阅读说明：本技术 一种高表面质量、高强度镍合金带材的制备方法 (A kind of preparation method of great surface quality, high-intensity nickel alloy band ) 是由 陈存广 徐建勋 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明属于镍带材加工技术领域,具体涉及一种高表面质量、高强度镍合金带材的制备方法。本发明在精炼过程中添加脱氧剂,并将纯镍与纯钇真空熔铸成镍钇合金方坯,在空气中预热后进行热轧,表面生成Ni<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>/Y<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>复合氧化物,经氢气还原退火后生成Ni/Y<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>,冷轧成带材,镍钇合金方坯在空气中预热时表面生成纳米氧化钇,可提高表面硬度、基体强度及抗高温氧化能力,在热/冷轧加工过程中可提高板带材表面光洁度和表面精度,由于氧化钇颗粒尺寸为纳米级,含量很少(质量分数＜0.2%),对镍材的导热导电性能影响很小。制得的镍合金带材能够同时提高镍带材的强度、硬度和表面质量,以满足目前对高表面质量镍合金带材的市场需求。(The invention belongs to nickel strap material processing technique fields, and in particular to the preparation method of a kind of great surface quality, high-intensity nickel alloy band.The present invention adds deoxidier in refining process, and pure nickel and pure yttrium vacuum casting are carried out hot rolling, Surface Creation Ni after preheating in air at nickel yittrium alloy square billet 2 O 3 /Y 2 O 3 Composite oxides generate Ni/Y after hydrogen reducing is annealed 2 O 3 It is cold rolled to band, Surface Creation nano yttrium oxide when nickel yittrium alloy square billet preheats in air, surface hardness, matrix strength and oxidation-resistance property can be improved, Strip surface smoothness and surface accuracy can be improved in hot/cold rolled process, since yttria particles are having a size of nanoscale, content seldom (mass fraction < 0.2%), on the thermal conductivity of nickel material influences very little.Nickel alloy strip obtained can improve the intensity, hardness and surface quality of nickel strap material simultaneously, to meet at present to the market demand of great surface quality nickel alloy strip.)

一种高表面质量、高强度镍合金带材的制备方法

技术领域

本发明属于镍材加工技术领域，具体涉及一种高表面质量、高强度镍合金带材的制备方法。

背景技术

纯镍拥有优良的机械特性，在多种不同环境中均有较高的抗蚀功能，还拥有磁致伸缩性及磁性、高传热性、高导电性、低气体量及低蒸气压力等特点，具有良好的点焊性能，拉伸张力高，电阻率低，主要用于制造镍氢电池、锂电池、组合电池与电动工具、通讯信息、特种灯泡等行业。

镍带材经完全再结晶热处理后，表现为强度低，运输制作过程中易变形，成为深加工一大难题。同时，在镍材轧制加工过程中，会出现加热温度偏高，表面出现严重氧化问题，加上表面硬度低，在轧制加工过程中造成镍带材表面质量下降，导致次品率提高，严重影响企业经济效益。目前有报道通过微量合金元素固溶强化来提高镍带强度和硬度，改善表面质量，但效果甚微。铸锭内部的缺陷包括缩孔、疏松、气孔、夹杂、裂纹、晶粒粗大等，这些缺陷对产品质量的影响十分严重，是造成加工时分层、轧裂、起皮、张嘴等废品的根源，往往造成大量成品的报废，熔铸工艺条件是决定熔铸质量的关键因素。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种高表面质量、高强度镍合金带材的制备方法。本发明在精炼过程中添加脱氧剂，并将纯镍与纯钇真空熔铸成镍钇合金方坯，在空气中预热后进行热轧，表面生成Ni₂O₃/Y₂O₃复合氧化物，经氢气还原退火后生成Ni/Y₂O₃，冷轧成带材，制得的镍合金带材能够同时提高镍带材的机械强度、硬度和表面质量，以满足目前对高表面质量镍合金带材的市场需求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高表面质量、高强度镍合金带材的制备方法，其特征在于，该镍合金带材制备方法具有以下特征：

一种高表面质量、高强度镍合金带材的制备方法，包括以下步骤：

（1）镍钇合金方坯制备：将纯镍和纯钇金属原料在真空度为 (2～3)×10^-2 MPa和温度为1430～1453℃的真空感应熔炼炉中熔化至熔液并沸腾精炼1~2分钟，精炼后调整真空感应熔炼炉的温度至1200～1250℃，添加脱氧剂，精炼8~12分钟，其后将合金熔液浇注在金属型模具中凝固成合金方坯，合金中钇的质量分数为0.02%~0.1%；

（2）方坯预热：将上述合金方坯在空气加热炉中预热，加热温度为800~1200℃，在合金表面生成Ni₂O₃/Y₂O₃复合氧化物；

（3）热轧：将上述预热方坯进行多道次热轧，轧成所需厚度的板材；

（4）还原退火：将热轧板材在氢气还原炉中加热，还原温度为400~800℃，使板材表面形成高硬度的纳米Y₂O₃弥散强化镍薄层；

（5）冷轧：将还原退火后的板材进行冷轧加工成高表面质量高强度金属带材。

步骤（1）中所述真空感应熔炼炉的熔化期适当延长，延长的范围为45～50分钟。

步骤（1）中熔液浇注前充入少量惰性气体，并进行带电浇注，浇注过程先快后慢。

所述脱氧剂与纯镍的质量比为0.31%~0.45%，其中脱氧剂是碳、钛、铝、镍镁合金和稀土金属的混合物。

按重量分数计，所述脱氧剂中包括7.92%~16.44%的碳、6.93%~15.07%的钛、12.87%~24.66%的铝、29.70%~54.79%的镍镁合金、14.85%~27.40%的稀土金属。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明将纯镍与纯钇真空熔铸成镍钇合金方坯，镍钇合金方坯在空气中预热后进行热轧，表面生成Ni₂O₃/Y₂O₃复合氧化物，经氢气还原退火后生成Ni/Y₂O₃，冷轧成带材，镍钇合金方坯在空气中预热时表面生成纳米氧化钇，可提高表面硬度、基体强度及抗高温氧化能力，在热/冷轧制加工过程中可提高板带材表面光洁度和表面精度，主要表现在以下方面：

（1）本发明通过在镍板材中形成高硬度纳米氧化钇弥散强化镍，提高了表面硬度，有利于在轧制加工过程中提高表面光洁度和表面精度，从而提高成品率。

（2）纳米氧化钇的弥散强化作用使镍带材具有优异的抗氧化能力，提高了基材的力学性能，对导电导热等性能影响不大。由于氧化钇颗粒尺寸为纳米级，含量很少（质量分数＜0.2%），因此对镍材的导热导电性能影响很小。

（3）精炼期新型脱氧剂的添加脱氧、去气和杂质去除的效果更好，铸件组织的致密性得到提高，进一步提高了镍带材的机械强度和硬度。

（4）浇铸前充入少量惰性气体，既能防止浇铸飞溅，又能吸出浇铸时缸液流内的杂气，真空下的缸水具有更高的液体流动性，因此铸锭变得更加密实，能够浇铸出符合品质要求的坯锭，为后续生产提供合格的坯锭。

下面通过

具体实施方式

对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

具体实施方式

实施例1

一种高表面质量、高强度镍合金带材的制备方法，包括以下步骤

（1）镍钇合金方坯制备：将纯镍和纯钇金属原料在真空度为2×10^-2 MPa和温度为1453℃的真空感应熔炼炉中熔化至熔液并沸腾精炼1分钟，精炼后调整真空感应熔炼炉的温度至1250℃，添加脱氧剂，精炼10分钟，其后将合金熔液浇注在金属型模具中凝固成合金方坯，合金中钇的质量分数为0.02%；

（2）方坯预热：将上述合金方坯在空气加热炉中预热，加热温度为800℃，在合金表面生成Ni₂O₃/Y₂O₃复合氧化物；

（3）热轧：将上述预热方坯进行多道次热轧，轧成所需厚度的板材；

（4）还原退火：将热轧板材在氢气还原炉中加热，还原温度为400℃，使板材表面形成高硬度的纳米Y₂O₃弥散强化镍薄层；

（5）冷轧：将还原退火后的板材进行冷轧加工成高表面质量高强度金属带材，带材抗拉强度提高了26%。

步骤（1）中所述真空感应熔炼炉的熔化期适当延长，延长的范围为45分钟。

步骤（1）中熔液浇注前充入少量高纯氩气，并进行带电浇注，浇注过程先快后慢，细流补缩。

所述脱氧剂与纯镍的质量比为0.31%，其中脱氧剂是碳、钛、铝、镍镁合金和稀土金属的混合物。

按重量分数计，所述脱氧剂中包括80克碳、70克钛、130克铝、300克镍镁合金、150克稀土金属镧。

实施例2

一种高表面质量、高强度镍合金带材的制备方法，包括以下步骤：

（1）镍钇合金方坯制备：将纯镍和纯钇金属原料在真空度为2×10^-2 MPa和温度为1430℃的真空感应熔炼炉中熔化至熔液并沸腾精炼2分钟，精炼后调整真空感应熔炼炉的温度至1200℃，添加脱氧剂，精炼10分钟，其后将合金熔液浇注在金属型模具中凝固成合金方坯，合金中钇的质量分数为0.06%；

（2）方坯预热：将上述合金方坯在空气加热炉中预热，加热温度为900℃，在合金表面生成Ni₂O₃/Y₂O₃复合氧化物；

（3）热轧：将上述预热方坯进行多道次热轧，轧成所需厚度的板材；

（4）还原退火：将热轧板材在氢气还原炉中加热，还原温度为500℃，使板材表面形成高硬度的纳米Y₂O₃弥散强化镍薄层；

（5）冷轧：将还原退火后的板材进行冷轧加工成高表面质量高强度金属带材，带材抗拉强度提高了42%；

步骤（1）中所述真空感应熔炼炉的熔化期适当延长，延长的范围为45分钟。

步骤（1）中熔液浇注前充入少量高纯氩气，并进行带电浇注，浇注过程先快后慢，细流补缩。

所述脱氧剂与纯镍的质量比为0.38%，其中脱氧剂是碳、钛、铝、镍镁合金和稀土金属的混合物。

按重量分数计，所述脱氧剂中包括100克碳、100克钛、150克铝、350克镍镁合金、180克稀土金属铈。

实施例3

一种高表面质量、高强度镍合金带材的制备方法，包括以下步骤：

（1）镍钇合金方坯制备：将纯镍和纯钇金属原料在真空度为 3×10^-2 MPa和温度为1430℃的真空感应熔炼炉中熔化至熔液并沸腾精炼1分钟，精炼后调整真空感应熔炼炉的温度至1200℃，添加脱氧剂，精炼10分钟，其后将合金熔液浇注在金属型模具中凝固成合金方坯，合金中钇的质量分数为0.08%；

（2）方坯预热：将上述合金方坯在空气加热炉中预热，加热温度为1100℃，在合金表面生成Ni₂O₃/Y₂O₃复合氧化物；

（3）热轧：将上述预热方坯进行多道次热轧，轧成所需厚度的板材；

（4）还原退火：将热轧板材在氢气还原炉中加热，还原温度为700℃，使板材表面形成高硬度的纳米Y₂O₃弥散强化镍薄层；

（5）冷轧：将还原退火后的板材进行冷轧加工成高表面质量高强度金属带材，带材抗拉强度提高了58%。

步骤（1）中所述真空感应熔炼炉的熔化期适当延长，延长的范围为50分钟。

步骤（1）中熔液浇注前充入少量高纯氩气，并进行带电浇注，浇注过程先快后慢，细流补缩。

所述脱氧剂与纯镍的质量比为0.45%，其中脱氧剂是碳、钛、铝、镍镁合金和稀土金属的混合物。

按重量分数计，所述脱氧剂中包括120克碳、110克钛、180克铝、400克镍镁合金、200克稀土金属镧。

实施例4

一种高表面质量、高强度镍合金带材的制备方法，包括以下步骤：

（1）镍钇合金方坯制备：将纯镍和纯钇金属原料在真空度为 3×10^-2 MPa和温度为1440℃的真空感应熔炼炉中熔化至熔液并沸腾精炼2分钟，精炼后调整真空感应熔炼炉的温度至1230℃，添加脱氧剂，精炼10分钟，其后将合金熔液浇注在金属型模具中凝固成合金方坯，合金中钇的质量分数为0.1%；

（2）方坯预热：将上述合金方坯在空气加热炉中预热，加热温度为1200℃，在合金表面生成Ni₂O₃/Y₂O₃复合氧化物；

（3）热轧：将上述预热方坯进行多道次热轧，轧成所需厚度的板材；

（4）还原退火：将热轧板材在氢气还原炉中加热，还原温度为800℃，使板材表面形成高硬度的纳米Y₂O₃弥散强化镍薄层；

（5）冷轧：将还原退火后的板材进行冷轧加工成高表面质量高强度金属带材，带材抗拉强度提高了79%。

步骤（1）中所述真空感应熔炼炉的熔化期适当延长，延长的范围为50分钟。

步骤（1）中熔液浇注前充入少量高纯氮气，并进行带电浇注，浇注过程先快后慢，细流补缩。

所述脱氧剂与纯镍的质量比为0.38%，其中脱氧剂是碳、钛、铝、镍镁合金和稀土金属的混合物。

按重量分数计，所述脱氧剂中包括100克碳、100克钛、150克铝、350克镍镁合金、180克稀土金属铈。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据本发明实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。