[发明专利]一种不锈钢阀门密封面涂层用镍基合金丝材的制备方法

说明书

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工停产、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工艺进行强化，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，如核工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；B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≤0.08，Ni：余量。

与现有电弧、火焰堆焊及等离子堆焊工艺相类似，激光熔覆技术通过高功率激光熔化同步输送的熔覆材料，同时基体表面一薄层发生熔化，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。激光熔覆与上述工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.激光熔覆过程是一快速凝固过程，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强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一层材料，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，工艺较为繁琐；通过实验发现，在激光熔覆Tribaloy T-700合金时，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，不能满足某些核工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一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：1.0-1.5wt％，Cr：17.5-19.5wt％，Mo：7.0-9.0wt％，W：3.5-4.5wt％，Nb：1.5-2.5wt％，Si：2.0-3.0wt％，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工艺性能，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，本发明的目的之一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工艺性能，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 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＝10-12(mm)规格的坯料，终锻温度985℃；