Ni60自熔合金粉末的研究

收稿日期 :2002 - 05 - 30 作者简介 :朱润生 (1939 - ) ,男 (汉) ,江苏泰兴市人 ,高级工程师 ,主要从事金属材料 、热喷涂材料 、热喷涂工艺的研究及 硬面材料应用的开发 。
专业阀门论坛 http://zyvalve.5d6d.com
· 8 · 粉末冶金工业 第 12 卷
注 : ①称量 200 g ,筛分时间 15 min ; ②10009 与 12496 粉的化学成分相同 。
专业阀门论坛 http://zyvalve.5d6d.com
· 1 0 · 粉末冶金工业 第 12 卷
由上可见 ,Ni60 粉的粒度分布也应按不
< 100～ > 38μm
17. 33
16. 19
-
14. 60
氧含量 /%
备 注
0. 06～0. 12 20 炉平均值 0. 028～0. 080 进口样品测试值
量为 0. 06 %～0. 12 % ,12496 进口样品粉的 氧含量为 01028 %～0. 080 % ,可见 Ni60 的 氧含量接近国外水平 。
图 3 Ni60 粉末电镜扫描形貌 ×200
1. 2 显微组织 经 D9CX 衍射仪结合 MM6 金相显微镜
专业阀门论坛 http://zyvalve.5d6d.com
第 6 期 朱润生 :Ni60 自熔合金粉末的研究 · 9 ·
牌号
Ni60 12496 15E
№6 SF60 RK70 FP6M
C 1. 0/ 0. 6
0. 68 1. 0 0. 75
0. 90 0. 6
Cr 17/ 14 15. 99 16. 9 13. 5 16. 0 16. 5 14. 0
表 1 Ni60 合金的化学成分与国外同类合金的比较
化学成分/ %
http://zyvalve.5d6d.com 各配比粉末充分混匀后 ,分别测试粉末的松
装密度 、流动性以及一步法喷焊层硬度和两 步法喷焊层硬度 。
表 4 不同粒度分布的 21 种 Ni60 粉末/μm
序号 代号 < 125～ > 65 < 65～ > 44
< 44
1 100
100
0
0
2 802
80
成 3 种粒度级别 ,即代号 100 ( < 125～ > 65
μm) 、代号 010 ( < 65～ > 44 μm) 和代号 001
( < 44μm) 粉末 。按表 4 配制成不同粒度分 布的 21 种粉末 ,并绘成三角形图 (见图 6) 。
图 6 21 种不同粒度分布的 Ni60 粉末三角形图
0
20
3 820
80
20
0
4 604
60
0
40
5 622
60
20
20
6 640
60
40
0
7 406
40
0
60
8 424
40
20
40
(100) 的松装密度最低 ,最细粉 (001) 的松装 密度最高 ;在二元组合粉中 ,偏细粉 (A 、B 区) 的松装密度比偏粗粉 (D 区) 高 ,最粗与最细 组合粉 (A 区) 的松装密度最高 ;而三元组合 粉( C 区) 松装密度处于二者之间 。由此可 见 ,当在粗粉中配入适量细粉 ,可获得高松装 密度的粉末 。
粉末中的氧含量是检验粉末质量的重要 指标之一 。氧含量高的粉末 ,喷焊层渣量多 、 表面质量差 ,因此要求粉末具有较低的氧含 量 。从表 2 可知 ,Ni60 的 20 炉试验粉的氧含
图 4 Ni60 粉末颗粒剖面铸态组织 ×800
http://zyvalve.5d6d.com 牌号
Ni60 12496
图 5 粉末的氧含量与残余铝量的关系
法 ,测出 20 炉 Ni60 粉 ( < 125μm) 的平均粒度
次氧化和降低合金液中的残余铝量是降低粉 分布 ,在同样条件下测出瑞士 10009 粉 (一步
末中氧含量的有效措施 。
法喷焊粉) 和 12496 粉 (两步法喷焊粉) 的粒
1. 5 粒度分布 采用 GB1480 - 79 铁粉粒度组成测试方
< 80～ > 74 36. 2 13. 2 39. 95
< 74～ > 65 16. 8 7. 9 11. 0
< 65～ > 50 13. 05 16. 0 27. 75
< 50～ > 44 12. 9 3. 7 14. 0
< 44～ > 38 10. 85 20. 06 1. 15
< 38 6. 3 34. 6 0. 35
硬度
B
Si
Fe
Co
Ni ( HRC)
备 注
4. 5/ 2. 5 4. 5/ 3. 0 ≤15
-
余 55～62 本研制
3. 01 4. 10 2. 50
-
余 55～62 瑞士 Eutectic2Castolin
3. 44 4. 15 3. 78
-
余 60～64 美国 Metco
3. 0 4. 25 4. 75
同喷焊工艺而定 。根据实践经验得出 ,一步
法喷 焊 粉 末 粒 度 范 围 为 < 105 μm 或 < 80 μm ,两步法喷焊粉末粒度范围为 < 110～ > 44
μm 或 < 110～ > 50μm 较宜 。更为合理的粒
度分布需进一步研究 。
1. 6 粒度分布对粉末性能和喷焊层硬度的
影响
采用同一炉号 Ni60 ( < 125 μm) 粉 ,筛分
Abstract :Although the Ni60 self2melting alloy powder contains comparatively high Fe content ( ≤15 %) , but the main properties are at the same level of famous Castolin 12496 ,Switzerland ,which contains only < 5 % Fe. Because of lower price ,the Ni60 has become one of the most popular self2melting powders in China. The chemical composition , physical properties ,property for spray welding ,property of welded layer and application of Ni60 and it’s powder are introduced. The influence of particle size distribution on bulk density ,mobility of the powder ,and hardness of spray welded layer is presented. Key words :self2melting alloy ;powder ;property
Ni60 自熔合金粉末是镍基自熔合金粉 末系列中最重要牌号之一 。其显著的特点是 合金铁含量高 ( ≤15 %) ,而国外同类牌号粉 末的铁含量低 ( < 5 %) [1] 。表 1 列出 Ni60 合 金成分 (质量分数) 与国外同类合金的比较 。
Ni60 制粉采用高速摄影技术对熔融合 金液流在不同雾化介质作用下的雾化动态过
密度 / g·cm - 3
7. 528 4 7. 793 9
表 2 Ni60 粉末的物理性能和氧含量与 12496 牌号的比较
熔点 /℃
1 027 1 050
松装密度 振实密度 / g·cm - 3 / g·cm - 3
4. 19
4. 51
4. 34
4. 64
流动性/ s·(50g) - 1
< 100μm
分析与观察 ,Ni60 粉末颗粒剖面金相组织为 灰色衬底 Ni2Si 固溶体 ,呈碎块的白色部分为 Ni3B 相 ,见图 4 。 1. 3 物理性能
Ni60 粉末的密度 、熔点 、松装密度 、振实 密度 、流动性以及氧含量与 12496 牌号的对 比 (见表 2) 表明 ,两者数据相近 。 1. 4 氧含量
http://zyvalve.5d6d.com 中图分类号 :TF125. 2+ 12 文献标识码 :A
文章编号 :1006 - 6543 (2002) 06 - 0007 - 10
STUDY ON Ni60 SELF2MELTING ALLOY POWDER
ZHU Run2sheng (Shanghai Iron & Steel Research Institute ,Shanghai 200940 ,China)
专业阀门论坛 http://zyvalve.5d6d.com
第 12 卷 第 6 期 2002 年 12 月
粉末冶金工业
POWDER METALL URGY INDUSTRY
Vol . 12 No. Dec. 2002
6
Ni60 自熔合金粉末的研究
朱润生
(上海钢铁研究所 ,上海 200940)
Ni60 粉 ,并与著名的瑞士 12496 牌号进行的
比较表明 ,两者的主要性能相近 。同时实践
证明 ,Ni60 粉喷焊层硬度在 HRC 60 左右 ,与
http://zyvalve.5d6d.com 图 1 水雾化全过程
渗碳 、渗氮 、渗硼 、镀铬和某些堆焊合金等表 面硬化处理后的硬度相当 ,并具有优良的耐 磨性 、耐蚀性和抗高温氧化的综合性能 ,已被 广泛用于冶金 、机械 、矿山 、石油 、化工 、轻工 、 汽车等领域易损部件的修复和预保护 ,能几 倍乃至几十倍地提高使用寿命 ,取得了显著 的经济效益和社会效益 。
摘 要 :研制的 Ni60 自熔合金粉末虽铁含量高 ( Fe ≤15 %) ,但其主要性能达到 了铁含量较低 ( Fe < 5 %) 的著名瑞士 Castolin 12496 牌号水平 ,成为国内用量最 大的自熔合金粉末牌号之一 。本文介绍了 Ni60 自熔合金及其粉末的化学成分 、 物理性能 、喷焊工艺性能 、焊层性能和应用 ,并着重介绍了粒度分布对粉末的松 装密度 、流动性 、焊层硬度的影响 。 关键词 :自熔合金 ;粉末 ;性能
度分布 ( 见表 3) 。由表 3 可见 , 10009 粉较 细 ,12496 粉较粗 ,Ni60 粉介于其间 。
表 3 Ni60 粉的粒度分布与国外同类合金粉的比较/μm
牌号
Ni60 10009 12496
< 125～ > 105 0. 75 6. 5 4. 35
< 105～ > 80 2. 9 1. 2 1. 15
一般来说 ,合金液中的 [ O ] 含量是很低 的 ,经分析其含量为 01000 7 %～01002 0 % , 因此可以认为粉末中的氧含量主要是合金液
在雾化时二次氧化的结果 。如果合金液中含
有与氧亲和力强的元素 ,那么氧含量会更高 ,
而铝就是这种元素 ,它的吸氧能力超过了 B 和 Si 元素 。图 5 表明粉末中的氧含量与残 余铝量的关系 。如何减少合金液雾化时的二
-
余 56～61 美国 Colmony
3. 0
4. 5
4. 5
-Fra Baidu bibliotek
余 59～62 英国 DELOROSTELLITE
3. 3
4. 3
-
-
余 60～64 西德 Rudolfk Hufnagel
3. 0
4. 5
4. 5 2. 0/ 1. 0 余 55～60 日本福田
提供 了 依 据 。本 研 究 采 用 水 雾 化 法 制 取
程进行了试验[2] 。除采用高速摄影机对雾化 过程连续拍摄外 ,还用日本 MINOLTA 照相机 以 1 ×10 - 3 s 的速度分别对气雾化和水雾化 过程作了单幅照片的拍摄 ,见图 1 、2 。 摄影后的影片在日本 Nac 公司制造的运 动分析仪上进行了观察和分析 。从中找出了 雾化制粉过程中常见的“反冒”“、偏析”“、泄
1 Ni60 粉末性能
1. 1 形 貌 采用 (英) S - 40 扫描电镜拍摄 Ni60 粉末
形貌 。由图 3 可见 ,粉末球形良好 、表面光
洁 。在喷焊时不堵塞喷炬孔道 ,易控制送粉
量 ,适宜自动喷焊操作 。
图 2 气雾化全过程
漏”等不正常现象的起因和改进途径 ,同时还 揭示了雾化法制粉技术存在的问题 ,为调整 雾化工艺参数 、提高雾化效率和粉末的质量