Magnum Clarum Никель-Хром сплав для керамики. Сплав хром никель
свойства, характеристика и отрасли применения сплавов.
Свойства никеля являются важными параметрами для поиска, переработки и сфер применения металла. Они учитываются при формировании составов с другими материалами.
Свойства никеля определяют его использование в производстве
Параметры никеля
Никель — это металл со свойственным ему серебристо-белым цветом. При температуре 1453 °C переходит в жидкое состояние, а кипит при 2732 °C. Никель пластичен, легко поддается обработке под воздействием давления.
Химическое свойство никеля характеризуется способностью образовывать соединения с разной степенью окисления. В естественных условиях на поверхности металла возникает тонкая пленка из оксида.
Металл обладает высоким показателем устойчивости к коррозии. Никель не реагирует с рядом концентрированных кислот и щелочей, но активно растворяется в разбавленной азотной кислоте.
Вступая в химические реакции, никель образует летучие металлы и растворимые/нерастворимые соли
С никелем не вступают в реакцию:
- инертные газы;
- литий;
- калий;
- натрий;
- цезий;
- рубидий;
- стронций;
- барий;
- иридий;
- цезий.
С углеродным соединением никель образует карбонил — летучий переходный металл, используемый в процессе получения материалов высокого класса чистоты. Порошок никеля способен самовоспламеняться при соприкосновении с воздухом с образованием оксидов.
Никель продуцирует ряд растворимых и нерастворимых солей. Например, раствор сульфата металла придает жидкости зеленую окраску. Нерастворимые соли обычно имеют насыщенный желтый цвет.
Формы нахождения металла
В естественных условиях никель встречается в сочетании с рядом химических элементов, а в форме самородков находится в железных метеоритах.
Содержание металла в составе ультраосновных пород значительно выше, чем в кислых образованиях. В зависимости от условий формирования минералов происходит процесс замещения никелем других элементов (железа, магния).
В гидротермальных условиях никель формирует соединения с мышьяком, кобальтом, серебром. Повышенные концентрации металла связаны с минеральными образованиями-арсенидами и сульфидами.
В природе никель обычно находится в соединениях с другими элементами
Сырьем для извлечения ценного компонента являются сульфидные, медно-никелевые руды с содержанием мышьяка:
- никелин — соединение с мышьяком;
- хлоантит — белый колчедан, содержащий кобальт и железо;
- гарниерит — силикатная порода с содержанием магния;
- магнитный колчедан — соединение серы с железом и медью;
- герсдорфит — мышьяково-никелевый блеск;
- пентландит — соединение серы, железа и никеля.
Содержание металла в живых организмах зависит от условий и среды обитания. Некоторые представители флоры и фауны способны концентрировать металл.
Основные месторождения руд находятся в Канаде, Российской Федерации, Албании, ЮАР, на Кубе, в Греции.
Процесс извлечения металла из руд предусматривает применение технологий в зависимости от типа сырья. Иногда никель является второстепенным материалом обогащения породы.
Тугоплавкие руды с содержанием магния подвергают электрической выплавке. Содержащие железо латеритовые руды перерабатывают гидрометаллургическим методом с последующей обработкой щелочными растворами.
Породу с меньшим содержанием железа плавят, подвергают обжигу и электрической выплавке. Попутно извлекают металлический кобальт или его соли. Повышенное содержание металла наблюдается в золе каменных углей в Англии. Этот факт связывают с деятельностью микроорганизмов, концентрирующих никель.
Пластичность и другие физические свойства никелевых составов зависят от чистоты материала. Незначительная примесь серы придает металлу хрупкость. Добавление в расплавленный материал магния очищает смесь от второстепенных примесей с образованием соединения с серой.
Отрасли применения никеля
Физико-химические свойства металла определяют его использование:
- в изготовлении нержавеющей стали;
- для формирования сплавов, не содержащих железо;
- с целью нанесения защитных покрытий на изделия гальваническим способом;
- для производства химических реактивов;
- в порошковой металлургии.
Металл применяют при производстве аккумуляторов, с его помощью происходят каталитические процессы химических реакций в промышленном производстве. Сплавы с титаном являются отличным материалом для изготовления протезов и приспособлений для выравнивания зубов.
Состав на основе химического элемента № 28 является сырьем для чеканки монет, изготовления спиралей электронных сигарет. Его используют для обмотки струн музыкальных инструментов.
При изготовлении сердечников для электромагнитов используются составы — пермаллои, включающие 20–60% железа. Никель используется при изготовлении различных деталей и аппаратуры для химической отрасли промышленности.
Оксиды металла применяются при производстве стекла, глазури и керамических изделий. Современное производство специализируется на изготовлении разнообразного проката: проволоки, ленты, фольги, трубок.
Никель имеет широкую сферу применения от покрытий до химических реактивов
Устойчивость к агрессивной среде позволяют использовать прокат из никеля для транспортировки щелочей в химической отрасли.
Инструменты из сплава на основе никеля применяются в медицине и при проведении научных исследований. Металл используется при создании точных приборов для дистанционного управления процессами в атомной энергетике, радиолокационных установок.
Характеристика никелевых сплавов
В составах металл сочетается в основном с железом и кобальтом. Его применяют в качестве лигатурного компонента для производства различных конструкционных видов стали, магнитных и немагнитных сплавов.
Металлические сплавы на основе химического элемента № 28 обладают прочностью, устойчивостью к температурам, деформации, влиянию внешней среды. Их число достигает нескольких тысяч. Самыми распространенными составами являются сочетания с хромом, молибденом, алюминием, титаном, бериллием.
Металл считается лигатурным компонентом золота, придающим ювелирным изделиям характерный белый цвет и прочность. По отношению к этому составу существуют мнения об аллергическом влиянии никеля на кожу.
В сочетании с хромом образуется соединение нихром, обладающее устойчивостью к высокой температуре, минимальным коэффициентом электрического сопротивления, пластичностью.
Его применяют для изготовления нагревательных приборов, деталей, в качестве покрытия. Высокая прочность соединения позволяет подвергать его механической обработке, точению, сварке, штамповке.
Никелевые сплавы обладают высокой прочностью, что позволяет широко использовать их в производстве
Особую группу образуют сплавы, в состав которых включена медь. Среди них самыми популярными являются:
- монель;
- латунь;
- бронза;
- нейзильбер.
Составы, содержащие химический элемент № 28, применяются в конструкциях атомных реакторов в качестве защитных оболочек для предохранения урановых стержней от влияния среды.
Более века назад было установлено, что железно-никелевый состав, содержащий 28% описываемого металла, теряет свои свойства к намагничиванию. Сплавам, содержащим 36% никеля, свойственен незначительный показатель линейного расширения, что позволяет его применять в изготовлении точных приборов и инструментов.
Этот состав, который обозначается FeNi36, называется инваром, то есть «неизменным». Широкое применение в производстве нашел сплав ковар, содержащий 29%никеля, 17% кобальта и 54% железа.
Он обладает высокой адгезией к расплавленному стеклу, что позволяет использовать состав для изготовления электрических выводов, проходящих через данное вещество.
Похожие статьи
ometallah.com
Электролит для электролитического осаждения сплава хром- никель
389)70
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 06.VII.1971 (№ 1678040/22-1) с присоединением заявки №
Приоритет
Дата опубликования описания З.XII.1973
М. Кл. С 23Ь 5 32
Государственный намитот
Совета 1нинистрое СССР по делам изобретений и открытии
УДК 621.357.7:669.26 24 (088.8) Авторы изобретения
E. И. Сокуренко, А. И. Саймаиова и И. Ф. Пономаренко
Кировоградский институт сельскохозяйственного машиностроения
Заявитель
ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ
СПЛАВА ХРОМ-НИКЕЛЬ
Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к электролитам для электролитичеокого осаждения сплава хромникель.
Известен электролит для осаждения сплава хром-ни кель, содержащий хромовый ангидрид, сернокислый никель и борную кислоту.
Однако этот электролит не обеспечивает получение качественных покрытий с содержанием никеля в сплаве более 5 — 7%.
Предложенный электролит позволяет получать блестящие, вязкие, малопористые, жаропрочные, стойкие к окислению и коррозионностойкие покрытия с содержанием ни келя
27 — 45%. Это достигается тем, что в него введены сернокислые соли магния и стронция и едкий натр.
Электролит содержит в г/л:
Хромовый ангидрид 45 — 60
Едкий натр 6 — 8
Сернокислый магний 1,5 — 2,5
Сернокислый стронций 0,5 — 1,0
Сернокислый никель 25 — 50
Процесс осаждения ведут при 40 — 60 С, плотности тока 15 — 25 а/для и рН 0,6 — 0,9.
Выход сплава хром-ни кель по току 15 — 18% и зависит от |плотности тока. Изменение, плотности тока от 10 до 50 а/дм увеличивает выход сплава по току от 6 до 33%, однако, качество осадков при плотностях тока выше
25 а/дме ухудшается. Кислотность электролита корректи ..уют р створом едкого натра.
Электролит устойчив в работе. Осадки сплава, полученные из данного электролита вяз5 кие, эластичные, имеют хорошее сцепление с осново|", окисляются при температуре 650—
700 С. Твердость сплава хром-никель составляет 450 — 600 кг/мм .
В растворах серной, соляной кислот 0,1 и, 10 0,2 н, 0,5 и, 1н и 0,1 и, 0,2 и. азотной кислоты сплав хром-никель не растворяется даже при кипячении. В концентрированной серной кислоте не растворяется при нагревании. В концентрированной соляной и азотной кислотах
15 процесс растворения идет медленно. При осаждении сплава хром-никель на стальную ,поверхность не требуется ffодслоя цветных металлов.
20 П р п м е р. Для,получения качественных осадков хром-ни келевого сплава с содержанием 45% никеля в сплаве используют электролит состава в г/л:
Хромовый ангидрид 60
25 Едкий натр 7
Сернокислый магний 2
Сернокислый стронций 0,5
Сернокислый ни кель 50 и процесс проводят при 50 С и,плотности тока
30 20 а/дм
389170
Предмет изобретения
Составитель Н. Сурудина
Техред Т. Миронова
Корректоры: О. Кудинова и Т. Гревцова
Редактор О. Филиппова
Заказ 3118)4 Изд. № 809 Тираж 826 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
Электролит для эле ктролитического осаждения сплава хром-никель, содержащий хромовый ангидрид и сернокислый никель, отличаюи1ийся тем, что, с целью получепия блестящих, вязких, жаропрочных и коррозионностойких, покрытий с содержанием никеля 27—
45о/о, в него введены сернокислый магний, сернокислый стронций и едоцкий натр при следующем соотношении ком понентов в г/л:
5 Едкий натр б — 8
Сернокислый магний 1,5 — 2,5
Сернокислый стронций 0,5 — 1,0
Сернокислый никель 25 — 50
www.findpatent.ru
Жаропрочный железо-хром-никелевый сплав | Банк патентов
Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным железо-хром-никелевым сплавам, предназначенным для изготовления установок, работающих длительное время при повышенных (до 680°С) температурах. Сплав содержит хром, никель, углерод, кремний, марганец, вольфрам, титан, молибден, алюминий, церий, железо и примеси при следующем соотношении компонентов, в мас.%: углерод 0,005-0,010, кремний 0,20-0,40, марганец 1,00-2,00, хром 16,0-18,0, никель 34,0-38,0, вольфрам 1,80-2,30, молибден 0,50-0,80, титан 1,10-1,50, алюминий 0,08-0,15, церий 0,05-0,10, железо и примеси остальное. В качестве примесей сплав содержит серу, фосфор, сурьму, олово, мышьяк при их содержании, мас.%: сера ≤0,010, фосфор ≤0,015, сурьма ≤0,005, олово ≤0,003, мышьяк ≤0,005. При этом соблюдаются следующие соотношения: хромовый эквивалент Crэкв=Cr+2Si+1,5Mo+0,75W+5,5Al+1,5Ti≤25, никелевый эквивалент Niэкв=Ni+0,5Mn+30C≤40, суммарное содержание молибдена и вольфрама не превышает 3 мас.%, суммарное содержание примесей S+P+Sn+Sb+As не более 0,030 мас.%. Повышается уровень длительной прочности. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к металлургии жаропрочных сплавов, содержащих в качестве основы железо, хром, никель, молибден, вольфрам, а также углерод, кремний, марганец, церий, титан, алюминий. Данная сталь предназначена для изготовления установок, работающих длительное время при повышенных до 680°С температурах.
Известно, что в указанной области техники для работы в области температур 620-680°С применяются стали марок NF707, NF709, HR3C.
Однако недостаточная длительная прочность этих материалов не позволяет использовать их при температурах выше 650°С. Наиболее близким к заявленному сплаву по составу компонентов является сплав на железо-хром-никелевой основе, содержащий, мас.% [1]:
| Углерод | 0,05-0,12 |
| Кремний | 0,20-0,60 |
| Марганец | 1,00-2,00 |
| Хром | 14,00-16,00 |
| Никель | 34,00-38,00 |
| Вольфрам | 2,80-3,50 |
| Титан | 1,10-1,50 |
| Железо и примеси | остальное |
Данная марка стали предназначена для изготовления поковок дисков, лопаток, крепежных деталей, плоских пружин для длительной работы до 650°С. Однако длительная прочность известной стали не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к современному теплоэнергетическому оборудованию.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание жаропрочной стали, обладающей повышенным уровнем длительной прочности не менее 140 МПа на базе 100000 часов при температуре 650°С (σ650 10 5≥140 МПа).
Технический результат достигается тем, что в состав материала, выбранного в качестве прототипа, дополнительно вводится молибден, алюминий и церий, а также повышено содержание хрома, ограничено содержания углерода, вольфрама и вредных примесей (серы, фосфора, олова, сурьмы и мышьяка), мас.%:
| Углерод | 0,005-0,010 |
| Кремний | 0,20-0,40 |
| Марганец | 1,00-2,00 |
| Хром | 16,0-18,0 |
| Никель | 34,0-38,0 |
| Вольфрам | 1,80-2,30 |
| Молибден | 0,50-0,80 |
| Титан | 1,10-1,50 |
| Алюминий | 0,08-0,15 |
| Церий | 0,05-0,10 |
| Железо и примеси | остальное |
При этом должны соблюдаться следующие соотношения:
- суммарное содержание примесей (S+P+Sn+Sb+As) должно быть не более 0,030%;
- хромовый эквивалент:
Crэкв=Cr+2Si+1,5Mo+0,75W+5,5Al+1,5Ti≤25;
- никелевый эквивалент:
Niэкв=Ni+0,5Mn+30C≤40;
- суммарное содержание молибдена и вольфрама не должно превышать 3 вес.%.
Соотношение указанных легирующих элементов выбрано таким образом, чтобы сталь после соответствующей термической обработки обеспечивала требуемый уровень длительной прочности и стабильность важнейших физико-механических свойств, определяющих работоспособность материала в условиях эксплуатации оборудования. Кроме того, при указанном содержании легирующих элементов достигается эффект наноструктурного упрочнения за счет выделений мелкодисперсных интерметаллидных частиц γ'-фазы типа Ni3(Al, Ti), которые образуются при старении.
В заявляемой марке стали по сравнению с прототипом снижено содержание углерода до минимально достижимого на практике при выплавке в вакуумно-индукционной печи: не более 0,01% вместо не более 0,12% в известной стали. Это приводит к тому, что при длительной службе в сплаве образуется небольшое количество карбидов хрома, которое не охрупчивает сплав.
В химический состав заявленной стали был введен молибден, что позволило повысить прочность и пластичность при кратковременной и длительной эксплуатации, за счет выделения фаз Лавеса типа Fe2Mo и твердых растворов типа Fe2(Mo,W).
Церий 0,05-0,10 мас.% повышает технологичность при горячей пластической деформации. При содержании церия до 0,1% он действует как модификатор и измельчает структуру слитка, в конечном счете, повышает технологическую пластичность и длительную прочность.
Алюминий вводится для образования при старении интерметаллидных частиц γ'-фазы типа Ni3(Al, Ti), выделение которых приводит к повышению длительной прочности.
Хром в жаропрочных сталях и сплавах повышает сопротивление окислению при высоких температурах, причем тем больше чем выше его содержание. У аустенитных сталей хром увеличивает энергию связи атомов кристаллической решетки γ-твердого раствора, несколько повышает жаропрочные характеристики и температуру рекристаллизации легированного аустенита. В связи с этим содержание хрома было увеличено до 16-18% по сравнению с 14-16% в известной стали.
Но при чрезмерном увеличении содержания хрома и образовании ферритной составляющей в сложнолегированных жаропрочных аустенитных сталях наблюдается резкое падение жаропрочности, поэтому содержание хрома ограничивается 18%.
Повышение содержания углерода и хрома выше указанного в формуле, способствует выделению карбидов и ускоренной их коагуляции по границам зерен, уменьшению дисперсности выделяющихся фаз, что ведет к снижению характеристик длительной прочности.
При длительном воздействии повышенных рабочих температур до 650°С возможна сегрегация примесных элементов, таких как, S, P, Sn, Sb и As, на границах зерен, что может привести к появлению участков межзеренного разрушения. При этом наблюдается снижение сопротивления хрупкому разрушению, повышение критической температуры хрупкости стали. В связи с этим необходимо ограничивать суммарное содержание данных элементов (S+P+Sn+Sb+As) не более 0,030%.
Были произведены 3 опытно-промышленные плавки на ООО "Ласмет" весом по 100 кг. Сплав выплавлялся в вакуумно-индукционных печах емкостью 0,5-12 т. Полученный металл подвергался обработке давлением на промышленном кузнечно-прессовом и прокатном оборудовании.
Вакуумная выплавка обеспечивает существенное уменьшение содержания как вредных примесей (особенно серы), так и примесей цветных металлов. Этот рафинирующий эффект создает резерв повышения деформируемости сплава, особенно в сочетании с применением при выплавке чистых шихтовых материалов.
Материал подвергался термической обработке, после чего были изготовлены образцы на статическое растяжение и длительную прочность.
Химический состав исследованных сплавов приведен в таблице 1, механические свойства и характеристики длительной прочности - в таблице 2 и 3 соответственно.
Результаты сравнительных испытаний металла плавок показывают преимущество сплава заявленного состава по кратковременным механическим свойствам и по длительной прочности.
Суммарное содержание примесей для 3-х плавок:
(S+P+Sn+Sb+As)1=0,025;
(S+P+Sn+Sb+As)2=0,027;
(S+P+Sn+Sb+As)3=0,029.
| Таблица 2 | |||||
| Механические свойства предлагаемой и известной марок стали | |||||
| Сплав | Условный номер плавки | Механические свойства при температуре испытания 650°С | |||
| σВ, МПа | σ0,2, МПа | δ, % | ψ, % | ||
| не менее | |||||
| Предлагаемый | 1 | 635 | 467 | 25,9 | 42,6 |
| 2 | 644 | 459 | 27,5 | 40,8 | |
| 3 | 638 | 462 | 32,3 | 39,7 | |
| Известный | 4 | 620 | 440 | 20 | 34 |
Примечания:
1. Приведены усредненные результаты по 3-м образцам на точку.
2. Образцы испытаны после аустенизации при температуре 1100°С, двойного старения по следующему режиму: Тст1=850°С, τст1=10 ч, Тст2=700°С, τст2=50 ч, охлаждение на воздухе.
| Таблица 3 | ||
| Предел длительной прочности предлагаемой и известной марок стали | ||
| Сплав | Условный номер плавки | Предел длительной прочности на базе 105 часов при 650°С, МПа |
| Предлагаемый | 1 | 185 |
| 2 | 172 | |
| 3 | 175 | |
| Известный | 4 | 160 |
Источники информации
1. Л.Я.Либерман, М.И.Пейсихис. Свойства сталей и сплавов, применяемых в котлотурбостроении. Часть 2. - ЦКТИ, Ленинград, 1966. - 200 с.
2. "Fundamental Issues in the Development of Austenitic and Nickel Based Alloys for Advanced Supercritical Steam System", F.Starr and A.Shibli International Symposium on Ultra-High Temperature Materials, Tajimi, Japan, 2000.
3. К.А.Ланская. Жаропрочные стали. - Москва, Металлургия, 1969. - 246 с.
bankpatentov.ru
Magnum Clarum Никель-Хром сплав для керамики
Характеристики:Твердость по Викерсу после литья: 180Твердость по Викерсу после обжига: 185Удельный вес: 8,3 г/см куб.Температурный интервал плавления: 1280 - 1344 грд.Температура литья: 1420 град.ТКЛР: 14,0 /град.КФорма Цилиндры: d 9,5 х 11 мм
Состав сплава (%):-Никель (Ni) - приблизительно 63,0-Хром - (Cr) 25,0-Молибден (Mo) - 9,0-Кремний - (Si) - 2-Магний (Mg) - < 0,1
Система моделирования и ливникив: Чтобы гарантировать отливание, толщина колпачка должна быть не менее 0,3 - 0,4 мм Ливникова система обычная - балковая
Упаковка и преднагрев: Любые паковочные массы на фосфатной основе, которые подходят для температуры преднагрева 1050 С, предназначены для упаковки (пожалуйста, придерживайтесь инструкций по использованию производителя паковочных масс). Предыдущий нагрев опоки согласно инструкций производителя паковочных масс завершается при температуре 900 С - 1050 С. Большие промежутки должны прогреваться только линейно (никакой скоростной программы!!)
Плавление и выливание:• Использовать только чистые керамические тигли.• Использовать отдельный тигель для каждого сплава.• Использовать только новый металл для оптимальных результатов выливания. После повторного излияния сплава важные элементы могут испариться и не будет гарантированной оптимальная связки металла с керамикой• Не использовать порошок (флюс) для плавления.• Предварительно расплавить сплав в керамическом тигле.• Помещать опоку в литейное устройство до того, как расплавится последний цилиндр.• Отливать в момент исчезновения тени на поверхности расплавленного металла.• Не допускать разрыва пленки окисла (перегрев)• Во время плавления с ацетиленом/кислородом придерживаться инструкций производителя.• Очищенная горелка предупреждает загрязнение сплава.• Начинать процедуру выливания как только сплав расплавится и будет плавно двигаться под давлением пламени. После выливания охладить опоку к комнатной температуре и распаковать.• Не охлаждать под водой.Для обработки отливки использовать подходящие фрезы, камни и технические алмазы. Толщина колпачка должна быть не менее 0,2 - 0,3 мм
Керамическое выжигание: Нет необходимости в кислородном выжигании(оксидировании). Потом обработать пескоструйным прибором с окисью алюминия 110 мµ и прочистить дистиллированной водой (обработка паром).
Помнить КТР- для керамики! Нет необходимости в долговременном охлаждении, но рекомендуется удалять работу из поддона печи выжигания после того, как исчезнет поверхностная красная расцветка (металл охладеет).
Пайка и сваркаДля пайки подходят припои на кобальтовой основе . Никогда не использовать золотой или палладиевый припой для пайки сплавов между собой.
Очищать в ультразвуковой камере или пароструйным приборомЦена: 79 евро
dentolex.org
