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镀膜用镍铁自熔合金



自熔合金材料和镀层的一般信息

自熔镍合金Ni-B-Si and Ni-Cr-B-Si

 这些材料用于沉积和烧结耐腐蚀、摩擦磨损和研磨颗粒的镀层。镀层抵御气体腐蚀高达700-850 °c, 耐淡水和盐水, 盐水溶液,石油环境, 氨和其他严苛环境。它们没有或几乎没有对无机酸溶液有耐性。合金根据其自熔结构会在特定温度范围内熔化。合金镀层的基本结构相:-硬镍基超饱和溶液, Cr23C6 型铬碳化物和 水碳硼石铬;在含氢量增加的粉末中, 更强碳化物 Cr7C3 的颗粒也存在。镀层的硬度和耐磨性随铬、硼、硅、碳含量的增加而增大。硼和硅形成低熔点共晶镍, 熔点为950-1080 °c, 并恢复氧化膜的表面上的硼硅酸盐渣(自熔) 在存在液相, 并改善液态金属湿基体。

  在干摩擦和磨料作用下, 具有相同成分的合金表面的附着力、内聚力和耐磨性随涂层的密度 (减少孔隙度) 的增加而增大。由自熔合金制备的非烧结等离子镀层的孔隙率可达 10-12%, 气体喷涂镀层可达到20%。减少了镀层的孔隙度, 从而提高了5-10倍的强度是通过烧结涂层, 这是在等离子堆焊 (PTA 工艺) 或在涂层应用的方法同时进行喷涂粉末表面处理, 通过交替喷涂层的过程与他们的焊接。熔喷层通过加热炉或与高频电流也可以做为燃气燃烧器或等离子火焰 。由于其高密度 (孔隙率一般小于 1%), 爆轰涂层不需要融合后喷涂。孔隙度对涂料的质量和实用性的影响是复杂的。在共轭曲面中, 在半干摩擦作用下, 通过等离子喷涂而不熔化的最佳孔隙率可以促进摩擦总成的低磨损。通过积累润滑剂, 可以防止共轭表面的微动。

  对于NiCr13Si2B1、NiCr15Si3B2、NiCr16Si3B3、NiCr17Si4B4 等基础合金喷涂镀层的膨胀研究表明, 当冷却温度范围从960到20°c时, 它们没有相变。因为这个原因,在含体积变化的铁碳系统中发生相变, 在冷却过程中会导致钢和铸铁基质表面压裂的危险。因此, 推荐使用自熔合金制成的应用涂料, 以较慢的速度冷却产品。例如, 建议的冷却速度的间隔为10号钢-小于 100 100 °c/c,45号钢-小于35°c/c,对于70号钢-不到5°c/c镍铬硼硅碳的一般特性还包括在加热回到600°c的情况下保持硬度和耐磨性的趋势。合金在高温下的硬度 ("热" 硬度)--例如, 在650 °c--可以达到室温下测量的50-70%。

  镍合金粉末的应用领域包括: 冶金、采矿和采油、能源、玻璃和化工设备、冲压和液压仪器、汽车、火车和船零件、气泵设备、农业技术等的耐磨镀层。合金允许用于生产与其他材料的混合物用于镀层: 碳化物, 金属间化合物和其他材料。

自熔铁基合金由高碳合金 AP-Cr4Mn2Si2B4V1, 掺入钒、铬和锰, 以及铁镍铬合金 AP-G14 和具有共晶成分的中碳合金。高碳合金镀层的特点是在水性环境中, 硬度更高, 耐磨性更强, 而共晶合金 (FMI) 在高滑移速度下具有抗摩擦磨损的能力。.

自熔铅镍青铜铜锡镍硼硅是一种用于制造由铜、铜合金和钢制成的产品耐磨镀层的材料。

粉末的化学成分和涂层硬度
  Powder grade Nominal chemical composition ,  % Coating hardness,
HRC
Typical values
Main components
Ni Cu C Cr Si B Fe Other
Nickel-based alloys
AP-NiCu42Si1B1 基料
42,5 0,2 - 0,9 1,0 <3,0 - 190-230 HB
AP-NiSi2B1 基料
- <0,15 - 2,4 1,4 <1,5 - 90-92 HRB
AP-NiSi2B2 (PS-22) 基料
- <0,12 0,7 2,3 1,8 <0,5 - 18-23
AP-NiCr13Si2B1 基料
- 0,3 13,0 2,4 1,5 <5,0 - 26-34
AP-NiCr4Si3B1 基料
- <0,2 3,5 3,5 1,5  <3,0 - 30-35
AP-NiCr9Si3B2 基料
- 0,3 9,0 3,0 1,6 <5,0 - 32-38
AP-NiCr15Si3B2 基料
- 0,47 15,0 3,1 2,0 <5,0 Co<0,2 38-46
42-48
AP-NiCr13Si4B3 基料
- 0,6 13,0 4,0 2,8 3,2 - 45-52
AP-NiCr7Si4B3 基料
- 0,45 7,0 3,7 2,8 <5,0 - 50-52
AP-NiCr16Si3B3 基料
- 0,75 16,0 3,2 2,7 <5,0 - 47-52
AP-NiCr16Si3B3-U 基料
- 0,52 15,5 3,2 2,2 <5,0 - 42-48

AP-NiCr8Cu6Si2B3P
(PG-AN9)

基料
6,0 0,85 8,0 2,2 2,9 <5,0       P0,6 48-57
AP-NiCr25Si3B3 基料
- 1,2 25,0 2,7 2,5 <5,0  Mn 0,2 45-51
AP-NiCr7Si4B3Mo2Cu2 基料
1,8 0,45 7,0 3,8 2,8 <5,0 Mo 2,2 50-55
AP-NiCr16Si4B4Mo3Cu3 基料
2,7 0,5 16,0 4,0 3,8  3,5 Mo 2,7 52-58
AP-NiCr17Si4B4 基料
- 1,0 17,0 4,1 3,6 <5,0 - 55-60
AP-NiCr17Si4B4-U 基料
- 1,0 17,0 4,2 3,6 <5,0 - 56-60,  HV200 >595
AP-NiCr17Si4B4-R 基料
- 0,8 17,0 4,2 3,1 <5,0 - 55-62
AP-NiCr18Si5B4 基料
- 1,2 17,5 4,6 4,2 <5,0 - 60-62
Copper-based alloy
AP-CuSn8Ni5Si1B1 4,8 base - - 0,8 0,6 <2,0 Sn  8,0 140-160 HRB
Iron-based alloy
AP-FeCr4Mn2Si2B4V1 - <0,5 1,2 3,8 2,3 3,6 base V,  Mn
 
60-64
AP-G14 37 - 1,4 14 2,5 2,2 base      Mo, W 38-45
AP-FeCr11Mn4SiB (FMI-2) - - 0,8 11 3 2,7 base  Mn 4 >40
AP-FeNi19Mn10SiB (FMI-4) 19 - 0,35 - 3 2,7 base  Mn 10 40-45
AP-FeNi9Mn4SiB (FMI-5) 9 - 0,5 - 1,2 2,7 base  Mn 4 40-45

由气体喷涂熔融溶液来产生的合金。所产生的多分散粉末被筛选成颗粒尺寸窄的部分, 用于各种喷涂和焊接镀层技术: 爆炸和超音速喷涂, 气体粉末层焊接,气体燃烧和等离子喷涂, 激光和电火花焊接, 等离子和感应焊接。

粒度 (基本部分)

各种镀层技术的粉末基础部分:

镀膜方法应用 Particle size, microns
高速爆破喷涂
<40, <63 (20-63)
燃气、等离子喷涂、气粉、激光和电火花焊接
20-63, <100, 40-100,
45-90, 45-125, <125
等离子焊接/喷涂
63-125, 80-160, 94-280, 140-280
高频焊接
94-280, 40-630, 100-630, <630, <800

根据客户的需要, 我们可以生产其他颗粒尺寸的粉末。用于对粉末进行分类的筛网的最小尺寸为:-40 微米 (400 目) 和45微米 (325 目)。粉末不在小于40微米的筛网上进行筛选, 因为气体喷涂的粉末通常含有少量小于15-22 微米的细小微粒。

Sample distribution of particles by size, determined by laser granulometry
Fraction,
microns
Number of particles, % by dimensions, microns
0,29-11,00 11,0-15,56 15,56-22,0 22,0-37,00 37,0-74,00 74,0-124,5
20-63 (<63) 0,00 1,59 7,38 43,7 45,31 2,02

粉末颗粒的形状和结构

 气体喷涂的粉末主要是球形的颗粒形状, 与结构的铸造材料

fig. 1
fig. 2

*Fig.1, fig.2: 镍基合金AP-NiCr15Si3B2 的粉末颗粒外形和结构.

ni_samof

1 fig. 3

ni_samof_1(1)
2 fig. 4

*Fig.3, fig.4: 铁基合金 AP-FeCr4Mn2Si2B4V1 中粉末颗粒的形状和结构。

镀层的流动温度

 膨胀分析自熔合金, 热含量曲线包括以下特征点: 液相出现的温度0°, 以及热量含量变化最大 (峰值在 DTA 曲线上流动)。这一系列的流动在自熔合金, 在选择涂层的最佳流动温度方面起着重要的作用。建议流动温度尽可能接近于 m, 在这种情况下, 涂层变得更加致密 (孔隙度消失), ,并形成必要厚度的过渡扩散层,并达到涂层和底层的最大强度。实际上,系统Ni-Cr-B-Si-的镍合金含有镍硼化物和硅化物以及硼化铬和碳硼化物的金属在比Δε更宽的温度范围内流动,在流动期间以及在高熔点化合物簇的加热(溶解在镍中)期间逐渐同化。

粉末特性和应用领域

表格注释:

m - 熔点(DTA热含量曲线上的第一个峰),参考数据;

TS - 固相线温度;

TL - 液相线温度;

f - 与钢的摩擦副的摩擦系数,参考数据;

表中提供的材料和涂层的特性仅供参考。

Alloy grade  °C Coating properties Major fields of application
Nickel-based alloys
AP-NiCu42Si1B1 1065 耐腐蚀、冲击、摩擦磨损;excellend 的实用性。低摩擦 coefficeint, f = 0.052-0. 07与钢 counterbody 配对20
修复尺寸,零件焊接,填充铸铁件和框架上的裂纹和凹陷。 用于玻璃工业和其他部门在翻新车辆框架和部件时
AP-NiSi2B1 1070 耐热、耐腐蚀、防震、耐磨、性能好
玻璃工业中铸铁基体的尺寸恢复与表面强化
AP-NiSi2B2 1060 耐热性, 耐腐蚀, 冲击和磨损。硬度大于 NiSi2B1 和良好的实用性
玻璃工业中铸铁基体的尺寸恢复与表面强化
AP-NiCr13Si2B1 1050 R抗冲击, 高耐磨性和侵蚀磨损, 并在空气中氧化高达850, 在盐水和侵略性环境中的腐蚀, 除了酸性环境。 硬度大于 NiSi2B2。f=0,43 Cr12Mo 钢在露天的摩擦。令人满意的实用性。 钢和铸铁上的耐磨,耐极压的涂层。 玻璃工业中的基体,冶金工厂和石油天然气工业中的设备以及运输部件。
AP-NiCr4Si3B1 1060 玻璃工业中铸铁基体的尺寸和表面强化的恢复。 玻璃行业的基质和饮料
玻璃工业中铸铁基体的尺寸和表面强化的恢复。 玻璃行业的基质和饮料
AP-NiCr9Si3B2 1040 抗冲击负荷,摩擦和磨损磨损,空气中氧化达800摄氏度,在含水或碱性环境和其他腐蚀性工业环境中的腐蚀,除酸性外。 令人满意的可操作性
钢铁和铸铁上的耐磨,耐极压的涂层:玻璃工业中的基质和抛光剂,冶金和石油天然气工业中的设备,泵,压缩机和运输设备中的部件。 用作聚合物填充线的一部分。
AP-NiCr15Si3B2 1025 根据客户的要求,38-46或42-48 HRC范围内的硬度由合金成分调节。 耐冲击,抗摩擦磨损,微动腐蚀,空蚀,空气中氧化达800℃,在水和碱性环境中腐蚀以及其他恶劣的工业环境。 合金中的钴含量有限。 硬质合金具有良好的加工性。
钢,铸铁和不锈钢上的耐磨,耐极压的涂层。 恢复和加强高压釜中的阀门部件。 该材料由NAKS认证用于高风险设施的技术设备。 其他领域包括冶金,化工和石油天然气设备及车辆部件的维修和保护。
AP-NiCr13Si4B3 1030 在水环境和碱性环境以及其他侵蚀性工业环境中耐摩擦和磨损,冲击,腐蚀
冶金和采矿设备零件的耐磨涂层,泵和车辆的轴和密封系统
AP-NiCr17Si4B4 980 中等合金铬合金比NiCr15Si3B2和NiCr9Si3B2具有更低的Δm,并且在流动期间具有改善的流动性。 抗摩擦磨损和磨损,在空气中氧化850摄氏度以及腐蚀环境
中等合金铬合金比NiCr15Si3B2和NiCr9Si3B2具有更低的Δm,并且在流动期间具有改善的流动性。 抗摩擦磨损和磨损,在空气中氧化850摄氏度以及腐蚀环境
AP-NiCr16Si3B3 1040 抗冲击,抗磨损,微动腐蚀,空化腐蚀,空气中氧化达800℃,在水和碱性环境中以及在其他腐蚀性工业环境中的腐蚀。 通过切割和研磨加工。
用于动力工程机械制造(泵和石油工业阀门)部件的耐磨涂层,用于热车间的冶金设备,冲压工具,轮胎工厂的挤压机,汽车,船舶和火车的部件 - 例如螺旋桨的叶片, 机车零件,车联轴器等
AP-NiCr16Si3B3-U 1050 这种材料的性能类似于16℃3℃,但在颗粒尺寸(100-280微米)的特殊要求和控制涂层性能的方法方面有所不同
用于动力工程机械制造(泵,石油工业阀门)设备部件的耐磨涂层

AP-NiCr8Cu6Si2B3P
(PG-AN9)

950 就硬度而言,材料接近于NiCr16Si3B3。 与铝合金配对时,相对较低的流动温度和较低的摩擦系数 (Al-Sb-Mg)和Cu-Sn-Pb类型的抗摩擦青铜
船用柴油机和汽车零部件的环形曲轴。 复合粉末CP-Al5-Ni被用作基底。 铸铁零件的耐磨涂层。
AP-NiCr25Si3B3 1050 铬含量增加的自熔合金。 在高温和动态载荷下耐机械磨损和气体侵蚀
恢复和保护排气阀门和机车柴油和阀门的鞍座

AP-NiCr7Si4B3Mo2Cu2

1000 抵抗机械磨损和冲击,并提高耐腐蚀性。
用于高负荷和高温环境下工作的部件的耐磨涂层。
AP-NiCr16Si4B4Mo3Cu3 1010 高耐磨损和摩擦磨损,汽蚀和微动腐蚀。. 生产用于热卖店,柴油机的阀门和曲柄,泵轴,油泵的柱塞,蒸汽阀门,刀片,刀具和混合器的螺旋输送机以及冲压模具的冶金设备的运输机构(轧辊,轴承)的修复和加强 耐火制品(陶瓷)等.
AP-NiCr17Si4B4 1025 由于其高强度Cr7C3相的高耐磨性和腐蚀性,以及在新鲜和盐水,盐溶液,含油环境中的腐蚀; 空气中的抗氧化性可达700-750℃。 在室外与Cr12Mo钢摩擦时,f = 0.4
加强冶金工厂热装车间,石油泵和污泥泵,抽气装置,采矿,运输和农业技术机器和设备部件的表面。 加强高分子材料挤出机的输送螺杆等
AP-NiCr17Si4B4-U 1025 该材料的性质类似于PR-17β4 AP-NiCr 17 Si 4 B 4。 基部分为45-125微米,> 125小于3%,<45小于3%。 沉积涂层的硬度为56-61HRC,喷涂和流动涂层的显微硬度> 595HV 200。  喷涂随后的回流涂层。 石油和天然气工程,潜水深井泵柱塞硬化
AP-NiCr17Si4B4-R 1025 这种材料与AP-NiCr17Si4B4基材不同之处在于其在流动期间在钢部件表面上的改进的流动性 - 例如其流动到部件的侧面上而不形成凸起的能力。
加强电力工程,采矿,运输和农业技术中机器和设备部件的涂层。
AP-NiCr18Si5B4 1000 增强耐磨性
保护设备和机械零件不会收到强烈磨损和腐蚀
铜基合金
     AP-CuSn8Ni5Si1B1 TS 780 TL 980   具有高摩擦系数的耐磨材料f = 0.1 -0.07。  涂层的耐粘着性与黄铜在990-1000 是160-170 Mpa
由铜合金,钢和铸铁制成的部件上的耐磨功能涂层(例如,同步器齿轮上的环)
铁基合金
     AP-FeCr4Mn2Si2B4V1 1200 高耐磨损和水磨损。 该合金通过气体粉末和等离子体沉积形成致密的硬涂层
对挖泥船,采矿,运输和农业设备的设备和部件进行保护,防止磨损和水磨损
AP-G14 1100 基于铁镍硬溶液的新型自熔合金,流动性好,流动性好。 形成致密,抗震的覆盖层,具有令人满意的可操作性
中等硬度的耐磨涂层,用于冶金和石油天然气工业,动力工程和运输领域的钢铁和铸铁。

AP-FeCr11Mn4SiB
(FMI-2)

1130 -1150 共晶合金耐磨损,油磨损,腐蚀性机械损伤,汽蚀和气蚀。 涂料具有增加的可塑性,可以通过车削加工。
例如,FMI-2,FMI-5与镍合金粉末钢AP-FeNi4Cu2Mo结合用于焊接轴颈区域,而FMI-4-主要用于焊接沉积在铸铁产品上。 修复石油和天然气工业,运输,农业和运输技术中使用的机器和设备零件。
AP-FeNi19Mn10SiB
(FMI-4)
AP-FeNi9Mn4SiB
(FMI-5)

 

样品涂层结构

fig. 5
fig. 6

*Fig.5: 由合金AP-FeCr4Mn2Si2B4V1钢基材(蚀刻处理)制成的熔融涂层。 镀层硬度63 HRC

*Fig.6: 圆柱形细节的碎片 - 淹没式油泵的柱塞。 由合金AP-NiCr17Si4B4-U(蚀刻处理)制成的熔融涂层涂层硬度为58HRC