一种耐腐蚀合金及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种耐腐蚀合金及其制备方法，由以下原料制成：Ni、Mo、Cu、Ti、Zr、Ta、Nb、Cr、Al、Pt、Au、Ag、草木灰和高温油；所述原料由以下重量份数配比组成：Ni20?25份、Mo15?18份、Cu9?15份、Ti12?16份、Zr14?18份、Ta6?10份、Nb2?5份、Cr1?3份、Al30?45份、Pt1?2份、Au0.6?1份、Ag0.4?1份、草木灰1?2份和高温油3?6份，该耐腐蚀合金能够实现全方位放入，防腐蚀效果好，即使表面发生破损也不会造成防腐效果下降，同时能够保持较高的抗拉强度。
【专利说明】
一种耐腐蚀合金及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种耐腐蚀合金。
【背景技术】
[0002] 金属抗腐蚀材料，相对非金属耐腐蚀材料而言，金属抗腐蚀材料主要有铁基合金 (耐腐蚀不锈钢）；镍基合金(Ni-Cr合金，Ni-Cr-Mo合金，Ni-Cu合金等）；活性金属。耐腐蚀不 锈钢是指普通的耐大气或海水等腐蚀的300系列不锈钢304,316L，317L等;较强抗腐蚀能力 的奥氏体不锈钢904L，254SM0;双相钢2205，2507等;含Cu的耐腐蚀合金20合金等;镍基耐蚀 合金：主要是哈氏合金以及Ni-Cu合金等，由于金属Ni本身是面心立方结构，晶体学上的稳 定性使得它能够比Fe能够容纳更多的合金元素，如Cr, Mo等，从而达到抵抗各种环境的能 力；同时镍本身就具有一定的抗腐蚀能力，尤其是抗氯离子引起的应力腐蚀能力。在强还原 性腐蚀环境，复杂的混合酸环境，含有卤素离子的溶液中，以哈氏合金为代表的镍基耐蚀合 金相对铁基的不锈钢具有绝对的优势。活性金属也具有很好的抗腐蚀能力，典型代表是Ti; Zr;Ta等;其中最典型的代表是Ti;钛材有着广泛的应用，主要用在一些不锈钢无法适应的 腐蚀环境。钛材耐腐蚀原理:在氧化性气氛中，形成致密的氧化膜来提供保护;所以一般不 能用于还原性较强或者密封性那个较高的腐蚀环境中（缺氧环境），与此同时，钛材的应用 温度一般小于300摄氏度。特别要注意的是，活性金属都不能用于含氟的环境。金属材料在 腐蚀性介质中所具有的抵抗介质侵蚀的能力，称金属的耐蚀性。纯金属中耐蚀性高的通常 具备下述三个条件之一。
[0003] (1)热力学稳定性高的金属。通常可用其标准电极电势来判断，其数值较正者稳定 性较高;较负者则稳定性较低。耐蚀性好的贵金属，如Pt、Au、Ag、Cu等就属于这一类。（2)易 于钝化的金属。不少金属可在氧化性介质中形成具有保护作用的致密氧化膜，这种现象称 为钝化。金属中最容易钝化的是11、2^1 &、^3、(>^1等。（3)表面能生成难溶的和保护性良 好的腐蚀产物膜的金属。这种情况只有在金属处于特定的腐蚀介质中出现，例如，H2S04溶 液中的Pb和A1，H3P04中的Fe，盐酸溶液中的Mo以及大气中的Zn等。因此，工业上根据上述原 理，采用合金化方法获得一系列耐蚀合金。一般也有相应的三种方法。（1)提高金属或合金 的热力学稳定性，即向原不耐蚀的金属或合金中加入热力学稳定性高的合金元素，使形成 固溶体以及提高合金的电极电势，增强耐蚀性。如Cu中加Au，Ni中加入Cu、Cr等，即属此类。 不过这种大量加入贵金属的办法，在工业结构材料的应用是有限的。（2)加入易钝化合金元 素，如Cr、Ni、Mo等，可提高基体金属的耐蚀性。钢中加入适量的Cr，即可制得铬系不锈钢。实 验证明，在不锈钢中，含Cr量一般应大于13 %时才能起抗蚀作用，Cr含量越高，其耐蚀性越 好。这类不锈钢在氧化介质中有很好的抗蚀性，但在非氧化性介质如衡硫酸和盐酸中，耐蚀 性较差。这是因为非氧化性酸不易使合金生成氧化膜，同时对氧化膜还有溶解作用。（3)加 入能促使合金表面生成致密的腐蚀产物保护膜的合金元素，是制取耐蚀合金的又一途径。 例如，钢能耐大气腐蚀是由于其表面形成结构致密的化合物羟基氧化铁(FeOx ? (0H)3-2x) 的保护作用。钢中加入Cu与P或P与Cr均可促进这种保护膜的生成，由此可用Cu、P或P、Cr制 成耐大气腐蚀的低合金钢。金属腐蚀是工业上危害最大的自发过程，因此耐蚀合金的开发 与应用，有重大的社会意义和经济价值。
[0004] 目前现有的耐腐蚀合金一般是通过金属表面形成致密氧化膜到达防腐效果，一旦 发生破损容易影响防腐蚀效果和使用寿命。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种能够实现全方位放入，防腐蚀效果好，即使 表面发生破损也不会造成防腐效果下降，同时能够保持较高的抗拉强度的耐腐蚀合金。
[0006] 为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
[0007] 一种耐腐蚀合金，由以下原料制成:Ni、Mo、Cu、Ti、Zr、Ta、Nb、Cr、Al、Pt、Au、Ag、草 木灰和高温油；所述原料由以下重量份数配比组成：Ni20-25份、Mol5-18份、Cu9-15份、 Til2-16 份、Zrl4-18 份、Ta6-10 份、Nb2-5 份、Crl-3 份、A130-45 份、Ptl-2 份、AuO.6-1 份、 AgO. 4-1份、草木灰1-2份和高温油3-6份。
[0008] 进一步的，所述原料由以下重量份数配比组成:M22.5份、M016.5份、Cul2份、Til4 份、2116份、了38份、他3.5份、02份^137.5份、？七1.5份^11〇.8份^8〇.7份、草木灰1.5份和 高温油4.5份。
[0009]进一步的，所述Ni为金属粉末。
[0010]进一步的，所述高温油由矿物油85 %和稠化剂15 %组成。
[0011] 进一步的，所述Cu为Cu锭。
[0012] 进一步的，所述草木灰颗粒直径为0.1-0.2mm。
[0013] 本发明要解决的另一技术问题是提供一种耐腐蚀合金的制备方法。
[0014] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:包括以下步骤：
[0015] 1)将Ni、Mo、Cu、Ti、Zr、Ta和Nb依次投入等离子炉中，保持恪炼炉中的温度为1500 °C -1800 °C，对金属进行精炼，精炼时间为25-30分钟，精炼完成后进行2次电磁搅拌，静置5 分钟后出去熔炉表层的杂质，备用；
[0016] 2)将〇^1、？丨^11和48依次投入到投入到真空电弧熔炉中，在1600-1800°(：温度下 冶炼5-8分钟，再将真空电弧熔炉中充满惰性气体，使用电磁搅拌5-6次，备用；
[0017] 3)将步骤1)所得合金与步骤2)所得合金混合一同投入到中频炉中，保持温度为 2000°C-2200°C下加热4-6分钟分钟，浇铸到矩形模具中保温静置，直到温度温度降到700 °C，取出毛坯，备用；
[0018] 4)将草木灰均匀的散在步骤3)所得的毛坯上，进行固溶处理25-30分钟，再进行 100-150°C时效处理3-6小时，清除毛坯表面的草木灰，备用；
[0019] 5)将高温油涂抹在步骤4)所得原料中，在电弧熔炉中加热至800-850°C，再将原料 放入200-300°C保温箱中进行等温淬火10-12小时，取出后自然冷却至室温，除去表面杂质， 备用；
[0020] 6)将步骤5)所得毛坯通过锤锻成10-11_厚度的合金板，再使用乳机乳制成5-6_ 厚板材，备用；
[0021] 7)将步骤6)所得的合金板材进行高温回火处理，同时表面通入氧气，保持2-3分 钟，使用乳机将板材制成冷乳卷即可。
[0022]本发明的有益效果是:该耐腐蚀合金中的Ti、Zr、Ta本生具有很好的抗腐蚀能力， 添加的Pt、Au、Ag等惰性金属使得材料的防腐蚀效果更佳，草木灰进行的渗碳处理能够使得 材料表面硬度和抗拉强度更高，保持使用用途更加广泛，高温油能够使得原料表面更加光 华，不易破损，通入氧气进行回火处理，能够保持原料表面形成致密的氧化膜，提升防腐蚀 的效果。
【具体实施方式】 [0023] 实施例1:
[0024] -种耐腐蚀合金的制备方法，包括以下步骤：
[0025] 1)将Ni20份、Mol5份、Cu9份、Til2份、Zrl4份、Ta6份和Nb2份依次投入等离子炉中， 保持熔炼炉中的温度为1500 °C -1800 °C，对金属进行精炼，精炼时间为25-30分钟，精炼完成 后进行2次电磁搅拌，静置5分钟后出去熔炉表层的杂质，备用；
[0026] 2)将(^1份）130份、？^份）11〇.6份和48〇.4份依次投入到投入到真空电弧熔炉 中，在1600-1800°C温度下冶炼5-8分钟，再将真空电弧熔炉中充满惰性气体，使用电磁搅拌 5-6次，备用；
[0027] 3)将步骤1)所得合金与步骤2)所得合金混合一同投入到中频炉中，保持温度为 2000°C-2200°C下加热4-6分钟分钟，浇铸到矩形模具中保温静置，直到温度温度降到700 °C，取出毛坯，备用；
[0028] 4)将草木灰1份均匀的散在步骤3)所得的毛坯上，进行固溶处理25-30分钟，再进 行100-150 °C时效处理3-6小时，清除毛坯表面的草木灰，备用；
[0029] 5)将高温油3份涂抹在步骤4)所得原料中，在电弧熔炉中加热至800-850°C，再将 原料放入200-300°C保温箱中进行等温淬火10-12小时，取出后自然冷却至室温，除去表面 杂质，备用；
[0030] 6)将步骤5)所得毛坯通过锤锻成10-llmm厚度的合金板，再使用乳机乳制成5-6mm 厚板材，备用；
[0031] 7)将步骤6)所得的合金板材进行高温回火处理，同时表面通入氧气，保持2-3分 钟，使用乳机将板材制成冷乳卷即可。
[0032] 实施例2:
[0033] -种耐腐蚀合金的制备方法，包括以下步骤：
[0034] 1)将Ni22.5份、Mol6.5份、Cul2份、Til4份、Zrl6份、Ta8份和Nb3.5份依次投入等离 子炉中，保持熔炼炉中的温度为1500 °C-1800 °C，对金属进行精炼，精炼时间为25-30分钟， 精炼完成后进行2次电磁搅拌，静置5分钟后出去熔炉表层的杂质，备用；
[0035] 2)将02份^137.5份^1.5份^11〇.8份和厶8〇.7份依次投入到投入到真空电弧熔 炉中，在1600-1800°C温度下冶炼5-8分钟，再将真空电弧熔炉中充满惰性气体，使用电磁搅 拌5-6次，备用；
[0036] 3)将步骤1)所得合金与步骤2)所得合金混合一同投入到中频炉中，保持温度为 2000°C-2200°C下加热4-6分钟分钟，浇铸到矩形模具中保温静置，直到温度温度降到700 °C，取出毛坯，备用；
[0037] 4)将草木灰1.5份均匀的散在步骤3)所得的毛坯上，进行固溶处理25-30分钟，再 进行100-150 °C时效处理3-6小时，清除毛坯表面的草木灰，备用；
[0038] 5)将高温油4.5份涂抹在步骤4)所得原料中，在电弧熔炉中加热至800-850°C，再 将原料放入200-300°C保温箱中进行等温淬火10-12小时，取出后自然冷却至室温，除去表 面杂质，备用；
[0039] 6)将步骤5)所得毛坯通过锤锻成10-llmm厚度的合金板，再使用乳机乳制成5-6mm 厚板材，备用；
[0040] 7)将步骤6)所得的合金板材进行高温回火处理，同时表面通入氧气，保持2-3分 钟，使用乳机将板材制成冷乳卷即可。
[0041 ] 实施例3:
[0042] -种耐腐蚀合金的制备方法，包括以下步骤：
[0043] 1)将Ni25份、Mol8份、Cul5份、Ti 16份、Zrl8份、TalO份和Nb5份依次投入等离子炉 中，保持熔炼炉中的温度为1500 °C_ 1800 °C，对金属进行精炼，精炼时间为25-30分钟，精炼 完成后进行2次电磁搅拌，静置5分钟后出去熔炉表层的杂质，备用；
[0044] 2)将Cr3份、A145份、Pt2份、Aul份和Agl份依次投入到投入到真空电弧熔炉中，在 1600-1800°C温度下冶炼5-8分钟，再将真空电弧熔炉中充满惰性气体，使用电磁搅拌5-6 次，备用；
[0045] 3)将步骤1)所得合金与步骤2)所得合金混合一同投入到中频炉中，保持温度为 2000°C-2200°C下加热4-6分钟分钟，浇铸到矩形模具中保温静置，直到温度温度降到700 °C，取出毛坯，备用；
[0046] 4)将草木灰2份均匀的散在步骤3)所得的毛坯上，进行固溶处理25-30分钟，再进 行100-150 °C时效处理3-6小时，清除毛坯表面的草木灰，备用；
[0047] 5)将高温油6份涂抹在步骤4)所得原料中，在电弧熔炉中加热至800_850°C，再将 原料放入200-300°C保温箱中进行等温淬火10-12小时，取出后自然冷却至室温，除去表面 杂质，备用；
[0048] 6)将步骤5)所得毛坯通过锤锻成10-llmm厚度的合金板，再使用乳机乳制成5-6mm 厚板材，备用；
[0049] 7)将步骤6)所得的合金板材进行高温回火处理，同时表面通入氧气，保持2-3分 钟，使用乳机将板材制成冷乳卷即可。
[0050] 实验例1:
[0051 ]采用与现有的合金材料与实施例1-3的耐腐蚀合金进行对比，在进行抗拉、耐腐蚀 和硬度比较实验后，结果如下表可得：
[0053]由此可见，本申请的耐腐蚀合金相比于现有市面上的常用合金，其抗拉强度、防腐 效果和硬度更佳。
[0054] 本发明的有益效果是:该耐腐蚀合金中的Ti、Zr、Ta本生具有很好的抗腐蚀能力， 添加的Pt、Au、Ag等惰性金属使得材料的防腐蚀效果更佳，草木灰进行的渗碳处理能够使得 材料表面硬度和抗拉强度更高，保持使用用途更加广泛，高温油能够使得原料表面更加光 华，不易破损，通入氧气进行回火处理，能够保持原料表面形成致密的氧化膜，提升防腐蚀 的效果。
[0055] 以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种耐腐蚀合金及其制备方法，其特征在于：由以下原料制成:Ni、Mo、Cu、Ti、Zr、Ta、 恥、(^^1^六11)8、草木灰和高温油 ；所述原料由以下重量份数配比组成：附20-25份、 Mol5-18 份、Cu9-15 份、Til2-16 份、Zrl4-18 份、Ta6-10 份、Nb2-5 份、Crl-3 份、A130-45 份、 Ptl-2份、AuO. 6-1份、AgO. 4-1份、草木灰1-2份和高温油3-6份。2. 如权利要求1所述的耐腐蚀合金及其制备方法，其特征在于，所述原料由以下重量份 数配比组成:M22.5 份、Mol6.5 份、Cul2 份、Til4 份、Zrl6 份、Ta8 份、Nb3.5 份、Cr2 份、A137.5 份、Pt 1.5份、AuO. 8份、AgO. 7份、草木灰1.5份和高温油4.5份。3. 如权利要求2所述的耐腐蚀合金及其制备方法，其特征在于:所述Ni为金属粉末。4. 如权利要求3所述的耐腐蚀合金及其制备方法，其特征在于：所述高温油由矿物油 85 %和稠化剂15 %组成。5. 如权利要求4所述的耐腐蚀合金及其制备方法，其特征在于:所述Cu为Cu锭。6. 如权利要求5所述的耐腐蚀合金及其制备方法，其特征在于:所述草木灰颗粒直径为 0.l-〇.2mm〇7. -种耐腐蚀合金的制备方法，其特征在于:包括以下步骤： 1) 将附、1〇、〇1、1^、2匕了&和他依次投入等离子炉中，保持熔炼炉中的温度为1500°0 1800°C，对金属进行精炼，精炼时间为25-30分钟，精炼完成后进行2次电磁搅拌，静置5分钟 后出去熔炉表层的杂质，备用； 2) 将(》1、？丨^11和48依次投入到投入到真空电弧熔炉中，在1600-1800°(：温度下冶炼 5-8分钟，再将真空电弧熔炉中充满惰性气体，使用电磁搅拌5-6次，备用； 3) 将步骤1)所得合金与步骤2)所得合金混合一同投入到中频炉中，保持温度为2000 °C-2200°C下加热4-6分钟分钟，浇铸到矩形模具中保温静置，直到温度温度降到700°C，取 出毛坯，备用； 4) 将草木灰均匀的散在步骤3)所得的毛坯上，进行固溶处理25-30分钟，再进行100-150 °C时效处理3-6小时，清除毛坯表面的草木灰，备用； 5) 将高温油涂抹在步骤4)所得原料中，在电弧熔炉中加热至800-850°C，再将原料放入 200-300°C保温箱中进行等温淬火10-12小时，取出后自然冷却至室温，除去表面杂质，备 用； 6) 将步骤5)所得毛坯通过锤锻成10-llmm厚度的合金板，再使用乳机乳制成5-6mm厚板 材，备用； 7) 将步骤6)所得的合金板材进行高温回火处理，同时表面通入氧气，保持2-3分钟，使 用乳机将板材制成冷乳卷即可。
【文档编号】C22C1/02GK105821277SQ201610365395
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】张日龙
【申请人】张日龙