1、镍包石墨复合粉编制说明（讨论稿）0镍包石墨复合粉行业标准编制说明一、工作简况1.1 项目来源根据工业和信息化部关于印发 2017 年第二批行业标准制修订计划的通知（工信厅科201770 号）的要求，由北京矿冶研究总院负责组织制定镍包石墨复合粉有色行业标准，项目计划编号为 2017-0459T-YS，计划完成年限2018 年。1.2 本标准所涉及的产品简况镍包石墨复合粉是采用化学还原的方法在石墨核心粉末的表面包覆一层金属镍而形成的一种包覆型复合粉末材料。镍包石墨复合粉材料，既有石墨优越的润滑性能，同时也具有金属的良好的导电性、导热性。采用化学还原的制备方法镍包石墨复合粉包覆层均匀，分散性好，具有
2、特殊的物理和化学性能，是一种新型的复合材料。石墨具有典型的层状结构，层与层之间靠微弱的范德华力连接，因此石墨晶体的碳原子层之间容易被剪切力而发生滑移，使得其摩擦系数小，显示很好的润滑功能，是一种重要的润滑材料。但石墨表面呈现典型非金属特性，与金属的润湿性很差，因此在粉末冶金件的制备中容易发生分散不均匀、烧结性差等缺陷；在石墨表面镀覆一层金属（如镍、铜等） ，可大大改善这些性能。因此镍包石墨复合粉在自润滑轴承、电刷等部件中有着广泛的应用。在电磁屏蔽和吸波材料方面，镍包石墨复合粉是一种重要的导电填料，镍粉具有良好的导磁综合性能，但存在密度大、成本高的问题；采用镍包石墨复合粉代替镍粉作为导电填料不仅
3、导电导磁性能优良，而且密度小，还可显著降低材料成本，因此在镍包石墨复合粉作为电磁屏蔽、吸波材料等具有广阔应用前景。随着热喷涂技术的发展，镍包石墨复合粉还是一种重要的功能涂层材料，用该粉末制备的喷涂涂层，在滑动摩擦的磨合及运转中，由包覆层金属镍提供对基体的良好结合强度和所需要的机械性能，而石墨则作为固体润滑剂，使得涂层具有良好的润滑性能以及可磨耗性，因而镍包石墨复合粉作为涂层材料还可用于发动机压气机低温部件喷涂可磨耗封严涂层、无润滑空压机用自润滑涂层、有机溶剂输1送泵用自润滑涂层等。因此，作为自润滑材料、电磁屏蔽和吸波材料、可磨耗封严材料，镍包石墨复合粉在航空、机械、粉末冶金等行业具有广泛的用途
4、。在国内，北京矿冶研究总院、中科院过程研究所（原中科院化冶所）于上个世纪 90 年代开展了采用加压氢还原方法制备镍包石墨复合粉的研究工作，并成功开发出能够满足航空工业、粉末冶金工业领域应用的镍包石墨复合粉产品。目前，以北京矿冶研究总院、中科院过程研究所等为代表的研究院所和企业，已建立了该合金粉末成熟的氢还原生产工艺，产品质量实现稳定控制，产品牌号分别为 KF-21T、KF-21T-1、KF-21R，CM03-1、 CM03-2、CM03-3 等，并在航空、冶金等行业得到越来越广发的应用，为我国重要装备的研制生产、关键装备零部件表面强化和再利用发挥了重要的作用。国外，主要的生产厂商为苏尔寿美科公
5、司，产品牌号有 Metco 307NS、Metco 308NS 和 Metco 309NS。目前该类产品作为封严涂层材料、自润滑材料、电磁屏蔽和吸波材料，在航空、机械、粉末冶金等行业具有广泛的用途。由于该类复合粉产品在供货和产品验收时均依据各自的企业标准或产品技术条件，在产品的制备方法、技术指标、质量控制要求、验收方法等方面没有统一的规范和标准，给供需双方在生产、贸易过程中带来许多不便。因此，随着该产品的不断发展，为了指导该复合粉末材料的生产，保证产品质量，规范供需双方贸易过程，大力推广该产品在各行业中的应用，引领相关行业的技术创新和技术进步，制定该产品的行业标准显得日益迫切并具有重要意义，项
6、目的实施将具有很好的经济和社会效益。1.3 承担单位情况及主要工作过程1.3.1 承担单位情况北京矿冶研究总院是隶属于国务院国资委管理的中央企业，属国家首批创新型企业，是我国以金属矿产资源综合开发利用为核心主业的规模最大的综合性研究与设计机构，在有色金属采矿、选矿、冶炼和金属粉体材料等研究领域可代表国家水平，在国内外同行中有较大的影响。北矿新材科技有限公司是中央直属大型科技企业北京矿冶研究总院以其所属金属材料研究设计所和北京钨钼材料厂为基础，与北京市科学技术委员会共2同出资设立的集研究、开发、生产、经营四位一体的现代材料科技公司，在涂层材料和绿色电极领域具有显著的产业优势。1.3.2 主要工作
7、过程北京矿冶研究总院接到镍包石墨复合粉编写任务后，组织北京矿冶研究总院、北矿新材科技有限公司相关的技术人员，成立了标准编制小组。通过收集和整理国内外镍包石墨复合粉信息和技术资料，采用走访、电话联系等方式咨询了包括中科院过程所等国内主要镍包石墨复合粉生产厂商，充分了解了镍包石墨复合粉生产工艺状况、产品质量控制等，并对国内相关生产制造和质量水平进行了充分论证，于 2018 年 1 月形成有色行业标准镍包石墨复合粉征求意见稿。征求意见稿完成后及时发送至各相关单位征求意见。二、标准编制原则和确定标准主要内容的论据2.1 标准编制原则2.1.1 符合性为满足航空工业、粉末冶金工业以及相关行业对镍包石墨复
8、合粉的使用性能要求，我院与使用单位双方对质量检测标准公平受益，能够按现行通用方式进行产品检测，所以本标准格式按照 GB/T 1.1-2009 的标准要求进行制定。本标准修改稿在参照国内同类产品生产技术水平的基础上，体现了国内大多数热喷涂企业、表面修复企业、粉末冶金、机械等相关企业等对镍包石墨复合粉的质量性能要求。充分考虑相关企业和使用单位对粉末性能及检测方式等的意见和建议，力争做到标准切实可行，具有可操作性，能够被应用单位普遍接受。2.1.2 先进性随着航空发动机、地面燃机等在近些年的飞速发展，镍包石墨复合粉作为重要的高性能可磨耗封严材料、自润滑涂层材料等，在航空、冶金、机械等工业领域具有广泛
9、的应用。其标准的制定能够推进该产品向具有高性能粉末质量控制技术要求不断发展。为体现对国内相关热喷涂粉末材料、自润滑材料生产企业的技术特点及检测手段的支持，本标准规定了镍包石墨复合粉的产品要求，试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存、质量证明书和合同（或订货3单）等内容，使之能够适应热喷涂工艺、粉末冶金工艺等的应用，满足相关行业工艺技术及设备不断发展的需求。2.2确定标准主要内容的论据2.2.1 标准适用范围镍包石墨复合粉是采用化学还原的方法在石墨核心粉末的表面包覆一层金属镍而形成的一种包覆型复合粉末材料。镍包石墨复合粉材料，既有石墨优越的润滑性能，同时也具有金属的良好的导电性、导热性。采用
10、化学还原的制备方法镍包石墨复合粉包覆层均匀，分散性好，具有特殊的物理和化学性能，是一种新型的复合材料。标准的适用范围为适用于热喷涂、粉末冶金用镍包石墨复合粉。2.2.2 规范性引用文件根据该粉末在产品验收中粉末的松装密度测定采用“GB/T 1479.1 金属粉末 松装密度的测定 第1 部分：漏斗法”，粉末的粒度采用“GB/T 1480 金属粉末 干筛分法测定粒度”，使用的取样方法采用“GB/T 5314粉末冶金用粉末 取样方法”，产品的化学成分采用“GB/T 223.25 钢铁及合金化学分析方法 丁二酮肟重量法测定镍量”、“GB/T 3521 石墨化学分析方法”、“GB/T 8647.1 镍化
11、学分析方法 铁量的测定 磺基水杨酸分光光度法”进行检测，因此，本标准引用以下规范性文件：GB/T 223.25 钢铁及合金化学分析方法 丁二酮肟重量法测定镍量GB/T 1479.1 金属粉末 松装密度的测定 第 1 部分：漏斗法GB/T 1480 金属粉末 干筛分法测定粒度GB/T 3521 石墨化学分析方法GB/T 5314 粉末冶金用粉末 取样方法GB/T 8647.1 镍化学分析方法 铁量的测定 磺基水杨酸分光光度法 2.2.3 标准品种及牌号的规定产品根据化学成分、石墨类型分为 4 个牌号：FNiCT-01、FNiCT-02、FNiCT-03 、FNiCR,其中：F表示粉末；4NiC表
12、示镍包石墨；T表示石墨为天然石墨；R表示石墨为人造石墨。2.2.4产品化学成分的规定镍包石墨复合粉采用化学还原方法制备，作为热喷涂涂层材料时，表面包覆的金属镍可防止在喷涂过程中由于高温导致石墨氧化造成损失，同时还可以提高复合材料与基体的结合强度；作为粉末冶金材料，可以增加石墨润滑组分与基体的润湿性，使得石墨能够均匀分布在金属基体相中，提高材料的综合性能。根据包覆工艺和热喷涂工艺的特点，镍的包覆量一般分为 60%、75%和 80%，其中 60%镍包覆量一般用于封严涂层材料的制备。杂质 Fe 和 S 的存在对材料性能不利，应不高于 0.05%。根据镍包石墨复合粉的性能特点及在不同应用的实际需求，规
13、定产品中化学成分如表 1 所示。表1 质量分数/%2.2.6产品粒度的规定一般地，根据热喷涂工艺的特点，规定粉末粒度为 45m106m；对于粉末冶金用镍包石墨，规定粉末粒度为不高于 48m。因此，规定产品的粒度要求及其他物理性能如表 2 所示。表 2产品牌号 粒度规格 粒度组成松装密度，g/cm3形貌FNiCT-01 45m106m 106m 不大于 5%，45m 不大于 10% 1.0 片状45m106m 106m 不大于 5%，45m 不大于 10% 1.0 片状FNiCT-0248m 48m 不大于 3% 1.0 片状化学成分产品牌号C Ni S FeFNiCT-01 余量 59-61 0.05 0.10FNiCT-02 余量 74-76 0.05 0.05FNiCT-03
