一種鎳基釬料及其制備合金涂層的方法技術

本發明專利技術提供了一種鎳基釬料，包括15~30wt%的Cr、4.5~12wt%的P、3~5wt%的Si、2~4wt%的Mo、2~4wt%的Cu、0~0.5wt%的稀土金屬，余量的Ni。解決了現有技術中鎳基釬料耐腐蝕環境單一，難以在工件表面形成較厚且均勻的涂層的技術問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及合金領域，特別地，涉及一種鎳基釬料，本專利技術的另一方面還提供了一種由鎳基釬料制備合金涂層的方法。
技術介紹
釬涂(braze coating)是指利用釬焊的方法,將特殊釬料合金熔結在母材金屬表面，以形成具有耐磨或耐蝕功能的與母材冶金結合的金屬合金涂層。目前，利用釬涂法制造耐蝕合金涂層，主要是采用鎳基釬料合金粉末和鎳基自熔性合金粉末。典型的鎳基釬料有Ni-Cr-Si系、Ni-Cr-Si-B系和Ni-Cr-P系，常用的牌號有BNi5、BNi2, BNi7和BNi12。典型的鎳基自熔性合金粉末也屬于Ni-Cr-Si-B系合金體系，常用的牌號有Ni60。這些鎳基釬料合金和鎳基自熔性合金雖然有具有一定的耐蝕性，但只 是適用于特定的腐蝕環境，很難同時適應多種腐蝕環境，不具有通用性。例如，Ni-Cr-Si,Ni-Cr-Si-B和Ni-Cr-P系鎳基釬料在還原性腐蝕環境中和在充氣的高速流動的海水環境中，其耐蝕性不強。另外，這些鎳基合金的固液相線區間較窄，都在100°C以內，熔融合金的流動性太大，很難形成較厚的合金涂層，在形狀復雜的工件表面也很難形成均勻的合金涂層。還有，像BNi2以及Ni6tl等自溶性合金粉末都只能在真空環境下進行釬涂工藝，限制了使用范圍。中國專利CN1138072A，公布了一種耐蝕涂層用的超合金粉末及其制造耐蝕合金涂層的方法。該超合金粉末的合金主體采用磷的共晶組織，因而其合金的固液相線區間較窄，熔融合金流動性很大，很難形成較厚的涂層以及在形狀復雜的工件表面形成均勻的涂層。該專利公布的合金粉末，除磷的共晶主體外，還添加了少量的鑰和硅(鑰< 1%，Si ( 1%)，由于添加量太少，不能達到鑰和硅大幅提高鎳合金耐蝕性的效果；合金中鉻含量也不高(6%彡鉻彡15%)，還含有一定量的鐵(鐵彡2%)，這些都限制了該耐蝕合金的耐蝕環境范圍。正如該專利所指出的，該超級耐蝕合金主要是為了解決低溫硫酸露點腐蝕問題。另外，該專利還公開了一種涂覆合金粉末的方法先在工件表面涂覆一層粘結劑，然后再涂覆合金粉末。該方法施工起來不是很方便，涂覆的合金粉末也不是很均勻。
技術實現思路
本專利技術目的在于提供，以解決現有技術中鎳基釬料耐腐蝕環境單一，難以在工件表面形成較厚且均勻的涂層的技術問題。為實現上述目的，根據本專利技術的一個方面，提供了一種鎳基釬料，包括15 30wt%的 Cr,4. 5 12wt% 的 P、3 5wt% 的 Si、2 4wt% 的 Mo、2 4wt% 的 Cu、0 0. 5wt% 的稀土金屬，余量的Ni。進一步地，稀土金屬為Ce、La、Y中的一種或多種。進一步地，包括30wt% 的 Cr、8wt% 的 P、4wt% 的 Si、3wt% 的 Mo、3wt% 的 Cu、0. 2wt%的Ce、0. lwt%的La、余量的Ni本專利技術的另一個方面還提供了一種制備合金涂層的方法，包括以下步驟(I)、將前述的鎳基釬料合金通過氣霧化制粉步驟得到鎳基釬料粉末；(2)、將鎳基釬料粉末與粘合劑進行混合得到合金膏體；(3)、將合金膏體涂覆在工件表面得到涂有膏體的工件；(4)、將涂有膏體的工件進行干燥步驟后，在真空或氨分解氣保護環境中進行釬涂熔結步驟得到合金涂層；釬涂熔結溫度為κκκΓιιοο 。進一步地，氣霧化制粉步驟為在真空或氮氣保護環境中，將鎳基釬料熔融成合金液，然后用高速氮氣進行霧化冷卻步驟得到鎳基釬料粉末。進一步地，霧化冷卻速度大于600°C /秒。 進一步地，鎳基釬料粉末的粒徑為-150目。進一步地，鎳基釬料粉末與粘結劑的重量比為2 8^8 :2。進一步地，步驟3為將合金膏體噴涂在工件表面；或將工件浸泡在合金膏體中得到涂有膏體的工件。進一步地，步驟4中干燥步驟為將涂有膏體的工件自然晾干或在4(T90°C下烘干。本專利技術具有以下有益效果本專利技術提供的鎳基釬料將15 30wt%的Cr、4. 5 12wt%的P、3 5wt%的Si、2 4wt%的Mo、2 4wt%的Cu、(T0. 5wt%的稀土金屬加入在鎳元素中，可同時改善Ni合金在氧化性腐蝕介質和還原性腐蝕介質中的抗蝕性能，使之能適應多種腐蝕性環境。并且所得到的耐蝕鎳基釬料粉末還具有優良的釬涂工藝性能，使之能滿足復雜的形狀工件的表面釬涂和厚涂層的制作。本專利技術提供的制備合金涂層的方法，簡便可行，涂層厚度可控，能在形狀復雜的工件表面形成均勻光潔致密的合金涂層，具有優良的抗各種腐蝕介質浸蝕的能力，通用性很強。除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本專利技術還有其它的目的、特征和優點。下面將參照實施例，對本專利技術作進一步詳細的說明。具體實施例方式以下結合說明書對本專利技術的實施例進行詳細說明，但是本專利技術可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。本專利技術的一個方面提供了一種鎳基釬料，包括15 30wt%的Cr、4. 5 12wt%的P、3 5wt%的Si、2 4wt%的Mo、2 4wt%的Cu、0 0. 5wt%的稀土金屬(RE)，余量為Ni。鎳的標準電極電位比氫稍低，具有顯著的鈍化傾向，因而純鎳本身具有作為耐蝕材料的基本品質，但對于多種苛刻而復雜的介質而言，純鎳尚嫌不足。由于鎳對Cr、Cu、Mo、P和Si等金屬元素具有極大的固溶能力，在鎳中加入其他的金屬元素得到的鎳基釬料可以改善鎳的理化性質。其中Cr可以顯著提高鎳基釬料的抗腐蝕性能，在鎳元素中添加Cr賦予鎳在氧化性條件下的抗蝕能力，使鎳基釬料能抗氧化性酸或鹽的腐蝕，同時還能抗高溫氧化和抗硫化等。Mo和Cu能顯著提高鎳在還原性介質下的抗腐蝕能力，當鎳基釬料處于非氧化性酸或鹽環境下；或在充氣高速流動的海水的侵蝕下，能保證鎳基釬料不被腐蝕。另外，Mo和Cu的復合加入，還能使鎳基釬料具有較寬的固-液相線區間，固液相線區間溫度可達200°C以上，降低了熔融狀態下鎳基釬料的流動性，使鎳基釬料在制備合金涂層的過程中可形成較厚的合金涂層，保證鎳基釬料涂覆在形狀復雜的工件表面形成均勻的合金涂層。Si能提高鎳基釬料的抗硫酸、有機酸和鹽腐蝕的能力。Si具有脫氧作用，制備合金涂層的過程中，Si可以還原自身和工件表面的氧化物而形成熔渣，能上浮于合金涂層表面，起到保護合金涂層的作用。此外，Si的加入還能明顯降低鎳基釬料的熔點。P不但能顯著降低鎳基釬料的熔點，還能能顯著提高鎳基釬料的抗蝕能力。此外，P還兼具有自釬劑作用，能使鎳基釬料在制備合金涂層過程中，在氨分解氣氛保護條件下完成釬涂過程。此外,合金中還包含(TO. 5wt%的RE,以進一步提高鎳基釬料的耐蝕性。RE能除去熔融釬料合金中的C，S等雜質，細化晶粒。由于工件母材中存在含量很高的鐵元素，鐵元素的電極電位較高，容易與腐蝕介質發生反應，因此，涂層合金中應盡量控制Fe元素的含量。 將稀土金屬加入到鎳基釬料中后，稀土金屬主要分布在合金涂層和工件的連接界面，由于稀土金屬的原子直徑較大，阻止了工件母材中的鐵元素向合金涂層中的擴散，從而降低了合金中Fe元素的含量，提高了鎳基釬料的抗腐蝕能力。本專利技術將15 30wt% 的 Cr、4. 5 12wt% 的 P、3 5wt% 的 Si、2 4wt% 的 Mo、2 4wt% 的Cu、(T0. 5wt%RE加入在鎳元素中，可同時改善Ni合金在氧化性腐蝕介質和還原性腐蝕介質中的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鎳基釬料，其特征在于，包括15~30wt%的Cr、4.5~12wt%的P、3~5wt%的Si、2~4wt%的Mo、2~4wt%的Cu、0~0.5wt%的稀土金屬，余量的Ni。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李昕，
申請(專利權)人：湖南新光環科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：