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 C Ni60 12496 15E No6 SF60 RK70 FP6M

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

图1：扫描电镜图 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3g/cm Ni60 12496 精彩文档

7.5284 7.7939 化 学 成 分 ％ Cr 17～14 15.99 16.9 13.5 16.0 16.5 14.0 B 4.5～2.5 3.01 3.44 3.0 3.0 3.3 3.0 Si 4.5～3 4.1 4.15 4.25 4.5 4.3 4.5 Fe ≤15 2.5 3.78 4.75 4.5 ---- 4.5 Co ―― ―― ―― ―― ―― 2～1 Ni 余 余 余 余 余 余 余 1.0~0.6 0.68 1.0 0.75 ―― 0.9 0.6 硬度（HRc） 55～62 55～62 60～64 56～61 59～62 60～64 55～60 备注 研制 瑞士 美国 美国 英国 德国 日本 熔点℃ 1027 1050 松装密度3g/cm 4.19 4.34 振实密度3g/cm 4.51 4.64 流动性s/50g 16.19 14.60 氧含量% 0.06~0.12 备注 20炉平均值 0.028~0.08 进口样品测试 实用标准文案

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、粉末的氧含量余残留Al的关系表面质量差，因此要求粉末具有较低的氧含0.2Al%量。一般来说，合金液中的［O］含量是很低

0.15的，经分析其含量为0.0007％—0.0020％，

0.1因此可以认为粉末中的氧含量主要是合金液

0.05在雾化时二次氧化的结果。如果合金液中含有

Al%与氧亲和力强的元素，那么氧含量会更高，而00.010.020.030.040.050.060.07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图2 粉末中的氧含量与残余铝量的关系 量的关系。

粉末粒度分布 45402、4 粒度分布

3530采用GBl430—79规定的铁粉粒度组成测

Ni6025C12496试方法，对Ni 60粉、10009和12496粉进行20C1000915筛分测试，比较见图3。由图可见研制的合金105粉末的粒度分布与进口12496粉末相当。

0μm-511595807058474135

图3 ： 3种合金粉末的粒度分2、5 粉末的热膨胀系数

测得的Ni60热膨肤系数与12496合金接2种合金粉末的热膨胀系数对比Ni60近(见图4)，两种合金的热膨胀系数都较低，C1249614并随温度升高，热膨胀系数均增大。由此可见，13.513工件在喷焊之前预热是必要和重要的，通过预

12.512热处理可使喷焊层合金与工件的热膨胀系数

11.511接近，以避免喷焊层开裂、剥落。

10.5 10203040506070温度 X 10℃2、6 热导率

图4：粉末的热膨胀系 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

热导率热导率。测得的Ni60热导率与12496合金接近

7Ni60(见图5)，且两种合金的热导率都较低，并随温

6C12496度升高，热导率均增大。由此可见，工件在喷焊

5后的冷却方式很重要，保温目的是减小喷焊层和

4工件之间的降温速度，减小温度梯度队使喷焊层

3不开裂裂、剥落。

2

12、7 喷焊层的硬度

02、7、1常温硬度 0.2513579 喷焊层硬度采用HR－150AT型光学洛氏硬温度 X 100图5：2种合金粉末的热导率图 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。

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热导率膨胀系数X10-6重量实用标准文案

2、7、2 喷焊层高温硬度 高温硬度Hv9高温硬度采用（日）VH—5B真空高温维

Ni608氏硬度计测定，Ni60和12496喷焊层的高温124967硬度示于图6。由图6可见：2种合金粉末

6喷焊层的高温硬度处于同一水平。

5

42、8 喷焊层的耐磨性 32、8、1 金属间磨损 2 金属间磨损采用斯可达快速磨损试验10机测定。测定时，载荷分别为5kg、10kg、

温度℃2510030050070015kg、20kg，转速750r／min。用0.25磷酸

图6： 2种粉末的喷焊层高温硬度三钠冷却，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。

耐磨性比较对比材料为12496、淬火硬度为HRc60左右的GCrl5和45号钢。测试结果示于图7。由40Ni60GCr1535图7可见，12496和Ni的焊层的耐磨性基本

124963045#钢相同，均比GCrl5和45号钢高4倍以上。

252、8、2 磨粒磨损

20 磨粒磨损采用Fargo橡胶轮磨粒磨损试

15验机，对比材料为：钴铬钨合金、高铬铸铁、1035CrMoAl和16Mn钢,测试结果表明：Ni605合金磨失量是各对比材料的1／3～1／48，0载荷Kg15101520显示了其优异的抗磨粒磨损性能。

图7：喷焊层的耐磨性曲

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，

0.6氧化增重0.50.40.30.20.100Ni6012496650℃ 750℃ 磨损量1000mm硬度Hv X 100850℃ 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。

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50100150200050100150200050100150200加热时间h 图 8 不同静态等温氧化动力曲线图 实用标准文案

(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。

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