后的金属粉芯焊丝进行剪丝处理，得到合适长度，进行电弧熔覆堆焊并冷却，堆焊完成后得到镍基合金熔覆层，堆焊基体为
Q345
低合金钢
。
[0016]堆焊工艺采用
TIG
焊，保护气体为
99.9
％纯
Ar
气体；焊接参数为
:
焊接电流为
165A
～
170A
，焊接电压随焊机焊接电流自动匹配，焊接速度为
0.15m/min
～
0.25m/min本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
耐腐蚀耐摩擦镍基金属粉芯焊丝，其特征在于，包括
Inconel 718
镍基合金带皮与金属粉芯，所述金属粉芯按照质量百分比由以下组分组成：
Ni40
％～
65
％，
Cr 19.0
％～
19.65
％，
Fe 5.8
％～
6.3
％，
Nb 4.5
％～
4.97
％，
Mo 2.52
％～
2.92
％，
Ti 0.55
％～
0.77
％，
Al 0.15
％～
0.39
％，
WC 1
～
25
％，以上组分质量百分比之和为
100
％；金属粉芯填充率为
35wt.
％
‑
40wt.
％
。2.
耐腐蚀耐摩擦镍基金属粉芯焊丝的制备方法，其特征在于，具体如下：步骤1：按照质量百分比分别称量合金粉末：
Ni 40
％～
65
％，
Cr 19.0
％～
19.65
％，
Fe 5.8
％～
6.3
％，
Nb 4.5
％～
4.97
％，
Mo 2.52
％～
2.92
％，
Ti 0.55
％～
0.77
％，
Al0.15
％～
0.39
％，
WC 1
～
25
％，以上组分质量百分比之和为
100
％；步骤2：然后将称量好的合金粉末混合均匀置于真空管式炉加热保温干燥后并冷却至室温，得到金属粉芯；步骤3：将
Inconel...

【专利技术属性】
技术研发人员：李继红，马克，毛威，薛添淇，周文坤，程龙，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：