專利名稱：一種不銹鋼閥門密封面涂層用鎳基合金絲材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金領(lǐng)域，特別涉及一種不銹鋼閥門密封面涂層用鎳基合金絲材的制備方法。
背景技術(shù)：
不銹鋼因具有優(yōu)良的耐蝕性和力學(xué)性能，廣泛用于石油化工、反應(yīng)堆及核電站中各種耐酸閥門及高溫高壓閥門的制造。由于運(yùn)行過程中各種介質(zhì)具有較強(qiáng)的腐蝕性甚至放射性，同時(shí)閥門密封面在啟閉過程中頻繁經(jīng)受摩擦、擠壓和撞擊作用，閥門的密封面很容易遭到破壞，而大大縮短閥門的使用壽命，而且介質(zhì)的滲漏可能造成停エ停產(chǎn)、環(huán)境污染甚至造成惡性事故的發(fā)生。因此，不銹鋼閥門的密封面不僅要求具有良好的抗腐蝕性，而且具有高的硬度、抗擦傷能力和抗熱震性能及抗撞擊性能。 不銹鋼閥門的密封面一般采用直接在閥體上進(jìn)行電弧、火焰堆焊及等離子堆焊高性能合金層的エ藝進(jìn)行強(qiáng)化，所用的合金原料主要為Fe基、Ni基及Co基自熔合金粉末，這些自熔合金粉末在基體元素的基礎(chǔ)上，添加Cr、B、Si、C、Mo、W等元素,合金粉末的熔點(diǎn)低，自熔性好，具有耐蝕、耐磨、耐熱、抗氧化等性能。而有些應(yīng)用場合對密封面強(qiáng)化層的成分有嚴(yán)格的要求，如核エ業(yè)用閥考慮閥門使用壽命的長期可靠性，常采用鈷基合金作密封面，但是鈷可因中子輻照引起二次放射，而不利于反應(yīng)堆工作具有很強(qiáng)的中子吸收能力，容易產(chǎn)生輻照脆化和腫脹效應(yīng)。Stellite公司開發(fā)出不含B的Tribaloy T-700合金，其成分為(wt. % ) Fe ^ 3. 0，Mo :32. 5，Cr :15. 5，Si :3. 4，Co :1. 5，C く 0. 08，Ni :余量。與現(xiàn)有電弧、火焰堆焊及等離子堆焊エ藝相類似，激光熔覆技術(shù)通過高功率激光熔化同步輸送的熔覆材料，同時(shí)基體表面ー薄層發(fā)生熔化，利用基體自身的冷卻作用在基體表面獲得與基體結(jié)合良好的合金層。激光熔覆與上述エ藝技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)和優(yōu)勢1.可以實(shí)現(xiàn)高精度的熔覆沉積，材料利用率高；2.熔覆層的厚度和寬度可通過多層多道搭接熔覆進(jìn)行可靠控制；3.能量集中，對基體的熱輸入小，熔覆層的稀釋率低，對基體的熱影響和變形?。?.激光熔覆合金強(qiáng)化層與基體為完全的冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高；5.激光熔覆過程是ー快速凝固過程，熔覆層的組織完全致密、無氣孔，具有更高的硬度和耐磨耐蝕性能。目前針對不銹鋼閥門密封面激光熔覆強(qiáng)化主要采用預(yù)置鈷基及鎳基合金粉末的粉末供給方法。粉末預(yù)置方法一般只適合在材料表面熔覆ー層材料，熔覆層的厚度受到限制，粉末如鋪置太厚，熔覆時(shí)很難保證涂層與基體的冶金結(jié)合和良好的涂層性能；粉末預(yù)置方法在進(jìn)行多層熔覆制備較厚合金層時(shí)，不能保證熔覆過程的連續(xù)性，エ藝較為繁瑣；通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在激光熔覆Tribaloy T-700合金吋，由于合金層的韌性較差，熔覆層極易開裂；另外，Tribaloy T-700合金及上述的鈷基及鎳基合金中含有Co或者B，不能滿足某些核エ業(yè)用閥門密封面強(qiáng)化層不能含有B和Co的嚴(yán)格要求。公開號為CN101368239A的中國專利申請公開了 ー種不銹鋼閥門密封面合金層的鎳基合金，該鎳基合金的成分和含量為C:L0-L5wt%，Cr :17. 5-19. 5wt%, Mo:7. 0-9. 0wt%, W 3. 5-4. 5wt%, Nb :1. 5-2. 5wt%, Si :2. 0-3. Owt%, Ni :余量。所述鎳基合金粉末成分中不含B和Co。該專利申請的合金在一定程度上克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，但其主要注重合金的熔覆エ藝性能，合金自身的綜合性能仍不是十分理想。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之ー在于提供一種不銹鋼閥門密封面涂層用鎳基合金絲材的制備方法，通過該方法制備的鎳基合金絲材不僅具有較好的熱噴涂或激光熔覆エ藝性能，采用其制備的涂層也具有較好的拉伸強(qiáng)度，適宜的硬度等力學(xué)性能以及優(yōu)異的抗腐蝕性能，并且與基體冶金結(jié)合好，抗熱震性能優(yōu)異。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種不銹鋼閥門密封面涂層用鎳基合金絲材的制備方法，所述鎳基合金按重量百
分比計(jì)由下列組份組成Mo 14. 0-16. 0%, Cr 22. 5-24. 5%, W 5. 5-6. 5%, Ti I. 0-1. 5%,Nb 0. 8-1. 2%,Mn 0. 8-1. 2%, Y 0. 05-0. l%,Si 0. 06-0. 1%,C ^ 0. 005%, S く 0. 005%,
0.005%，余為Ni ;所述的絲材的制備方法為(I)將稱好的原料熔煉后澆成金屬錠，冷卻后切除冒ロ、整修、切削表面層；(2)將步驟(I)制得的金屬錠加熱至1160_1180で，保溫21!，鍛造成直徑為O =10-12 (mm)規(guī)格的坯料，終鍛溫度985°C ；(3)把鍛造好的坯料在旋鍛機(jī)上熱旋鍛至O = 2. 4-2. 6(_)，熱旋鍛溫度為1120-1180°C ；(4)酸洗，清除材料表面的氧化皮后即得。本發(fā)明具有如下有益效果(I)本發(fā)明通過調(diào)整合金元素的組成和含量，使得各組份達(dá)到協(xié)同技術(shù)效果，其中，W、Mo用于提高合金的高溫性能，Cr提高合金的高溫抗氧化性能和組織穩(wěn)定性，并與Mo、Ni形成細(xì)小彌散的強(qiáng)化相Ni2(Mo，Cr)，提高合金的機(jī)械性能，Ti、Nb提高合金的高溫力學(xué)性能，Mn、Si保持合金良好的加工性能，添加Y稀土元素能夠提高合金純度、改善合金晶界組織，起到強(qiáng)化晶界的微合金化作用。在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了上述各組份的含量，使其綜合作用效果最優(yōu)，滿足不銹鋼閥門密封面涂層的使用需求。(2)針對所設(shè)計(jì)的合金成分，針對性的設(shè)計(jì)了鍛造及熱旋鍛的エ藝，從而使得上述合金所具備的性能能夠最充分的發(fā)揮出來。(3)本發(fā)明制備的合金具有較好的拉伸強(qiáng)度，適宜的硬度等力學(xué)性能以及優(yōu)異的抗腐蝕性能，與基體冶金結(jié)合好，并且熱膨脹系數(shù)低，因此抗熱震性能優(yōu)異。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一一種不銹鋼閥門密封面涂層用鎳基合金絲材的制備方法，所述鎳基合金按重量百分比計(jì)由下列組份組成Mo 14. 0%, Cr 24. 5%, W 5. 5%, Ti I. 5%, Nb 0. 8%, Mn I. 2%,
Y0. 05%, Si 0. 1%, C ^ 0. 005%, S 彡 0. 005%, P 彡 0. 005%，余為 Ni ;所述的絲材的制備方法為(I)將稱好的原料熔煉后澆成金屬錠，冷卻后切除冒ロ、整修、切削表面層；
(2)將步驟(I)制得的金屬錠加熱至1160°C，保溫2h，鍛造成直徑為O = 12 (mm)規(guī)格的坯料，終鍛溫度985°C ；(3)把鍛造好的坯料在旋鍛機(jī)上熱旋鍛至①=2.4(mm)，熱旋鍛溫度為1120-1180°C ；(4)酸洗，清除材料表面的氧化皮后即得。實(shí)施例ニ一種不銹鋼閥門密封面涂層用鎳基合金絲材的制備方法，所述鎳基合金按重量百分比計(jì)由下列組份組成Mo 16. 0%, Cr 22. 5%, W 6. 5%, Ti I. 0%, Nb I. 2%, Mn 0. 8%,
Y0. 1%, Si 0. 06%, C 彡 0. 005%, S 彡 0. 005%, P 彡 0. 005%，余為 Ni ;所述的絲材的制備方法為
(I)將稱好的原料熔煉后澆成金屬錠，冷卻后切除冒ロ、整修、切削表面層；(2)將步驟(I)制得的金屬錠加熱至1180°C，保溫2h，鍛造成直徑為O = 10 (mm)規(guī)格的坯料，終鍛溫度985°C ；(3)把鍛造好的坯料在旋鍛機(jī)上熱旋鍛至①=2.6(mm)，熱旋鍛溫度為1120-1180°C ；(4)酸洗，清除材料表面的氧化皮后即得。實(shí)施例三一種不銹鋼閥門密封面涂層用鎳基合金絲材的制備方法，所述鎳基合金按重量百分比計(jì)由下列組份組成Mo 15. 0%, Cr 23. 5%, W 6. 0%, Ti I. 3%, Nb I. 0%, Mn I. 0%,
Y0. 07%, Si 0.08%，C 彡 0.005%，S 彡 0.005%，P 彡 0.005%，余為 Ni ;所述的絲材的制備方法為(I)將稱好的原料熔煉后澆成金屬錠，冷卻后切除冒ロ、整修、切削表面層；(2)將步驟⑴制得的金屬錠加熱至1170°C，保溫此，鍛造成直徑為O = ll(mm)規(guī)格的坯料，終鍛溫度985°C ；(3)把鍛造好的坯料在旋鍛機(jī)上熱旋鍛至①=2.5(mm)，熱旋鍛溫度為1120-1180°C ；(4)酸洗，清除材料表面的氧化皮后即得。申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)エ藝設(shè)備和エ藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)エ藝設(shè)備和エ藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)エ藝設(shè)備和エ藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種不銹鋼閥門密封面涂層用鎳基合金絲材的制備方法，其特征在于，所述鎳基合金按重量百分比計(jì)由下列組份組成Mo 14. 0-16. 0%, Cr 22. 5-24. 5%, W 5. 5-6. 5%, TiI.0-1. 5%, Nb 0. 8-1. 2%, Mn 0. 8-1. 2%, Y 0. 05-0. 1%, Si 0. 06-0. 1%, C ^ 0. 005%,S^O. 005%, P ^O. 005%，余為Ni ;所述的絲材的制備方法為 (1)將稱好的原料熔煉后澆成金屬錠，冷卻后切除冒口、整修、切削表面層； (2)將步驟(I)制得的金屬錠加熱至1160-1180°C，保溫2h，鍛造成直徑為O=10-12 (mm)規(guī)格的坯料，終鍛溫度985°C ； (3)把鍛造好的坯料在旋鍛機(jī)上熱旋鍛至O= 2.4-2.6(_)，熱旋鍛溫度為1120-1180。。； (4)酸洗，清除材料表面的氧化皮后即得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種不銹鋼閥門密封面涂層用鎳基合金絲材的制備方法，所述鎳基合金按重量百分比計(jì)由下列組份組成Mo 14.0-16.0％，Cr 22.5-24.5％，W 5.5-6.5％，Ti 1.0-1.5％，Nb 0.8-1.2％，Mn 0.8-1.2％，Y 0.05-0.1％，Si 0.06-0.1％，C≤0.005％，S≤0.005％，P≤0.005％，余為Ni；所述的絲材的制備方法為(1)將稱好的原料熔煉后澆成金屬錠，冷卻后切除冒口、整修、切削表面層；(2)將步驟(1)制得的金屬錠加熱至1160-1180℃，保溫2h，鍛造成直徑為Φ＝10-12mm規(guī)格的坯料，終鍛溫度985℃；(3)把鍛造好的坯料在旋鍛機(jī)上熱旋鍛至Φ＝2.4-2.6mm，熱旋鍛溫度為1120-1180℃；(4)酸洗，清除材料表面的氧化皮后即得。
文檔編號C21D8/06GK102808109SQ201210305849
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者楊學(xué)焦 申請人:楊學(xué)焦