1.本技术涉及不锈钢件制备技术领域，更具体地说，它涉及一种不锈钢管及其制备方法。
背景技术：2.不锈钢又称不锈耐酸钢，是指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。不锈钢中含有的元素包括镍、钼、钛、铌、铜、氮，以满足各种用途对不锈钢性能的要求。不锈钢的强度也十分高，因此被广泛应用于一些建筑构件和输送管道。
3.其中，不锈钢管是一种中空的长条圆形钢材，主要广泛用于石油、化工、医疗、食品、轻工、机械仪表等工业输送管道以及机械结构部件等。另外，在折弯、抗扭强度相同时，重量较轻，所以也广泛用于制造机械零件和工程结构。也常用作家具厨具等。
4.不锈钢管应用于流体输送时，使用一段时间容易出现生锈的情况。
技术实现要素：5.为了提高不锈钢管的耐腐蚀性，本技术提供一种不锈钢管及其制备方法。
6.第一方面，本技术提供一种不锈钢管的制备方法，采用如下的技术方案：一种不锈钢管的制备方法，包括如下步骤：(1)混合熔融液的制备：将铁、铬、碳、铜、镍、钴、钽、硼、硅、铈混合，升温、制得混合熔融液；(2)钢坯的制备：将步骤(1)制得的混合熔融液模铸成钢坯；(3)铸锭的制备：将步骤(2)制得的钢坯依据锭型进行电渣重熔，重熔冷却得到铸锭；(4)锻坯的制备：将步骤(3)制得的铸锭进行多次锻造，得到锻坯；(5)前处理锻坯：将喷涂料喷涂至步骤(4)制得的锻坯表面，得到前处理后的锻坯；所述喷涂料包括如下重量百分比的原料，铬铁粉30-40％、铁铝粉25-55％、钛粉15-30％、钇1-2％；(6)管坯的制备：将步骤(5)制得的前处理后的锻坯进行扒皮定心和穿孔处理、热挤压、固溶处理，得到管坯；(7)不锈钢管的制备：将步骤(6)制得的管坯进行冷变形处理、应力退火，检测合格，即得。
7.优选的，所述步骤(5)喷涂料的喷涂方法，包括如下步骤：将喷涂料装置喷涂枪内，对锻坯表面进行喷涂，喷涂厚度为20-30μm，然后进行激光重熔，其中，激光功率为1400w，扫描速度为6mm/s，光斑尺寸为3mm；冷却后，喷砂处理去掉表面氧化皮和熔渣。
8.通过采用上述技术方案，本技术制得的不锈钢管机械性能佳，且耐腐蚀性佳，腐蚀速度较慢，通过在不锈钢管的原料中加入铁、铬、硼、镍、铜等元素，进而便于在不锈钢管表面形成致密保护膜，进而提高不锈钢管的耐腐蚀性能；对不锈钢管制备过程中的中间物锻
坯进行处理，在锻坯表面喷涂喷涂料，喷涂料在锻坯表面形成的涂层表面平整均匀，孔洞较少，宏观裂纹较少，喷涂料中钛、铝、铬含量较高，与氧亲和力大，在锻坯表面形成的氧化膜较为完整，从而降低氧原子通过耐腐蚀层扩散速率降低，没有足够的热动力穿透耐腐蚀层与锻坯内的金属元素反应，降低了氧化速度，进而提高了锻坯的抗氧化性，进而提高制得的不锈钢管的耐腐蚀性。
9.优选的，所述步骤(5)的喷涂料中的铬铁粉、铁铝粉的质量比为(32-35):(37-39)。
10.通过采用上述技术方案，本技术发明人推测，当对喷涂料中铬铁粉、铁铝粉的质量比进行调整，使得两种组分的质量比达到最佳，以便更好的在锻坯表面形成耐腐蚀涂层，同时进一步提高涂层的致密性，减少耐腐蚀涂层的空隙量和裂纹数、缺陷数，以便进一步提高不锈钢管的耐腐蚀性和耐氧化性。
11.优选的，所述步骤(5)的喷涂料中还包括10-20％的锆-镍-铝合金。
12.优选的，所述锆-镍-铝合金为非晶态合金，为zr
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。
13.通过采用上述技术方案，锆-镍-铝合金为非晶态合金，非晶态合金中不存在晶体缺陷、第二相、偏析等结构和成分缺陷，具有较高的均匀性，合金由于氧化后形成的氧化膜因而可能具有良好的保护性，从而进一步减少不锈钢管出现被氧化的情况。
14.优选的，所述步骤(5)的前处理后的锻坯进行预处理，所述前处理后的锻坯预处理的方法，包括如下步骤：将锻坯放置在处理液中蚀刻，用水、乙醇清洗，吹干即得，所述处理液由盐酸、氯化铁按质量比(2-3):(5-6)组成。
15.优选的，所述处理液由盐酸、氯化铁按质量比2:5组成。
16.优选的，所述蚀刻时间为15-30min，进一步优选的，所述蚀刻时间为20min。
17.优选的，所述盐酸的物质的量浓度为0.96mol/l。
18.优选的，所述氯化铁的物质的量浓度为1.11mol/l。
19.通过采用上述技术方案，本技术发明人采用盐酸和氯化铁的混合液蚀刻锻坯，进而使得锻坯表面变得粗糙，形成粗糙表面结构，粗糙表面为微米亚微米级的粗糙结构，便于提高锻坯表面的接触角，从而提高锻坯的疏水性，基于锻坯的疏水表面，在锻坯表面形成一层保护气垫，从而降低腐蚀效率；同时，疏水表面含有微米级的突起和孔状结构，这些结构之间截留了大量空气，从而形成毛细管体系，腐蚀性介质可能通过微突起之间的空隙排出锻坯表面，进而降低了锻坯被腐蚀的效率。
20.优选的，所述前处理后的锻坯预处理前经过清洗处理，所述前处理后的锻坯的清洗方法，包括如下步骤：将前处理后的锻坯依次置于丙酮、热碱溶液、水中，即得。
21.优选的，所述前处理后的锻坯的清洗方法，包括如下步骤：将前处理后的锻坯放置于丙酮溶液中进行超声清洗，清洗20-30min，并使用热碱溶液除油，再用去离子水进行清洗。
22.通过采用上述技术方案，锻坯在蚀刻之前经过清洗，便于减少锻坯表面可能存在的杂质和油污，从而降低杂质对锻坯蚀刻的影响，提高锻坯表面的粗糙度，进而提高锻坯表面的疏水性，有助于进一步减少锻坯被腐蚀的效率，提高锻坯的耐腐蚀性，进而提高不锈钢管的耐腐蚀性。
23.优选的，所述预处理锻坯经过氟化处理，所述氟化处理的方法，包括如下步骤：将预处理锻坯放置于改性液中，浸泡，取出烘干即得，所述改性液由1h,1h,2h,2h-全氟辛基三
乙氧基硅烷、无水乙醇按质量比(1-2):(30-40)组成。
24.优选的，所述改性液由1h,1h,2h,2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、无水乙醇按质量比1:35组成。
25.优选的，所述浸泡时间为2-3h。
26.优选的，所述浸泡温度为20-30℃。
27.优选的，所述烘箱温度为110-130℃。
28.优选的，所述烘烤时间为25-35min。
29.通过采用上述技术方案，对蚀刻后的锻坯进行氟化处理，氟化处理中采用的氟硅烷一方面可能提供空间物理保护屏障，另一方面，赋予表面疏水性以抵御腐蚀介质的浸润铺展，同时，锻坯表面的微纳米类荷叶粗糙结构，便于进一步提高锻坯的疏水性，进而提高锻坯的耐腐蚀性，有助于提高不锈钢管的耐腐蚀性。
30.优选的，所述预处理锻坯在经过氟化之前经过着色处理，所述着色处理的方法，包括如下步骤：将预处理锻坯放置于着色液中，在三电极体系中，对预处理钢坯进行着色，即得，所述着色剂由硫酸和氧化铬按质量比(3-4):(1-2)组成。
31.优选的，所述着色剂由硫酸和氧化铬按质量比3:1组成。
32.优选的，所述辅助电极、参比电极为铂电极。
33.通过采用上述技术方案，对预处理的锻坯进行着色处理，本技术发明人推测，着色后的锻坯保持了微纳米粗糙的表面结构，且着色过程中，锻坯表面形成了富铬的氧化膜，从而对锻坯形成保护作用，进而提高锻坯的耐腐蚀性，有助于提高制得的不锈钢管的耐腐蚀性。
34.第二方面，本技术提供一种不锈钢管，采用如下的技术方案：一种不锈钢管，由不锈钢制备而成，所述不锈钢主要由如下重量份数的原料制成：铁70-80份、铬25-30份、碳0.01-0.03份、铜0.1-0.3份、镍4-6份、钴1-2份、钽1-2份、硼1-2份、硅1-2份、铈1-2份。
35.通过采用上述技术方案，硼在不锈钢管表面富集生成致密保护膜隔离铁与氧的直接接触；铬能够形成氧化薄膜，进而达到耐高温抗氧化的目的；镍粉能够增加产品中钢的稳定性，进而提高产品的机械强度和耐腐蚀性能；铜的加入增强不锈钢管的抗腐蚀性能；钽具有极高的抗腐蚀性，与盐酸、浓硝酸以及王水发生反应的可能性较低；钽的加入可能有效提高不锈钢管对各类腐蚀性物质的耐腐蚀作用，使不锈钢管富有高延展性和韧性，减少产生脆性裂纹的情况；且钽还能与碳形成固溶体和碳化物；镍和铬一起使不锈钢管的组织发生变化，从而使不锈钢管的耐腐蚀性能及工艺性能获得较大改善。
36.一种采用上述制备方法制备得到的不锈钢管。
37.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、本技术的不锈钢管制备方法中通过在不锈钢管的原料中加入铁、铬、硼、镍、铜等元素，进而便于在不锈钢管表面形成致密保护膜，进而提高不锈钢管的耐腐蚀性能；对不锈钢管制备过程中的中间物锻坯进行处理，在锻坯表面喷涂喷涂料，喷涂料在锻坯表面形成耐腐蚀涂层，可能提高锻坯的耐腐蚀性，进而提高不锈钢管的耐腐蚀性。
38.2、本技术不锈钢管制备方法中通过对锻坯先蚀刻，再着色、再氟化，以便在锻坯表面形成微纳米粗糙的表面，同时，通过氟硅烷进行修饰，一方面可能提供空间物理保护屏
障，另一方面，赋予表面疏水性以抵御腐蚀介质的浸润铺展，同时，锻坯表面的微纳米类荷叶粗糙结构，便于进一步提高锻坯的疏水性，进而提高锻坯的耐腐蚀性，有助于提高不锈钢管的耐腐蚀性。
具体实施方式
39.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
40.本技术的铬铁粉包括如下重量百分比的原料：铬60％、碳7-8％，余量为铁。
41.本技术的铁铝粉包括如下重量百分比的原料：铁48-50％、铝50-52％。
42.本技术的钛粉中钛占比超过99％。
43.喷涂料制备例制备例1：一种喷涂料，原料配比如表1所示，其中，铬铁粉包括如下重量百分比的原料：铬60％、碳8％，余量为铁。铁铝粉包括如下重量百分比的原料：铁50％、铝50％。钛粉中钛占比超过99％。
44.表1制备例1-5的喷涂料的原料组分配比原料制备例1制备例2制备例3制备例4制备例5铬铁粉3032403535铁铝粉5442283929钛粉1525302525钇11211锆-镍-铝合金////10制备例2-4：一种喷涂料，原料配比如表1所示；与制备例1的不同之处，原料组分配比不同。
45.制备例5：一种喷涂料，原料配比如表1所示：包括如下重量百分比的原料：铬铁粉35％、铁铝粉29％、钛粉25％、钇1％、锆-镍-铝合金10％；其中，锆-镍-铝合金为非晶态合金，为zr
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，其他与制备例4完全相同。
46.制备例6：一种喷涂料，包括如下重量百分比的原料：铁铝粉84％、钛粉15％、钇1％。实施例
47.实施例1：一种不锈钢管，由不锈钢制备而成，不锈钢由如下重量的原料制成：铁70kg、铬25kg、碳0.01kg、铜0.1kg、镍4kg、钴1kg、钽1kg、硼1kg、硅1kg、铈1kg。
48.上述不锈钢管的制备方法，包括如下步骤：(1)混合熔融液的制备：将铁、铬、碳、铜、镍、钴、钽、硼、硅、铈混合，升温、制得混合熔融液；(2)钢坯的制备：将步骤(1)制得的混合熔融液模铸成钢坯；(3)铸锭的制备：将步骤(2)制得的钢坯在氮气保护气氛下依据锭型进行电渣重熔，重熔冷却得到铸锭；(4)锻坯的制备：将步骤(3)制得的铸锭进行均质化退火，然后加热至1100℃，保温30min多次锻造，得到锻坯；(5)前处理锻坯：将喷涂料喷涂至步骤(4)制得的锻坯表面，得到前处理后的锻坯；
喷涂料由制备例1制得；喷涂料的喷涂方法，包括如下步骤：将喷涂料装置喷涂枪内，对锻坯表面进行喷涂，喷涂厚度为20μm，然后进行激光重熔，其中，激光功率为1400w，扫描速度为6mm/s，光斑尺寸为3mm；冷却后，喷砂处理去掉表面氧化皮和熔渣；(6)管坯的制备：将步骤(5)制得的前处理后的锻坯进行扒皮定心和穿孔处理、热挤压、固溶处理，得到管坯；(7)不锈钢管的制备：将步骤(6)制得的管坯进行冷变形处理，使断面收缩率控制在20％，然后进行应力退火，检测合格，即得。
49.实施例2：一种不锈钢管，由不锈钢制备而成，不锈钢由如下重量的原料制成：铁80kg、铬30kg、碳0.03kg、铜0.3kg、镍6kg、钴2kg、钽2kg、硼2kg、硅2kg、铈2kg。
50.本实施例的不锈钢管的制备方法与实施例1完全相同。
51.实施例3：一种不锈钢管与实施例2的区别在于：不锈钢管的制备方法中，步骤(5)中采用制备例2制得喷涂料喷涂锻坯。
52.实施例4：一种不锈钢管与实施例2的区别在于：不锈钢管的制备方法中，步骤(5)中采用制备例3制得喷涂料喷涂锻坯。
53.实施例5：一种不锈钢管与实施例2的区别在于：不锈钢管的制备方法中，步骤(5)中采用制备例4制得喷涂料喷涂锻坯。
54.实施例6：一种不锈钢管与实施例5的区别在于：不锈钢管的制备方法中，步骤(5)中采用制备例5制得喷涂料喷涂锻坯。
55.实施例7：一种不锈钢管与实施例6的区别在于：不锈钢管的制备方法中，步骤(5)将喷涂料喷涂至步骤(4)制得的锻坯表面，得到前处理后的锻坯；喷涂料由制备例5制得；前处理后的锻坯进行预处理，前处理后的锻坯预处理的方法，包括如下步骤：将锻坯放置在处理液中蚀刻，用水、乙醇清洗，吹干即得，处理液由盐酸、氯化铁按质量比2:5组成；蚀刻时间为20min；盐酸的物质的摩尔浓度为0.96mol/l；氯化铁的摩尔浓度为1.11mol/l。
56.实施例8：一种不锈钢管与实施例6的区别在于：不锈钢管的制备方法中，步骤(5)将喷涂料喷涂至步骤(4)制得的锻坯表面，得到前处理后的锻坯；喷涂料由制备例5制得；其中，前处理后的锻坯预处理前经过清洗处理，前处理后的锻坯的清洗方法，包括如下步骤：将前处理后的锻坯放置于丙酮溶液中进行超声清洗，清洗25min，并使用热碱溶液除油，再用去离子水进行清洗；对清洗后的前处理后的锻坯进行预处理，前处理后的锻坯预处理的方法，包括如下步骤：将锻坯放置在处理液中蚀刻，用水、乙醇清洗，吹干即得，处理液由盐酸、氯化铁按质量比2:5组成；蚀刻时间为20min；盐酸的物质的量浓度为0.96mol/l；氯化铁的物质的量浓度为1.11mol/l。
57.实施例9：一种不锈钢管与实施例6的区别在于：不锈钢管的制备方法中，步骤(5)将喷涂料喷涂至步骤(4)制得的锻坯表面，得到前处理后的锻坯；喷涂料由制备例5制得；其中，前处理后的锻坯预处理前经过清洗处理，前处理后的锻坯的清洗方法，包括如下步骤：将前处理后的锻坯放置于丙酮溶液中进行超声清洗，清洗25min，并使用热碱溶液除油，再用去离子水进行清洗；对清洗后的前处理后的锻坯进行预处理，前处理后的锻坯预处理的方法，包括如下步骤：将锻坯放置在处理液中蚀刻，用水、乙醇清洗，吹干，得到预处理锻坯，处理液由盐酸、氯化铁按质量比2:5组成；蚀刻时间为20min；盐酸的物质的量浓度为0.96mol/l；氯化铁的物质的量浓度为1.11mol/l。将预处理锻坯进行氟化处理，氟化处理的
方法，包括如下步骤：将预处理锻坯放置于改性液中，浸泡，取出烘干即得，改性液由1h,1h,2h,2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、无水乙醇按质量比1:35组成；浸泡时间为2h；浸泡温度为25℃；烘箱温度为120℃；烘烤时间为30min。
58.实施例10：一种不锈钢管与实施例6的区别在于：不锈钢管的制备方法中，步骤(5)将喷涂料喷涂至步骤(4)制得的锻坯表面，得到前处理后的锻坯；喷涂料由制备例5制得；其中，前处理后的锻坯预处理前经过清洗处理，前处理后的锻坯的清洗方法，包括如下步骤：将前处理后的锻坯放置于丙酮溶液中进行超声清洗，清洗25min，并使用热碱溶液除油，再用去离子水进行清洗；对清洗后的前处理后的锻坯进行预处理，前处理后的锻坯预处理的方法，包括如下步骤：将锻坯放置在处理液中蚀刻，用水、乙醇清洗，吹干，得到预处理锻坯，处理液由盐酸、氯化铁按质量比2:5组成；蚀刻时间为20min；盐酸的物质的摩尔浓度为0.96mol/l；氯化铁的摩尔浓度为1.11mol/l。将预处理的锻坯进行着色处理，着色处理的方法，包括如下步骤：将预处理锻坯放置于着色液中，在三电极体系中，对预处理钢坯进行着色，即得，辅助电极、参比电极为铂电极，着色剂由硫酸和氧化铬按质量比3:1组成。将着色后的预处理锻坯进行氟化处理，氟化处理的方法，包括如下步骤：将预处理锻坯放置于改性液中，浸泡，取出烘干即得，改性液由1h,1h,2h,2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、无水乙醇按质量比1:35组成；浸泡时间为2h；浸泡温度为25℃；烘箱温度为120℃；烘烤时间为30min。
59.对比例对比例1：一种不锈钢管，与实施例1的区别之处在于：锻坯未经过前处理。
60.对比例2：一种不锈钢管，与实施例1的区别在于：喷涂料由制备例6制得。
61.检测方法腐蚀性能测试：取实施例1-10及对比例1-2制得不锈钢管，放置于质量分数为65％的硫酸溶液中，在常温下腐蚀72h，检测硫酸溶液对不锈钢管的腐蚀程度，腐蚀程度的检测结果如表2所示。
62.疏水性能检测：取实施例1-10及对比例1-2制得不锈钢管，在室温下用jc2000c4型接触角测量仪测定不锈钢管表面5个不同位置的接触角，并求其平均值作为不锈钢管表面的接触角，每组测量时间控制在2min内，检测结果如表2所示。
63.表2实施例1-10及对比例1-2的不锈钢管的性能测试结果序号腐蚀率(mm/年)接触角实施例10.0054117
°
实施例20.0052119
°
实施例30.0051124
°
实施例40.0053122
°
实施例50.0049126
°
实施例60.0046127
°
实施例70.0042137
°
实施例80.004139
°
实施例90.0035145
°
实施例100.003151
°
对比例10.009109
°
对比例20.0066114
°
结合实施例1-2，并结合表2中的数据可以看出，实施例1-2通过对不锈钢管的原料配比进行调整，制得的不锈钢管腐蚀速度较慢，耐腐蚀那个佳，本技术发明人推测：不锈钢管中各组分相互配合，提高了不锈钢管的耐腐蚀性，减少不锈钢管出现氧化的速率。
64.结合实施例2-5，并结合表2中的数据可以看出，实施例2-5采用不同制备例制得的喷涂料对锻坯进行处理，由此制得的不锈钢管腐蚀率相对较低，本技术发明人推测：喷涂料喷涂在锻坯上可能形成耐腐蚀涂层，耐腐蚀涂层便于增加锻坯的耐腐蚀性，有助于增强制得的不锈钢管的耐腐蚀性。
65.结合实施例5-6，并结合表2中的数据可以看出，实施例6制得的不锈钢管腐蚀率相对实施例5来说较低，本技术发明人推测：实施例6的喷涂料中加入有锆-镍-铝合金，锆-镍-铝合金为非晶态合金，非晶态合金中不存在晶体缺陷、第二相、偏析等结构和成分缺陷，具有较高的均匀性，合金由于具有高的抗氧化性是由于氧化后形成的氧化膜具有良好的保护性，进而进一步减少不锈钢管出现被氧化的情况。
66.结合实施例6-7，并结合表2中的数据可以看出，实施例7制得的不锈钢管相较于实施例6来说，腐蚀率较低，且接触角较高，本技术发明人推测：实施例7对锻坯进行蚀刻处理，蚀刻处理后，使得锻坯表面变得粗糙，形成粗糙表面结构，粗糙表面为微米亚微米级的粗糙结构，便于提高锻坯表面的接触角，从而提高锻坯的疏水性，基于锻坯的疏水表面，在锻坯表面形成一层保护气垫，从而降低腐蚀效率。
67.结合实施例6、实施例8，并结合表2中的数据可以看出，实施例8制得的不锈钢管相较于实施例6来说，腐蚀率较低，且接触角较高，本技术发明人推测：锻坯先经过清洗处理，再经过蚀刻处理，便于进一步提高锻坯的蚀刻效果，便于进一步提高锻坯表面的疏水性，进而提高不锈钢管表面的疏水性，提高不锈钢管的耐腐蚀性。
68.结合实施例6、实施例9，并结合表2中的数据可以看出，实施例9制得的不锈钢管相较于实施例6来说，腐蚀率较低，且接触角较高，本技术发明人推测：锻坯先经过清洗处理，再经过蚀刻处理，随后经过氟化处理，氟硅烷一方面可能提供空间物理保护屏障，另一方面，赋予表面疏水性以抵御腐蚀介质的浸润铺展，同时，锻坯表面的微纳米类荷叶粗糙结构，便于进一步提高锻坯的疏水性，进而提高锻坯的耐腐蚀性，有助于提高不锈钢管的耐腐蚀性。
69.结合实施例6、实施例10，并结合表2中的数据可以看出，实施例10制得的不锈钢管相较于实施例6来说，腐蚀率较低，且接触角较高，本技术发明人推测：锻坯先经过清洗处理，再经过蚀刻处理，随后经过着色处理、氟化处理，蚀刻处理便于提高锻坯表面的粗糙度，然后经过着色处理在锻坯表面形成氧化膜，随后经过氟化处理，便于进一步提高锻坯表面的接触角，进而提高制得的不锈钢的耐腐蚀性。
70.结合实施例1、对比例1，并结合表2中的数据可以看出，对比例1制得的不锈钢管腐蚀率较高，耐腐蚀性较差，对比例1制得不锈钢管与实施例1的区别在于：对比例1的不锈钢管中的锻坯未进行处理，本技术发明人推测，对锻坯进行处理后，制得的不锈钢管耐腐蚀性较佳。
71.结合实施例1、对比例2，并结合表2中的数据可以看出，对比例2制得的不锈钢管的腐蚀率高于实施例1制得的不锈钢管，对比例2中的不锈钢管中的锻坯在进行喷涂时，喷涂
料中没有加入铬铁粉，本技术发明人推测，铬铁粉与铁铝粉相互配合，在锻坯表面形成的喷涂层对锻坯的保护较佳。
72.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。