专利名称：一种不锈钢阀门密封面涂层用镍基合金丝材的制备方法
技术领域：
本发明涉及合金领域，特别涉及一种不锈钢阀门密封面涂层用镍基合金丝材的制备方法。
背景技术：
不锈钢因具有优良的耐蚀性和力学性能，广泛用于石油化工、反应堆及核电站中各种耐酸阀门及高温高压阀门的制造。由于运行过程中各种介质具有较强的腐蚀性甚至放射性，同时阀门密封面在启闭过程中频繁经受摩擦、挤压和撞击作用，阀门的密封面很容易遭到破坏，而大大缩短阀门的使用寿命，而且介质的渗漏可能造成停エ停产、环境污染甚至造成恶性事故的发生。因此，不锈钢阀门的密封面不仅要求具有良好的抗腐蚀性，而且具有高的硬度、抗擦伤能力和抗热震性能及抗撞击性能。 不锈钢阀门的密封面一般采用直接在阀体上进行电弧、火焰堆焊及等离子堆焊高性能合金层的エ艺进行強化，所用的合金原料主要为Fe基、Ni基及Co基自熔合金粉末，这些自熔合金粉末在基体元素的基础上，添加Cr、B、Si、C、Mo、W等元素,合金粉末的熔点低，自熔性好，具有耐蚀、耐磨、耐热、抗氧化等性能。而有些应用场合对密封面强化层的成分有严格的要求，如核エ业用阀考虑阀门使用寿命的长期可靠性，常采用钴基合金作密封面，但是钴可因中子辐照引起二次放射，而不利于反应堆工作具有很强的中子吸收能力，容易产生辐照脆化和肿胀效应。Stellite公司开发出不含B的Tribaloy T-700合金，其成分为(wt. % ) Fe ^ 3. 0，Mo :32. 5，Cr :15. 5，Si :3. 4，Co :1. 5，C く 0. 08，Ni :余量。与现有电弧、火焰堆焊及等离子堆焊エ艺相类似，激光熔覆技术通过高功率激光熔化同步输送的熔覆材料，同时基体表面ー薄层发生熔化，利用基体自身的冷却作用在基体表面获得与基体结合良好的合金层。激光熔覆与上述エ艺技术相比具有如下特点和优势1.可以实现高精度的熔覆沉积，材料利用率高；2.熔覆层的厚度和宽度可通过多层多道搭接熔覆进行可靠控制；3.能量集中，对基体的热输入小，熔覆层的稀释率低，对基体的热影响和变形小；4.激光熔覆合金强化层与基体为完全的冶金结合，结合强度高；5.激光熔覆过程是ー快速凝固过程，熔覆层的组织完全致密、无气孔，具有更高的硬度和耐磨耐蚀性能。目前针对不锈钢阀门密封面激光熔覆強化主要采用预置钴基及镍基合金粉末的粉末供给方法。粉末预置方法一般只适合在材料表面熔覆ー层材料，熔覆层的厚度受到限制，粉末如铺置太厚，熔覆时很难保证涂层与基体的冶金结合和良好的涂层性能；粉末预置方法在进行多层熔覆制备较厚合金层时，不能保证熔覆过程的连续性，エ艺较为繁琐；通过实验发现，在激光熔覆Tribaloy T-700合金吋，由于合金层的韧性较差，熔覆层极易开裂；另外，Tribaloy T-700合金及上述的钴基及镍基合金中含有Co或者B，不能满足某些核エ业用阀门密封面强化层不能含有B和Co的严格要求。公开号为CN101368239A的中国专利申请公开了 ー种不锈钢阀门密封面合金层的镍基合金，该镍基合金的成分和含量为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。所述镍基合金粉末成分中不含B和Co。该专利申请的合金在一定程度上克服了现有技术的缺陷，但其主要注重合金的熔覆エ艺性能，合金自身的综合性能仍不是十分理想。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之ー在于提供一种不锈钢阀门密封面涂层用镍基合金丝材的制备方法，通过该方法制备的镍基合金丝材不仅具有较好的热喷涂或激光熔覆エ艺性能，采用其制备的涂层也具有较好的拉伸强度，适宜的硬度等力学性能以及优异的抗腐蚀性能，并且与基体冶金结合好，抗热震性能优异。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下一种不锈钢阀门密封面涂层用镍基合金丝材的制备方法，所述镍基合金按重量百
分比计由下列组份组成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%，余为Ni ;所述的丝材的制备方法为(I)将称好的原料熔炼后浇成金属锭，冷却后切除冒ロ、整修、切削表面层；(2)将步骤(I)制得的金属锭加热至1160_1180で，保温21!，锻造成直径为O =10-12 (mm)规格的坯料，终锻温度985°C ；(3)把锻造好的坯料在旋锻机上热旋锻至O = 2. 4-2. 6(_)，热旋锻温度为1120-1180°C ；(4)酸洗，清除材料表面的氧化皮后即得。本发明具有如下有益效果(I)本发明通过调整合金元素的组成和含量，使得各组份达到协同技术效果，其中，W、Mo用于提高合金的高温性能，Cr提高合金的高温抗氧化性能和组织稳定性，并与Mo、Ni形成细小弥散的強化相Ni2(Mo，Cr)，提高合金的机械性能，Ti、Nb提高合金的高温力学性能，Mn、Si保持合金良好的加工性能，添加Y稀土元素能够提高合金纯度、改善合金晶界组织，起到强化晶界的微合金化作用。在大量试验的基础上，确定了上述各组份的含量，使其综合作用效果最优，满足不锈钢阀门密封面涂层的使用需求。(2)针对所设计的合金成分，针对性的设计了锻造及热旋锻的エ艺，从而使得上述合金所具备的性能能够最充分的发挥出来。(3)本发明制备的合金具有较好的拉伸强度，适宜的硬度等力学性能以及优异的抗腐蚀性能，与基体冶金结合好，并且热膨胀系数低，因此抗热震性能优异。
具体实施例方式实施例一一种不锈钢阀门密封面涂层用镍基合金丝材的制备方法，所述镍基合金按重量百分比计由下列组份组成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%，余为 Ni ;所述的丝材的制备方法为(I)将称好的原料熔炼后浇成金属锭，冷却后切除冒ロ、整修、切削表面层；
(2)将步骤(I)制得的金属锭加热至1160°C，保温2h，锻造成直径为O = 12 (mm)规格的坯料，终锻温度985°C ；(3)把锻造好的坯料在旋锻机上热旋锻至①=2.4(mm)，热旋锻温度为1120-1180°C ；(4)酸洗，清除材料表面的氧化皮后即得。实施例ニ一种不锈钢阀门密封面涂层用镍基合金丝材的制备方法，所述镍基合金按重量百分比计由下列组份组成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%，余为 Ni ;所述的丝材的制备方法为
(I)将称好的原料熔炼后浇成金属锭，冷却后切除冒ロ、整修、切削表面层；(2)将步骤(I)制得的金属锭加热至1180°C，保温2h，锻造成直径为O = 10 (mm)规格的坯料，终锻温度985°C ；(3)把锻造好的坯料在旋锻机上热旋锻至①=2.6(mm)，热旋锻温度为1120-1180°C ；(4)酸洗，清除材料表面的氧化皮后即得。实施例三一种不锈钢阀门密封面涂层用镍基合金丝材的制备方法，所述镍基合金按重量百分比计由下列组份组成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%，余为 Ni ;所述的丝材的制备方法为(I)将称好的原料熔炼后浇成金属锭，冷却后切除冒ロ、整修、切削表面层；(2)将步骤⑴制得的金属锭加热至1170°C，保温此，锻造成直径为O = ll(mm)规格的坯料，终锻温度985°C ；(3)把锻造好的坯料在旋锻机上热旋锻至①=2.5(mm)，热旋锻温度为1120-1180°C ；(4)酸洗，清除材料表面的氧化皮后即得。申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细エ艺设备和エ艺流程，但本发明并不局限于上述详细エ艺设备和エ艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细エ艺设备和エ艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
权利要求
1.一种不锈钢阀门密封面涂层用镍基合金丝材的制备方法，其特征在于，所述镍基合金按重量百分比计由下列组份组成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%，余为Ni ;所述的丝材的制备方法为 (1)将称好的原料熔炼后浇成金属锭，冷却后切除冒口、整修、切削表面层； (2)将步骤(I)制得的金属锭加热至1160-1180°C，保温2h，锻造成直径为O=10-12 (mm)规格的坯料，终锻温度985°C ； (3)把锻造好的坯料在旋锻机上热旋锻至O= 2.4-2.6(_)，热旋锻温度为1120-1180。。； (4)酸洗，清除材料表面的氧化皮后即得。
全文摘要
本发明公开了一种不锈钢阀门密封面涂层用镍基合金丝材的制备方法，所述镍基合金按重量百分比计由下列组份组成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％，余为Ni；所述的丝材的制备方法为(1)将称好的原料熔炼后浇成金属锭，冷却后切除冒口、整修、切削表面层；(2)将步骤(1)制得的金属锭加热至1160-1180℃，保温2h，锻造成直径为Φ＝10-12mm规格的坯料，终锻温度985℃；(3)把锻造好的坯料在旋锻机上热旋锻至Φ＝2.4-2.6mm，热旋锻温度为1120-1180℃；(4)酸洗，清除材料表面的氧化皮后即得。
文档编号C21D8/06GK102808109SQ201210305849
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者杨学焦 申请人:杨学焦