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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之一。其顯著的特點是合金鐵含量高(≤15％)，而國外同類牌號粉末的鐵含量低(≤5％)。表1列出Ni60合金成分(質(zhì)量分數(shù))與國外同類合金的比較。
表1 Ni60合金的化學成分比較
牌號 | 化 學 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 |
No6 | 0.75 | 13.5 | 3.0 | 4.25 | 4.75 | ―― | 余 | 56～61 | 美國 |
SF60 | ―― | 16.0 | 3.0 | 4.5 | 4.5 | ―― | 余 | 59～62 | 英國 |
RK70 | 0.9 | 16.5 | 3.3 | 4.3 | ---- | ―― | 余 | 60～64 | 德國 |
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，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、機械、礦山、石油、化工、輕工、汽車等領域易損部件的修復和須保護，能幾倍乃至幾十倍地提高使用壽命，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
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（見圖1），表明研制的粉末球形良好、表面光潔。在噴焊時不堵塞噴炬孔道，易控制送粉量，適宜自動噴焊操作。
2、2 顯影組織
經(jīng)X衍射儀結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)相為黑色細小點狀(Cr，F(xiàn)e)23C6、灰色塊狀Ni3B和細小白色塊狀CrB組成。12496噴焊層的組織結構與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、松裝密度、振實密度、流動性以及氧含量與12496牌號的對
比表明，兩者數(shù)據(jù)相近。
牌號 | 密度g/cm3 | 熔點℃ | 松裝密度g/cm3 | 振實密度g/cm3 | 流動性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 | 進口樣品測試 |
粉末中的氧含量是檢驗粉末質(zhì)量的重要指標之一。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。一般來說，合金液中的［O］含量是很低的，經(jīng)分析其含量為0.0007％—0.0020％，因此可以認為粉末中的氧含量主要是合金液在霧化時二次氧化的結果。如果合金液中含有與氧親和力強的元素，那么氧含量會更高，而鋁就是這種元素，它的吸氧能力超過了B和Si元素。圖2 表明粉末中的氧含量與殘余鋁量的關系。
2、4 粒度分布
采用GBl430—79規(guī)定的鐵粉粒度組成測試方法，對Ni 60粉、10009和12496粉進行篩分測試，比較見圖3。由圖可見研制的合金粉末的粒度分布與進口12496粉末相當。
2、5 粉末的熱膨脹系數(shù)
測得的Ni60熱膨膚系數(shù)與12496合金接近(見圖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，工件在噴焊之前預熱是必要和重要的，通過預熱處理可使噴焊層合金與工件的熱膨脹系數(shù)接近，以避免噴焊層開裂、剝落。
2、6 熱導率
合金的熱導率亦是制訂粉末噴焊工藝的依據(jù)之一。采用T2型激光脈沖熱導儀測定合金熱導率。測得的Ni60熱導率與12496合金接近(見圖5)，且兩種合金的熱導率都較低，并隨溫度升高，熱導率均增大。由此可見，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，減小溫度梯度隊使噴焊層不開裂裂、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型光學洛氏硬度計測定：由20爐Ni60試樣測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出， 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,相同條件下測得12496試樣焊層硬度HRc58，可見兩者硬度沒有差別。
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測定，Ni60和12496噴焊層的高溫硬度示于圖6。由圖6可見：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快速磨損試驗機測定。測定時，載荷分別為5kg、10kg、15kg、20kg，轉速750r／min。用0.25磷酸三鈉冷卻，3000轉后測量磨損體積。試樣尺寸ф22 X 22 mm X l0 mm、焊層厚度大于1 mm。對比材料為12496、淬火硬度為HRc60左右的GCrl5和45號鋼。測試結果示于圖7。由圖7可見，12496和Ni的焊層的耐磨性基本相同，均比GCrl5和45號鋼高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機，對比材料為：鈷鉻鎢合金、高鉻鑄鐵、35CrMoAl和16Mn鋼,測試結果表明：Ni60合金磨失量是各對比材料的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標準進行抗高溫氧化性試驗，試樣尺寸：φ8mm X 3 mm,表面光潔度1.6μm。試驗溫度650℃、750℃、850℃。氧化時間200h。每小時稱量一次，每一規(guī)范取兩只試樣的平均值。測試結果示于圖8；由圖8可見，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優(yōu)。
三、應用
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)的各部門得到廣泛的應用，下列是已應用Ni60合金粉末取得一些效果：
(1)高爐風口直吹管座、噴嘴受1050～1100℃高溫磨蝕，采用Ni60噴焊預保護，比原先提高壽命4倍以上。
(2)水箱技絲機輪，采用軸承鋼制造時使用壽命僅2～3星期，當改用在45號鋼表面噴
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表面強化預保護，比原先提高壽命4倍以上。
(5) φ180mm冷彎型鋼機組《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噴焊軋鋼機滾動導衛(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噴焊還用于軋鋼機齒輪、被動齒輪、軸承箱、泵套、風機葉片，刨床壓板、泵殼體、柱塞、活塞、農(nóng)機部件，耐蝕件等零部件的修復和予保護，都取得良好的使用效果。
四、結語
（1） Ni60粉末采用廉價材料和水霧化法制粉，成本低、價格便宜、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。用于零部件修復和予保護。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到和接近瑞士12496牌號水平、是一種十分理想的硬面粉末材料。
