CN109735757A - 一种烧结硬质合金用舟皿接触材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烧结硬质合金用舟皿接触材料,包括如下质量百分比组成的成分:Ni:34‑46%、Fe:16‑27%、Cr:13‑21%、Si:0.05‑0.1%、Ta:0.5‑1.5%、Al:1‑2%、0.3%以下的Ti、0.1%以下的C、余料为W以及不可避免的杂质,所述舟皿接触材料制造的工艺方法包括以下步骤:(1)压制蜡膜:选取中温铸造蜡料,然后利用压力将蜡料压入成型,待其冷却、凝固后取出;(2)制作模具:将粘接剂与配料混合,制成耐火材料,然后涂抹于上述蜡膜表面。本发明中舟皿接触材料中采用Ni‑Fe‑Cr‑W系合金,通过Al元素的方法,能够提高舟皿的强度,减少杂质的污染,通过Ti元素的添加,能够提高舟皿的高温抗腐蚀性能,进而大大增加增加舟皿的承受温度,从而达到不起皮和不粘舟的效果。
Description
技术领域
本发明涉及舟皿技术领域,具体为一种烧结硬质合金用舟皿接触材料。
背景技术
目前国内外钨钼粉还原合金舟皿普遍采用纯镍、镍铬系高温合金铸造或不锈钢材料焊接制造,具有高温强度好、变形小、生产成本低廉等优点,较其他舟皿材料及舟皿加工工艺具有明显的优势,备受硬质合金生产行业的青睐。但铸造高温合金舟皿都存在产品承受的温度较低(约900℃左右)、使用寿命短、易粘舟等不同缺陷,如采用铸造工艺的纯镍舟皿,虽然其高温下性能较稳定,但使用过程中,镍制舟皿表面易与钨钼粉材料粘接,即在舟皿表面会形成一层与基体结合牢固、不易脱落的氧化膜,致使在钨钼粉材料的制备过程中浪费大,同时,纯镍舟皿高温强度低,在推舟力及热应力作用下会发生严重变形,影响舟皿的使用。镍铬系高温合金舟皿虽然具有较高的高温强度和抗变形能力,但在还原性气氛中工作,易发生点蚀,严重者可出现局部穿孔。同样,采用耐热不锈钢焊接制造的舟皿亦存在类似的问题,且氧化和点蚀更严重,高温强度也低于镍铬合金。
传统舟皿接触材料所选用材质较为单一,从而导致传统舟皿的承受温度较低(约为900℃),导致传统舟皿在使用过程中容易起皮的状况,同时容易发生粘舟的状况,在高温状态下,产品还容易被杂质腐蚀,进而导致产品的合格率低,大量浪费了生产资源,进而提高了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种烧结硬质合金用舟皿接触材料,以解决上述背景技术中提出的传统舟皿接触材料承受温度低的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种烧结硬质合金用舟皿接触材料,包括如下质量百分比组成的成分:Ni:34-46%、Fe:16-27%、Cr:13-21%、Si:0.05-0.1%、Ta:0.5-1.5%、Al:1-2%、0.3%以下的Ti、0.1%以下的C、余料为W以及不可避免的杂质。
优选的,所述不可避免的杂质中P≤0.04%,S≤0.04%,N≤0.04%,O≤0.04%。
优选的,所述舟皿接触材料制造的工艺方法包括以下步骤:
(1)压制蜡膜:选取中温铸造蜡料,然后利用压力将蜡料压入成型,待其冷却、凝固后取出;
(2)制作模具:将粘接剂与配料混合,制成耐火材料,然后涂抹于上述蜡膜表面,反复涂抹7-9次,制成一层厚7-9mm的耐火模具;
(3)脱蜡:控制高压釜中温度为150-210摄氏度,采用蒸汽高压保护脱蜡;
(4)焙烧成型:将脱蜡后的模具放置于高温加热炉内,采用连续焙烧,逐渐加温的方式,加热到920-1050摄氏度进行焙烧,焙烧7-9小时;
(5)熔炼:向熔炼炉中加入金属镍,待其熔化后加入金属铁、金属铬、金属钽和金属钨直至熔化,然后向熔液中加入稀土硅进行预脱氧处理,再加入石墨,调整熔液的化学成分,采用金属钛和金属铝对熔液进行终脱氧,熔液脱氧处理后温度调节至1550-1700摄氏度;
(6)浇注成型:将上述熔液浇注至焙烧出炉的模具内,模具浇注的温度为920-1100摄氏度,模具出炉后放置在沙盘紧密摆放。
优选的,所述耐火模具包括模具壳面和模具加固层。
优选的,所述模具壳面采用硅溶胶作为粘接剂,所述模具壳面的配料采用锆砂或锆粉。
优选的,所述模具模具加固层采用硅溶胶作为粘接剂,所述模具加固层的配料采用莫来砂或莫来粉。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
本发明中舟皿接触材料中采用Ni-Fe-Cr-W系合金,通过Al元素的方法,能够提高舟皿的强度,减少杂质的污染,通过Ti元素的添加,能够提高舟皿的高温抗腐蚀性能,进而大大增加增加舟皿的承受温度,从而达到不起皮和不粘舟的效果。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一:
预先按照Ni:35%、Fe:17%、Cr:16%、Si:0.08%、Ta:0.8%、Al:1.2%、Ti:0.2%、C:0.08%、W:29%的比例对原料进行配比;
(1)压制蜡膜:选取中温铸造蜡料,然后利用压力将蜡料压入成型,待其冷却、凝固后取出;
(2)制作模具:将粘接剂与配料混合,制成耐火材料,然后涂抹于上述蜡膜表面,反复涂抹8次,制成一层厚7-9mm的耐火模具;
(3)脱蜡:控制高压釜中温度为160摄氏度,采用蒸汽高压保护脱蜡;
(4)焙烧成型:将脱蜡后的模具放置于高温加热炉内,采用连续焙烧,逐渐加温的方式,加热到835摄氏度进行焙烧,焙烧7.3小时;
(5)熔炼:向熔炼炉中加入金属镍,待其熔化后加入金属铁、金属铬、金属钽和金属钨直至熔化,然后向熔液中加入稀土硅进行预脱氧处理,再加入石墨,调整熔液的化学成分,采用金属钛和金属铝对熔液进行终脱氧,熔液脱氧处理后温度降至1600摄氏度;
(6)浇注成型:将上述熔液浇注至焙烧出炉的模具内,模具浇注的温度为980摄氏度,模具出炉后放置在沙盘紧密摆放。
实施例二:本实施例与上述实施例的区别在于:
预先按照Ni:34%、Fe:16%、Cr:15%、Si:0.07%、Ta:0.7%、Al:1.0%、Ti:0.15%、C:0.07%、W:33%的比例对原料进行配比;
(1)压制蜡膜:选取中温铸造蜡料,然后利用压力将蜡料压入成型,待其冷却、凝固后取出;
(2)制作模具:将粘接剂与配料混合,制成耐火材料,然后涂抹于上述蜡膜表面,反复涂抹9次,制成一层厚7-9mm的耐火模具;
(3)脱蜡:控制高压釜中温度为160摄氏度,采用蒸汽高压保护脱蜡;
(4)焙烧成型:将脱蜡后的模具放置于高温加热炉内,采用连续焙烧,逐渐加温的方式,加热到1050摄氏度进行焙烧,焙烧8.2小时;
(5)熔炼:向熔炼炉中加入金属镍,待其熔化后加入金属铁、金属铬、金属钽和金属钨直至熔化,然后向熔液中加入稀土硅进行预脱氧处理,再加入石墨,调整熔液的化学成分,采用金属钛和金属铝对熔液进行终脱氧,熔液脱氧处理后温度降至1630摄氏度;
(6)浇注成型:将上述熔液浇注至焙烧出炉的模具内,模具浇注的温度为970摄氏度,模具出炉后放置在沙盘紧密摆放。
实施例三:本实施例与上述实施例的区别在于:
预先按照Ni:35%、Fe:17%、Cr:16%、Si:0.08%、Ta:0.8%、Al:1.2%、Ti:0.2%、C:0.08%、W:29%的比例对原料进行配比;
(1)压制蜡膜:选取中温铸造蜡料,然后利用压力将蜡料压入成型,待其冷却、凝固后取出;
(2)制作模具:将粘接剂与配料混合,制成耐火材料,然后涂抹于上述蜡膜表面,反复涂抹9次,制成一层厚7-9mm的耐火模具;
(3)脱蜡:控制高压釜中温度为200摄氏度,采用蒸汽高压保护脱蜡;
(4)焙烧成型:将脱蜡后的模具放置于高温加热炉内,采用连续焙烧,逐渐加温的方式,加热到1030摄氏度进行焙烧,焙烧8.3小时;
(5)熔炼:向熔炼炉中加入金属镍,待其熔化后加入金属铁、金属铬、金属钽和金属钨直至熔化,然后向熔液中加入稀土硅进行预脱氧处理,再加入石墨,调整熔液的化学成分,采用金属钛和金属铝对熔液进行终脱氧,熔液脱氧处理后温度调节至1580摄氏度;
(6)浇注成型:将上述熔液浇注至焙烧出炉的模具内,模具浇注的温度为1020摄氏度,模具出炉后放置在沙盘紧密摆放。
实施例四:本实施例与上述实施例的区别在于:
预先按照Ni:34%、Fe:18%、Cr:14%、Si:0.09%、Ta:0.9%、Al:1.3%、Ti:0.18%、C:0.06%、W:32%的比例对原料进行配比;
(1)压制蜡膜:选取中温铸造蜡料,然后利用压力将蜡料压入成型,待其冷却、凝固后取出;
(2)制作模具:将粘接剂与配料混合,制成耐火材料,然后涂抹于上述蜡膜表面,反复涂抹7次,制成一层厚7-9mm的耐火模具;
(3)脱蜡:控制高压釜中温度为160摄氏度,采用蒸汽高压保护脱蜡;
(4)焙烧成型:将脱蜡后的模具放置于高温加热炉内,采用连续焙烧,逐渐加温的方式,加热到990摄氏度进行焙烧,焙烧8小时;
(5)熔炼:向熔炼炉中加入金属镍,待其熔化后加入金属铁、金属铬、金属钽和金属钨直至熔化,然后向熔液中加入稀土硅进行预脱氧处理,再加入石墨,调整熔液的化学成分,采用金属钛和金属铝对熔液进行终脱氧,熔液脱氧处理后温度降至1600摄氏度;
(6)浇注成型:将上述熔液浇注至焙烧出炉的模具内,模具浇注的温度为980摄氏度,模具出炉后放置在沙盘紧密摆放。
实施例五:本实施例与上述实施例的区别在于:
预先按照Ni:33%、Fe:14%、Cr:18%、Si:0.08%、Ta:0.8%、Al:1.4%、Ti:0.3%、C:0.08%、W:26%的比例对原料进行配比;
(1)压制蜡膜:选取中温铸造蜡料,然后利用压力将蜡料压入成型,待其冷却、凝固后取出;
(2)制作模具:将粘接剂与配料混合,制成耐火材料,然后涂抹于上述蜡膜表面,反复涂抹7次,制成一层厚7-9mm的耐火模具;
(3)脱蜡:控制高压釜中温度为190摄氏度,采用蒸汽高压保护脱蜡;
(4)焙烧成型:将脱蜡后的模具放置于高温加热炉内,采用连续焙烧,逐渐加温的方式,加热到950摄氏度进行焙烧,焙烧8.4小时;
(5)熔炼:向熔炼炉中加入金属镍,待其熔化后加入金属铁、金属铬、金属钽和金属钨直至熔化,然后向熔液中加入稀土硅进行预脱氧处理,再加入石墨,调整熔液的化学成分,采用金属钛和金属铝对熔液进行终脱氧,熔液脱氧处理后温度降至1680摄氏度;
(6)浇注成型:将上述熔液浇注至焙烧出炉的模具内,模具浇注的温度为1060摄氏度,模具出炉后放置在沙盘紧密摆放。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种烧结硬质合金用舟皿接触材料,其特征在于:包括如下质量百分比组成的成分:Ni:34-46%、Fe:16-27%、Cr:13-21%、Si:0.05-0.1%、Ta:0.5-1.5%、Al:1-2%、0.3%以下的Ti、0.1%以下的C、余料为W以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种烧结硬质合金用舟皿接触材料,其特征在于:所述不可避免的杂质中P≤0.04%,S≤0.04%,N≤0.04%,O≤0.04%。
3.根据权利要求1或2所述的一种烧结硬质合金用舟皿接触材料,其特征在于:所述舟皿接触材料制造的工艺方法包括以下步骤:
(1)压制蜡膜:选取中温铸造蜡料,然后利用压力将蜡料压入成型,待其冷却、凝固后取出;
(2)制作模具:将粘接剂与配料混合,制成耐火材料,然后涂抹于上述蜡膜表面,反复涂抹7-9次,制成一层厚7-9mm的耐火模具;
(3)脱蜡:控制高压釜中温度为150-210摄氏度,采用蒸汽高压保护脱蜡;
(4)焙烧成型:将脱蜡后的模具放置于高温加热炉内,采用连续焙烧,逐渐加温的方式,加热到920-1050摄氏度进行焙烧,焙烧7-9小时;
(5)熔炼:向熔炼炉中加入金属镍,待其熔化后加入金属铁、金属铬、金属钽和金属钨直至熔化,然后向熔液中加入稀土硅进行预脱氧处理,再加入石墨,调整熔液的化学成分,采用金属钛和金属铝对熔液进行终脱氧,熔液脱氧处理后温度调节至1550-1700摄氏度;
(6)浇注成型:将上述熔液浇注至焙烧出炉的模具内,模具浇注的温度为920-1100摄氏度,模具出炉后放置在沙盘紧密摆放。
4.根据权利要求3所述的一种烧结硬质合金用舟皿接触材料,其特征在于:所述耐火模具包括模具壳面和模具加固层。
5.根据权利要求3所述的一种烧结硬质合金用舟皿接触材料,其特征在于:所述模具壳面采用硅溶胶作为粘接剂,所述模具壳面的配料采用锆砂或锆粉。
6.根据权利要求3所述的一种烧结硬质合金用舟皿接触材料,其特征在于:所述模具模具加固层采用硅溶胶作为粘接剂,所述模具加固层的配料采用莫来砂或莫来粉。
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