态组织合金腐蚀速率随钨含量变化关系参阅图2。
[0032] 实施例2
[0033] 一种Fe-B-W耐锌液腐蚀的整体材料，由如下按质量百分比计的组分构成：
[0034] W 8%，B 3.5%，Fe余量，该合金记为Fe-3.5B-8W。其铸态组织失重率随时间变化 关系参阅图1，铸态组织合金腐蚀速率随钨含量变化关系参阅图2。
[0035] 实施例3
[0036] 一种Fe-B-W耐锌液腐蚀的整体材料，由如下按质量百分比计的组分构成：
[0037] W 10%，B 3.5%，Fe余量，该合金记为Fe-3.5B_10W。其铸态组织失重率随时间变 化关系参阅图1，铸态组织合金腐蚀速率随钨含量变化关系参阅图2。
[0038] 实施例4
[0039] 一种Fe-B-W耐锌液腐蚀的整体材料，由如下按质量百分比计的组分构成：
[0040] W 12%，B 3.5%，Fe余量，该合金记为Fe-3.5B-12W。其铸态组织失重率随时间变 化关系参阅图1，铸态组织合金腐蚀速率随钨含量变化关系参阅图2。
[0041 ] 实施例5
[0042] -种Fe-B-W耐锌液腐蚀的整体材料，由如下按质量百分比计的组分构成:W 15%， B 3.5%，Fe余量，该合金记为Fe-3.5B-15W。其铸态组织失重率随时间变化关系参阅图1，铸 态组织合金腐蚀速率随钨含量变化关系参阅图2。
[0043] 实施例6
[0044] -种Fe-B-W耐锌液腐蚀的整体材料，由如下按质量百分比计的组分构成:W 18%， B 3.5%，Fe余量，该合金记为Fe-3.5B-18W。其铸态组织失重率随时间变化关系参阅图1，铸 态组织合金腐蚀速率随钨含量变化关系参阅图2。
[0045] 实施例7
[0046] -种Fe-B-W耐锌液腐蚀的整体材料，由如下按质量百分比计的组分构成:W 20%， B 3.5%，Fe余量，该合金记为Fe-3.5B-20W。其铸态组织失重率随时间变化关系参阅图1，铸 态组织合金腐蚀速率随钨含量变化关系参阅图2。
[0047]为了比较本发明的合金与目前使用最常见的材料不锈钢lCrl8Ni9Ti的腐蚀性能， 以本发明实施例5所得合金与lCrl8Ni9Ti进行了腐蚀对比试验，其结果如表1所示。
[0048] 表 1 lCrl8Ni9Ti 与 Fe-3.5B-15W 腐蚀性能对比
[0049]
[00511从表1可以看出，本发明合金的耐蚀性比1 Cr 18Ni9Ti合金的耐蚀性得到显著的提 高，尤其是较短时间内，两者差异最明显，不锈钢lCrl8M9Ti腐蚀速率很快，而本发明合金 随时间延长，腐蚀速率很小而且平缓。
[0052]本发明还通过显微组织观察（如图3)，和能谱分析得出：0号合金是不含钨的合金 主要用作参考，由初生a-Fe，a-Fe和Fe3B两相共晶组织组成。1-7号合金是含不同钨含量的 合金，都是有a-Fe和(Fe，W) 3B两相组成。当钨含量超过10wt%，合金中出现含WFeB的共晶组 织，该共晶组织较a-Fe和Fe3B两相共晶组织粗大。当钨含量超过8wt%合金的腐蚀速率明显 降低，钨含量为15wt%的合金腐蚀速率最低，当钨含量的进一步增加，腐蚀速率反而增加。 因此，合适的钨含量对合金的性能影响非常大。
[0053]图4所示为耐腐蚀性能最好的合金A6在520°C液锌中腐蚀3天之后的腐蚀界面的 SEM图。由图看出，腐蚀界面呈现出明显的三层结构，最左侧为合金基体，中间为腐蚀过渡 层，该过渡层由硼化物的骨架与Fe-Zn反应产物组成，右边靠近锌液的一侧是致密的Fe-Zn 化合物层，由δ相，ζ相组成。腐蚀层中原初生相a-Fe转变成Fe-Zn化合物δ，由波谱分析结果 显示，该相中溶解了一定含量的W;当合金中钨含量小于12wt%，网状结构的共晶组织中钨 含量较少，在520°C不稳定，容易被腐蚀、剥落，不能很好的阻挡Zn原子扩散进入基体；当合 金中钨含量大于l〇wt%，网状的？純相中钨含量增多，合金耐锌液腐蚀性能提高，当钨含量 超过12wt %，网状的中钨含量饱和，多余的钨与铁，硼原子形成WFeB相，随着钨含量 的增加，WFeB相也增多，耐锌液腐蚀性能反而有所下降，但是不是很明显，这是因为该相的 大量增加导致合金的整体脆性提高，另外锌原子沿着WFeB与共晶M 3B(M表示Fe，W)的界面扩 散，使得WFeB共晶硼化物剥离骨架，造成了骨架的失稳。但是相比其耐蚀性有提高。
[0054]综上所述，得出以下结论：
[0055] (1)本发明的Fe-B-W合金制备方法简单，采用原材料工业纯铁，铁硼合金价格低 廉，成本低，便于推广应用。
[0056] (2)当钨含量小于10wt%时，随着钨含量的增加腐蚀速率有一定的下降，但是不是 很理想；随着钨含量大于l〇wt%，材料的耐腐蚀性能显著提升;尤其当钨含量为15wt%，材 料的耐锌液腐蚀性能最好；当钨含量大于15wt%时，形成含WFeB的共晶组织，随钨含量增 加，这种共晶组织增多，腐蚀速率反而有所下降。
[0057] (3)本发明的合金特别是Fe-3.5B-15W在锌液中具有良好的耐蚀性，是1 Cr 18Ni 9T i 合金耐蚀性能的11-27倍。同时具有较好的韧性，在镀锌工业中具有比较重要的实际应用价 值。
【主权项】
1. 一种Fe-B-W耐锌液腐蚀整体材料，其特征在于由如下按质量百分比计的组分构成： W3-20%，B3-4%，Fe余量。2. 根据权利要求1所述的Fe-B-W耐锌液腐蚀的整体材料，其特征在于:W8-20%，B3-4%，Fe余量。3. 根据权利要求1所述的Fe-B-W耐锌液腐蚀的整体材料，其特征在于:W12-20%，B3-4%，Fe余量。4. 根据权利要求1所述的Fe-B-W耐锌液腐蚀的整体材料，其特征在于：W15%，B 3.5%，Fe余量。5. 权利要求1至4任一项所述的Fe-B-W耐锌液腐蚀的整体材料的制备方法，其特征在于 包括如下步骤： 1) 将硼含量为17wt%的硼铁放在坩埚底部，坩埚底部通有循环冷却水，再将W片和工业 纯铁块覆盖其上，所述原料满足如下按质量百分比计的配比： W3-20%，B3.5-3.88%，Fe余量； 或W8-20%，B3.5-3.88%，Fe余量； 或W12-20%，B3.5%，Fe余量； 或W15%，B3.5%，Fe余量。 2) 初次熔炼时，将电弧置于工业纯铁块上，让流动的铁液包覆着钨片和硼铁，熔炼最大 电流为120A，然后将钨极对准熔池中间，旋转电弧进行机械搅拌，其间施加数次60~120A的 电流，熔炼时间为1分钟； 3) 进行翻转，反复熔炼4次以上，得到Fe-B-W耐锌液腐蚀的整体材料。6. 根据权利要求5所述的Fe-B-W耐锌液腐蚀的整体材料的制备方法，其特征在于:所述 钨片的纯度为99.99 %。
【专利摘要】本发明公开了一种Fe-B-W耐锌液腐蚀的整体材料及其制备方法。以硼铁为基础材料，通过在铁硼中加入钨冶炼成Fe-B-W合金，其中钨含量为3-20wt％,硼含量为3-4wt％,其余为铁。本发明的合金制备过程简便，价格低廉，在锌液中展现出优异的耐腐蚀性以及组织稳定性，解决了现有技术中合金材质脆、或耐蚀寿命较短、或生产成本高等技术问题。
【IPC分类】C22C33/06, C22C38/12
【公开号】CN105483543
【申请号】CN201510919202
【发明人】尹付成, 欧阳雪枚, 王朦朦, 崔梓祯
【申请人】湘潭大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月10日