Ni60自熔合金粉末

Ni60自熔合金粉末
Ni60自熔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％)。

表1列出Ni60合金成分(质量分数)与国外同类合金的比较。

表1 Ni60合金的化学成分比较
牌号化学成分％硬度
（HRc）备注
C Cr B Si Fe Co Ni
Ni60 1.0~0.6 17～
14 4.5～
2.5
4.5～3 ≤15 余55～62 研制
12496 0.68 15.99 3.01 4.1 2.5 ――余55～62 瑞士15E 1.0 16.9 3.44 4.15 3.78 ――余60～64 美国No6 0.75 13.5 3.0 4.25 4.75 ――余56～61 美国SF60 ――16.0 3.0 4.5 4.5 ――余59～62 英国RK70 0.9 16.5 3.3 4.3 ---- ――余60～64 德国FP6M 0.6 14.0 3.0 4.5 4.5 2～1 余55～60 日本
Ni60粉喷焊层硬度在HRc60左右，与渗碳、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须保护，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。

二、Ni60粉末性能和喷焊层的性能
2、1 形貌
采用扫描电镜拍摄Ni60粉末形貌（见图1），
表明研制的粉末球形良好、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。

2、2 显影组织
经X衍射仪结合金相显微镜分析与观察，
Ni60粉末颗粒剖面金相组织为灰色衬底Ni-Si
固溶体，弥散分布Ni3B相。

Ni60喷焊层显微组
织的观察与分析得出：喷焊层基体为白色
块状的含硅镍铬固熔体相；硬质相为黑色细小点状(Cr，Fe)23C6、灰色块状Ni3B和细小白色块状CrB组成。

12496喷焊层的组织结构与Ni60相似，因其铁含量低，在白色块状大小和数量上有些差异。

2、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牌号的对比表明，两者数据相近。

牌号密度
g/cm3熔
点℃
松装密度
g/cm3
振实密度
g/cm3
流动性
s/50g
氧含量% 备注
Ni60 7.5284 1027 4.19 4.51 16.19 0.06~0.12 20炉平均值12496 7.7939 1050 4.34 4.64 14.60 0.028~0.08 进口样品测试
图1：扫描电镜图
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。

一般来说，合金液中的［O ］含量是很低
的，经分析其含量为0.0007％—0.0020％，
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2 表明粉末中的氧含量与残余铝量的关系。

2、4 粒度分布
采用GBl430—79规定的铁粉粒度组成测
试方法，对Ni 60粉、10009和12496粉进行筛分测试，比较见图3。

由图可见研制的合金粉末的粒度分布与进口12496粉末相当。

2、5 粉末的热膨胀系数
测得的Ni60热膨肤系数与12496合金接近(见图4)，两种合金的热膨胀系数都较低，并随温度升高，热膨胀系数均增大。

由此可见，工件在喷焊之前预热是必要和重要的，通过预
热处理可使喷焊层合金与工件的热膨胀系数
接近，以避免喷焊层开裂、剥落。

2、6 热导率
合金的热导率亦是制订粉末喷焊工艺的依据之一。

采用T2型激光脉冲热导仪测定合金
热导率。

测得的Ni60热导率与12496合金接近
(见图5)，且两种合金的热导率都较低，并随温
度升高，热导率均增大。

由此可见，工件在喷焊
后的冷却方式很重要，保温目的是减小喷焊层和
工件之间的降温速度，减小温度梯度队使喷焊层
不开裂裂、剥落。

2、7 喷焊层的硬度
2、7、1常温硬度 喷焊层硬度采用HR －150AT 型光学洛氏硬度计测定：由20炉Ni60试样测试数据统计得出， Ni60上限成分焊层硬度HRc62、中限成分焊层硬度HRc59，下限成分焊层硬度HRc55,相同条件下测得12496试样焊层硬度HRc58，可见两者硬度没有差别。

2、7、2 喷焊层高温硬度 高温硬度采用（日）VH —5B 真空高温维
氏硬度计测定，Ni60和12496喷焊层的高温硬度示于图6。

由图6可见：2种合金粉末
喷焊层的高温硬度处于同一水平。

2、8 喷焊层的耐磨性 2、8、1 金属间磨损 金属间磨损采用斯可达快速磨损试验机测定。

测定时，载荷分别为5kg 、10kg 、
15kg 、20kg ，转速750r ／min 。

用0.25磷酸
三钠冷却，3000转后测量磨损体积。

试样尺
寸ф22 X 22 mm X l0 mm 、焊层厚度大于1 mm 。

对比材料为12496、淬火硬度为HRc60左右的GCrl5和45号钢。

测试结果示于图7。

由图7可见，12496和Ni 的焊层的耐磨性基本
相同，均比GCrl5和45号钢高4倍以上。

2、8、2 磨粒磨损
磨粒磨损采用Fargo 橡胶轮磨粒磨损试
验机，对比材料为：钴铬钨合金、高铬铸铁、35CrMoAl 和16Mn 钢,测试结果表明：Ni60合金磨失量是各对比材料的1／3～1／48，显示了其优异的抗磨粒磨损性能。

2、9 喷焊层的抗高温氧化性
参照GB64－46标准进行抗高温氧化性试验，试样尺寸：φ8mm X 3 mm,表面光洁度1.6μm 。

试验温度650℃、750℃、850℃。

氧化时间200h 。

每小时称量一次，每一规范取两只试样的平均值。

测试结果示于图8；由图8可见，Ni60和12496焊层都具有优良的抗氧化性，
两者差别木大。

在高温条件予12496的喷焊层抗氧化能力稍优。

三、应用
由于Ni60合金粉末具有良好的耐磨、耐蚀、抗高温氧化和高的硬度，必将在工业的各部门得到广泛的应用，下列是已应用Ni60合金粉末取得一些效果：
(1)高炉风口直吹管座、喷嘴受1050～1100℃高温磨蚀，采用Ni60喷焊预保护，比原先提高寿命4倍以上。

(2)水箱技丝机轮，采用轴承钢制造时使用寿命仅2～3星期，当改用在45号钢表面喷焊Ni60焊层材料制造后，其寿命比原先提高5倍以上，而且改善了钢丝表面质量。

(3)φ600mm热处理卷丝辊筒，受钢丝强烈的勒磨，寿命极短。

采用Ni60喷焊固相渗透新工艺处理后，耐磨性能优异，比原先提高寿命20多倍。

(4)轧钢厂输送辊(G辊)，喷焊Ni60表面强化预保护，比原先提高寿命4倍以上。

(5) φ180mm冷弯型钢机组《2010纱窗料》成型辊，喷焊Ni60后，从原先只能轧7t 钢材增加到可轧100t以上钢材。

(6)采用Ni60喷焊轧钢机滚动导卫、冷拔钢管内模、90T剪刀片等后，其使用寿命部都比原先提高6倍以上。

此外，Ni60喷焊还用于轧钢机齿轮、被动齿轮、轴承箱、泵套、风机叶片，刨床压板、泵壳体、柱塞、活塞、农机部件，耐蚀件等零部件的修复和予保护，都取得良好的使用效果。

四、结语
（1）Ni60粉末采用廉价材料和水雾化法制粉，成本低、价格便宜、喷焊工艺性能好。

（2）Ni60喷焊层具有优良的耐磨、耐蚀和抗氧化等综合性能，且具省一定的可加工性。

用于零部件修复和予保护。

可提高零部件的使用寿命几倍到几十倍。

（3）研制的Ni60合金粉末综合性能性能达到和接近著名瑞士12496牌号水平、是一种十分理想的硬面粉末材料。