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Ni60自熔熔合金粉末是鎳基自熔合金粉末系列中重要牌號(hào)之一。其顯著的特點(diǎn)是合金鐵含量高(≤15％)，而國(guó)外同類(lèi)牌號(hào)粉末的鐵含量低(≤5％)。表1列出Ni60合金成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))與國(guó)外同類(lèi)合金的比較。
表1 Ni60合金的化學(xué)成分比較
牌號(hào) | 化 學(xué) 成 分 ％ | 硬度（HRc） | 備注 | ||||||
C | Cr | B | Si | Fe | Co | Ni | |||
Ni60 | 1.0~0.6 | 17～14 | 4.5～2.5 | 4.5～3 | ≤15 | 余 | 55～62 | 研制 | |
12496 | 0.68 | 15.99 | 3.01 | 4.1 | 2.5 | ―― | 余 | 55～62 | 瑞士 |
15E | 1.0 | 16.9 | 3.44 | 4.15 | 3.78 | ―― | 余 | 60～64 | 美國(guó) |
No6 | 0.75 | 13.5 | 3.0 | 4.25 | 4.75 | ―― | 余 | 56～61 | 美國(guó) |
SF60 | ―― | 16.0 | 3.0 | 4.5 | 4.5 | ―― | 余 | 59～62 | 英國(guó) |
RK70 | 0.9 | 16.5 | 3.3 | 4.3 | ---- | ―― | 余 | 60～64 | 德國(guó) |
FP6M | 0.6 | 14.0 | 3.0 | 4.5 | 4.5 | 2～1 | 余 | 55～60 | 日本 |
Ni60粉噴焊層硬度在HRc60左右，與滲碳、滲氮、滲硼、鍍鉻和某些堆焊合金等表面硬化處理后的硬度相當(dāng)，并具有優(yōu)良的耐磨性、耐蝕性和抗高溫氧化的綜合性能，已被廣泛用于冶金、機(jī)械、礦山、石油、化工、輕工、汽車(chē)等領(lǐng)域易損部件的修復(fù)和須保護(hù)，能幾倍乃至幾十倍地提高使用壽命，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
二、Ni60粉末性能和噴焊層的性能
2、1 形貌
采用掃描電鏡拍攝Ni60粉末形貌（見(jiàn)圖1），表明研制的粉末球形良好、表面光潔。在噴焊時(shí)不堵塞噴炬孔道，易控制送粉量，適宜自動(dòng)噴焊操作。
2、2 顯影組織
經(jīng)X衍射儀結(jié)合金相顯微鏡分析與觀察，Ni60粉末顆粒剖面金相組織為灰色襯底Ni-Si固溶體，彌散分布Ni3B相。Ni60噴焊層顯微組織的觀察與分析得出：噴焊層基體為白色
塊狀的含硅鎳鉻固熔體相；硬質(zhì)相為黑色細(xì)小點(diǎn)狀(Cr，F(xiàn)e)23C6、灰色塊狀Ni3B和細(xì)小白色塊狀CrB組成。12496噴焊層的組織結(jié)構(gòu)與Ni60相似，因其鐵含量低，在白色塊狀大小和數(shù)量上有些差異。
2、3 物理性能
Ni60粉末的密度、熔點(diǎn)、松裝密度、振實(shí)密度、流動(dòng)性以及氧含量與12496牌號(hào)的對(duì)
比表明，兩者數(shù)據(jù)相近。
牌號(hào) | 密度g/cm3 | 熔點(diǎn)℃ | 松裝密度g/cm3 | 振實(shí)密度g/cm3 | 流動(dòng)性s/50g | 氧含量% | 備注 |
Ni60 | 7.5284 | 1027 | 4.19 | 4.51 | 16.19 | 0.06~0.12 | 20爐平均值 |
12496 | 7.7939 | 1050 | 4.34 | 4.64 | 14.60 | 0.028~0.08 | 進(jìn)口樣品測(cè)試 |
粉末中的氧含量是檢驗(yàn)粉末質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。氧含量高的粉末，噴焊層渣量多、表面質(zhì)量差，因此要求粉末具有較低的氧含量。一般來(lái)說(shuō)，合金液中的［O］含量是很低的，經(jīng)分析其含量為0.0007％—0.0020％，因此可以認(rèn)為粉末中的氧含量主要是合金液在霧化時(shí)二次氧化的結(jié)果。如果合金液中含有與氧親和力強(qiáng)的元素，那么氧含量會(huì)更高，而鋁就是這種元素，它的吸氧能力超過(guò)了B和Si元素。圖2 表明粉末中的氧含量與殘余鋁量的關(guān)系。
2、4 粒度分布
采用GBl430—79規(guī)定的鐵粉粒度組成測(cè)試方法，對(duì)Ni 60粉、10009和12496粉進(jìn)行篩分測(cè)試，比較見(jiàn)圖3。由圖可見(jiàn)研制的合金粉末的粒度分布與進(jìn)口12496粉末相當(dāng)。
2、5 粉末的熱膨脹系數(shù)
測(cè)得的Ni60熱膨膚系數(shù)與12496合金接近(見(jiàn)圖4)，兩種合金的熱膨脹系數(shù)都較低，并隨溫度升高，熱膨脹系數(shù)均增大。由此可見(jiàn)，工件在噴焊之前預(yù)熱是必要和重要的，通過(guò)預(yù)熱處理可使噴焊層合金與工件的熱膨脹系數(shù)接近，以避免噴焊層開(kāi)裂、剝落。
2、6 熱導(dǎo)率
合金的熱導(dǎo)率亦是制訂粉末噴焊工藝的依據(jù)之一。采用T2型激光脈沖熱導(dǎo)儀測(cè)定合金熱導(dǎo)率。測(cè)得的Ni60熱導(dǎo)率與12496合金接近(見(jiàn)圖5)，且兩種合金的熱導(dǎo)率都較低，并隨溫度升高，熱導(dǎo)率均增大。由此可見(jiàn)，工件在噴焊后的冷卻方式很重要，保溫目的是減小噴焊層和工件之間的降溫速度，減小溫度梯度隊(duì)使噴焊層不開(kāi)裂裂、剝落。
2、7 噴焊層的硬度
2、7、1常溫硬度
噴焊層硬度采用HR－150AT型光學(xué)洛氏硬度計(jì)測(cè)定：由20爐Ni60試樣測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出， Ni60上限成分焊層硬度HRc62、中限成分焊層硬度HRc59，下限成分焊層硬度HRc55,相同條件下測(cè)得12496試樣焊層硬度HRc58，可見(jiàn)兩者硬度沒(méi)有差別。
2、7、2 噴焊層高溫硬度
高溫硬度采用（日）VH—5B真空高溫維氏硬度計(jì)測(cè)定，Ni60和12496噴焊層的高溫硬度示于圖6。由圖6可見(jiàn)：2種合金粉末噴焊層的高溫硬度處于同一水平。
2、8 噴焊層的耐磨性
2、8、1 金屬間磨損
金屬間磨損采用斯可達(dá)快速磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)定。測(cè)定時(shí)，載荷分別為5kg、10kg、15kg、20kg，轉(zhuǎn)速750r／min。用0.25磷酸三鈉冷卻，3000轉(zhuǎn)后測(cè)量磨損體積。試樣尺寸ф22 X 22 mm X l0 mm、焊層厚度大于1 mm。對(duì)比材料為12496、淬火硬度為HRc60左右的GCrl5和45號(hào)鋼。測(cè)試結(jié)果示于圖7。由圖7可見(jiàn)，12496和Ni的焊層的耐磨性基本相同，均比GCrl5和45號(hào)鋼高4倍以上。
2、8、2 磨粒磨損
磨粒磨損采用Fargo橡膠輪磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)，對(duì)比材料為：鈷鉻鎢合金、高鉻鑄鐵、35CrMoAl和16Mn鋼,測(cè)試結(jié)果表明：Ni60合金磨失量是各對(duì)比材料的1／3～1／48，顯示了其優(yōu)異的抗磨粒磨損性能。
2、9 噴焊層的抗高溫氧化性
參照GB64－46標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗高溫氧化性試驗(yàn)，試樣尺寸：φ8mm X 3 mm,表面光潔度1.6μm。試驗(yàn)溫度650℃、750℃、850℃。氧化時(shí)間200h。每小時(shí)稱(chēng)量一次，每一規(guī)范取兩只試樣的平均值。測(cè)試結(jié)果示于圖8；由圖8可見(jiàn)，Ni60和12496焊層都具有優(yōu)良的抗氧化性，兩者差別木大。在高溫條件予12496的噴焊層抗氧化能力稍?xún)?yōu)。
三、應(yīng)用
由于Ni60合金粉末具有良好的耐磨、耐蝕、抗高溫氧化和高的硬度，必將在工業(yè)的各部門(mén)得到廣泛的應(yīng)用，下列是已應(yīng)用Ni60合金粉末取得一些效果：
(1)高爐風(fēng)口直吹管座、噴嘴受1050～1100℃高溫磨蝕，采用Ni60噴焊預(yù)保護(hù)，比原先提高壽命4倍以上。
(2)水箱技絲機(jī)輪，采用軸承鋼制造時(shí)使用壽命僅2～3星期，當(dāng)改用在45號(hào)鋼表面噴
焊Ni60焊層材料制造后，其壽命比原先提高5倍以上，而且改善了鋼絲表面質(zhì)量。
(3)φ600mm熱處理卷絲輥筒，受鋼絲強(qiáng)烈的勒磨，壽命極短。采用Ni60噴焊固相滲透新工藝處理后，耐磨性能優(yōu)異，比原先提高壽命20多倍。
(4)軋鋼廠輸送輥(G輥)，噴焊Ni60表面強(qiáng)化預(yù)保護(hù)，比原先提高壽命4倍以上。
(5) φ180mm冷彎型鋼機(jī)組《2010紗窗料》成型輥，噴焊Ni60后，從原先只能軋7t鋼材增加到可軋100t以上鋼材。
(6)采用Ni60噴焊軋鋼機(jī)滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)、冷拔鋼管內(nèi)模、90T剪刀片等后，其使用壽命部都比原先提高6倍以上。
此外，Ni60噴焊還用于軋鋼機(jī)齒輪、被動(dòng)齒輪、軸承箱、泵套、風(fēng)機(jī)葉片，刨床壓板、泵殼體、柱塞、活塞、農(nóng)機(jī)部件，耐蝕件等零部件的修復(fù)和予保護(hù)，都取得良好的使用效果。
四、結(jié)語(yǔ)
（1） Ni60粉末采用廉價(jià)材料和水霧化法制粉，成本低、價(jià)格便宜、噴焊工藝性能好。
（2） Ni60噴焊層具有優(yōu)良的耐磨、耐蝕和抗氧化等綜合性能，且具省一定的可加工性。用于零部件修復(fù)和予保護(hù)。可提高零部件的使用壽命幾倍到幾十倍。
（3） 研制的Ni60合金粉末綜合性能性能達(dá)到和接近瑞士12496牌號(hào)水平、是一種十分理想的硬面粉末材料。
