[发明专利]一种用于核电阀门密封面的镍铬合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍铬合金，尤其涉及一种应用于核电阀门密封面的强化材料的无钴镍铬合金。

背景技术

核电阀门密封面的使用条件相当苛刻，要求满足高的耐磨性、耐蚀性、耐高温要求。目前核阀密封面堆焊材料一般均为钴基合金，如Stellite 6或Stellite21等。钴基合金具有良好的高温性能、极好的低摩擦和抗磨损特性、优异的耐热腐蚀性及耐热疲劳性能，特别是在热态下具有优越的耐擦伤性能，因而常用来堆焊使用条件比较恶劣，抗磨损、抗腐蚀性能要求较高的阀门密封面。然而，由于钴基合金价格昂贵，以及我国钴资源缺乏，钴基合金替代品的寻找一直是我国科学工作者关心的问题。特别对于在核环境下工作的阀门，钴基合金凸现出一个很大的缺陷：由钴基合金磨损和腐蚀碎片中的Co59受激发将形成Co60同位素。这会延长核辐射的半衰期，在停堆检修时造成检修时间的增加和对维修人员的威胁，也会大大增加核燃料屏蔽的难度和成本。因此，今后在该技术领域的发展趋势，包括美国的AP1000和法国的EPR核电站，以及我国第三代大型压水堆核电站等，其核级阀门的密封面都要求采用无钴合金材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种无钴的镍铬合金涂层材料，替代目前在核阀密封面上普遍使用的堆焊含钴合金涂层；保证所述镍铬合金的基本性能，如低摩擦、高耐磨性、高温性能等指标能够达到或接近Stellite家族钴基合金，同时节约贵重钴金属，满足核环境特殊需要。

本发明的另一目的是提供所述镍铬合金涂层材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明具体技术方案是采用一种用于制备核电阀门密封面涂层的镍铬合金粉末混合物，所述镍铬合金粉末混合物成分的重量百分数为：

铬(Cr)：26.0～28.0％，硅(Si)：2.0～2.5％，硼(B)：1.1～1.3％，钼(Mo)：4.5～5.5％，钨(W)：3.0～4.0％，碳(C)：0.9～1.1％，其余为镍。

上述技术方案中，所述镍铬合金粉末的粒度为200～300目。

应用上述镍铬合金粉末混合物物制备核电阀门密封面涂层。制备核电阀门密封面涂层的方法有以下几种，例如：

方法一：

(1)按下述重量百分数混合粉末：铬：26.0～28.0％，硅：2.0～2.5％，硼：1.1～1.3％，铝：4.5～5.5％，钨：3.0～4.0％，碳：0.9～1.1％，其余为镍；用机械混合法获得镍铬合金粉末混合物，粉末粒度达到200～300目，并烘烤干燥；

(2)用功率为10⁴～10⁵W/cm²的激光辐照基材表面形成局部溶池，用同步送粉法将混合粉末送入溶池，用惰性气体作为输送气体，在激光作用基材和混合粉末的同时，用惰性气体保护溶池表面以避免氧化；所述激光采用CO₂激光，激光束扫描速度为3～8mm/s；

(3)根据核电阀门密封面涂层所需面积大小，采用单道激光扫描或多道搭接激光扫描即可得到镍铬合金核电阀门密封面涂层。

上述技术方案中，步骤(2)中所述混合粉末送入溶池的质量流率为：20～30g/min。

上述技术方案中，步骤(3)中所述多道搭接的搭接率为30％。

方法二：

(1)按下述重量百分数混合粉末：铬：26.0～28.0％，硅：2.0～2.5％，硼：1.1～1.3％，钼：4.5～5.5％，钨：3.0～4.0％，碳：0.9～1.1％，其余为镍；用机械混合法获得镍铬合金粉末混合物，粉末粒度达到200～300目；

(2)用乙醇溶解2123酚醛树脂材料作为粘接剂，与所述粉末混合物调和，在核电阀门密封面上涂敷成预铺涂层，并烘烤干燥；

(3)用功率为10⁴～10⁵W/cm²的激光辐照所述预铺涂层，同时向熔池吹送惰性气体以避免溶池表面氧化；所述激光采用CO₂激光，激光扫描速度为3～8mm/s；

(4)根据核电阀门密封面涂层所需面积大小，采用单道激光扫描或多道搭接激光扫描即可得到镍铬合金核电阀门密封面涂层。

上述技术方案中，步骤(2)中所述2123酚醛树脂是苯酚、甲醛在酸性催化剂作用下缩聚而成的固体酚醛树脂。

上述技术方案中，步骤(4)中所述多道搭接的搭接率为30％。

在方法一和方法二中，也可以用粉末冶金法获得镍铬合金粉末混合物。