专利名称：基于镍的金属耐酸材料的制作方法
基于镍的金属耐酸材料本发明涉及在高温下在中度浓缩的硫酸和盐酸溶液中具有耐抗性的金属材料。硫酸是化学工业中的最重要的原料之一。硫酸在化学工业中在不同温度和以不同浓度使用时具有宽的应用谱。对于为其操作所使用的金属材料其导致不同的腐蚀负荷。其一般随着温度升高而升高，直至最后不再提供耐腐蚀性。相应应用上限在所谓的等蚀曲线图(Isokorrosionsdiagramm)中依赖于硫酸浓度示出。
图1举例示出这种等蚀曲线图，包括不同的已知金属材料在纯硫酸中的耐抗性的不同描述(Metals Handbook,9th Edition, Vol. 13 Corrosion, ASM International, Metals Park,Ohio 44073，1987)。作为耐抗性的量度在这里绘出对于不同已知的金属材料 0. 5mm/年-等蚀线。在这种情况下，根据定义，处于该线下方的是每种情况下所属材料的耐抗性范围。在图1中可以得出，以型316表示的不锈钢的耐抗性范围随着硫酸浓度的增加首先显著降低，从而随着浓度的进一步增加最后再次拓宽到更高的温度。此外，根据该图示镍合金例如C-276、625、G-3/G-30、合金20以及最后镍-钼-合金B/B-2具有显著更好的耐抗性。如图1所示的等蚀曲线图就用来测定所述图的试验条件或运行条件而言是适用的。一方面可以用其它极限值例如0. Imm/年-等蚀线代替0. 5mm/年-等蚀线。另一方面， 操作实践中硫酸中存在的掺杂物的类型和量可能对耐腐蚀性有显著影响。但是，由图1明显的是，在要考虑的直至130°C的温度范围内，根据现有技术来看只有镍-钼-合金B/B-2 在宽的硫酸浓度间隔内具有足够的耐腐蚀性。根据现有技术的该镍-钼-合金B/B-2的缺点主要在于高的原材料成本和因此造成很大程度上由镍和钼构成的合金元素的高金属价格。因此，目前很大程度上常用的合金B-2根据UNS (统一编号系统)N 10665或EN (欧洲标准)2. 4617由下列组合而成(质量％ ) J6至30%钼、最多2%铁，最多铬，最多 1 %锰，最多0. 08 %硅和最多0. 01 %碳，余量主要是镍。这意味着，镍的份额典型地例如为 69 质量 ％ (参照 Hochlegierte fferkstoffe, Korrosionsverhalten und Anwendung, TAff-Verlag, Wuppertal 2002，S.192)。进来，对合金如B-3 (UNS N10675)进行了研究，将不太贵的合金元素铁、铬和锰的合金含量(数据以质量％计)提高到1至3%铁，1至3%铬和最多3%锰，其中给出 /^MftH^fi 68 Mfi % ( #JAL Hochlegierte fferkstoffe, Korrosionsverhalten und Anwendung, TAff-Verlag, Wuppertal 2002，S.192)。对于早先常规的前体合金B根据UNS NlOOOl给出4至6质量％的铁含量。通过US 3，649，255已知一种耐腐蚀的镍-钼-合金，具有(质量％) :20至40% Mo，直至10% Fe，直至4% Co，直至5% Cr，直至2% Mn，直至0. 03% P，直至0. 03% S，直至 0. 1% C，直至 0. Si，0. 1 至 1. 0% V，0. 001 至 0. 035% B，0. 01 至 Zr，余量 Ni 和不可避免的杂质。Mo的平均含量应为沈至32%，!^应为直至7(%。示例性给出的Co为1.01%。DE 42 10 997涉及具有下列组成(质量％ )的奥氏体镍-钼-合金Mo为26至 30%, !^e为1至7%，Cr为0.4至1.5%，Mn为直至1.5%，Si为直至0. 05%, Co为直至2. 5%, P为直至0. 04%，S为直至0. 01 %，Al为0. 1至0. 5%，Mg为直至0. 1 %，Cu为直至 1.0%, C为直至0. 01 %，N为直至0.01%，余量!^e。本发明的目的在于，找到一种金属材料，它在直至130°C的高温下在20至80%的硫酸中是耐抗性的，同时就冷水而言也具有足够的耐抗性，与根据现有技术常规的金属合金相比特别是在金属价格方面显著降低。所述目的通过在高温下对还原性介质具有高耐抗性的镍-钼-合金实现，所述合金由下列组成(质量％)Ni 61 至 63%Mo 24 至 26%Fe 10 至 14%Nb 0.20 至 0.40%Al 0.1 至 0.3%Cr 0.01 至 1.0%Mn 0.1 至 1.0%Cu 最多 0.5%C 最多 0.01%Si 最多 0.1%P 最多 0.02%S 最多 0.01%Co 最多 1.0%和其它冶炼引起的杂质。根据本发明的合金有利的改进方案由从属权利要求得出。一种有利的合金，其由下列组成(质量％ )Ni 61. 5 至 62. 5%Mo 24. 5 至 26.0%Fe 10. 5 至 13. 5%Nb 0.2 至 0.4%Al 0.1 至 0.3%Cr 0.01 至 1.0%Mn 0.1 至 0.8%Cu 最多 0.5%C 最多 0.01%Si 最多 0.1%P 最多 0.02%S 最多 0.01%Co 最多 1.0%。另一种优选的合金，其由下列组成(质量％ )Ni 61. 5 至 62. 5%Mo 24. 8 至 26.0%
Fe 10. 5 至 12. 5%Nb 0.2 至 0.4%Al 0.1 至 0.3%Cr 0.01 至 0.9%Mn 0.1 至 0.5%Cu 最多 0.3%C 最多 0.008%Si 最多 0.08%P 最多 0.015%S 最多 0.008%Co 最多 1.0%。本发明的另一个理念是，根据本发明的合金可用于对还原性介质，特别是热的中度浓缩的硫酸和盐酸溶液具有高的耐腐蚀性的部件。根据本发明的合金的优选应用领域是化学装置领域，因为此处有大量在较高温度下使用还原性介质的情况。同样可以设想的是，使用所述合金作为线状构造的同类型的焊料和/或用于焊接银_银_合金。根据本发明的合金可以例如用作制造板材、带材、线材、棒材、锻造零件和管材的可锻材料以及作为铸件。令人^(奇地表明，当用于操作热的硫酸使用前面给出的镍-销-铁-合金时，可以明显减轻由镍和钼的高金属价格代表的现有技术带来的不利状况。镍的平均含量有利地在61和63质量％之间。这意味着，相对于开篇示例性给出的现有技术，意味着昂贵的合金元素镍减少6至7质量％。同样昂贵的合金元素钼的含量平均在M和沈质量％之间，显著低于现有技术中示例性给出的27或28质量％钼的镍-钼-合金(参见Hochlegierte fferkstoffe, Korrosionsverhalten und Anwendung, TAff-Verlag, Wuppertal 2002, S. 192)。下面将详细描述。
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I现有技术；Β·.2 ；的 28 1 7丨 未说明表1 与根据文献数据的现有技术的镍-钼-合金Β-2相比，光谱分析测定时所检 ^Wll-ffi-^--a ^iit^^is^ (#BHochlegierte fferkstoffe,Korrosionsverhalten und Anwendung, TAff-Verlag, Wuppertal 2002，S.192)。表1示出根据本发明的镍-销-铁-合金与处于本发明范围外的镍-钼-铁-合金和属于现有技术的镍-钼-合金B-2的比较。未列出一些冶炼引起的掺杂物和杂质。可以看出，与现有技术的合金B-2给出的示例性的铁含量仅1. 7质量％相比，试验铁含量在11 和12质量％之间，且在一种情况中试验铁含量为14.7质量％。与现有技术的合金B-2给出的示例性的钼含量为28质量％相比，试验的钼含量在20. 4和25. 6质量％之间。与现有技术的合金B-2给出的示例性的镍含量为69质量％相比，试验的镍含量在60. 1和63. 3质量％之间。表2示出表1中给出的合金的腐蚀损害。
权利要求
1.镍-钼-铁-合金，其在高温下对还原性介质具有高的耐腐蚀性，由下列组成(质量％ )61至63%镍， 24至洸％钼， 10至14%铁， 0. 20 至 0. 40%铌， 0. 1 至 0. 3%铝， 0. 01 至 1. 0%铬， 0. 1 至 1.0% 锰， 最多0.5%铜， 最多0.01%碳， 最多0. 硅， 最多0. 02%磷， 最多0.01%硫， 最多1.0%钴， 和其它冶炼引起的杂质。
2.根据权利要求1的合金，具有(质量％) 61. 5 至 62. 5%11.24. 5 至 26. 0%钼 10. 5 至 13. 5%铁 0.2 至 0.4%铌 0. 1 至 0. 3%铝 0. 01 至 1. 0%铬 0. 1 至 0.8%锰最多0.5%铜最多0.01%碳最多0. 硅最多0. 02%磷最多0.01%硫最多1.0%钴。
3.根据权利要求1或2的合金，具有(质量％) 61. 5 至 62. 5%11.24. 8 至 26. 0%钼 10. 5 至 12. 5%铁 0.2 至 0.4%铌 0. 1 至 0. 3%铝 0. 01 至 0. 9%铬 0. 1 至 0. 5%锰最多0.3%铜最多0. 008%碳最多0. 08%硅最多0.015%磷最多0. 008%硫最多0. 02%氮最多0.012%镁最多1.0%钴。
4.根据权利要求1至3之一的合金用于对还原性介质，特别是热的中度浓缩的硫酸和盐酸溶液具有高的耐腐蚀性的部件的用途。
5.根据权利要求1至3之一的合金用于化学装置中的零件的用途。
6.根据权利要求1至3之一的合金作为同类型的焊料并用于焊接镍-钼-合金的用途。
7.根据权利要求1至3之一的合金作为制造板材、带材、线材、棒材、锻造零件和管材的可锻材料以及作为铸件的用途。
全文摘要
本发明涉及在高温下对还原性介质具有高耐腐蚀性的镍-钼-铁-合金，由下列组成(质量％)61至63％的镍，24至26％的钼，10至14％的铁，0.20至0.40％的铌，0.1至0.3％的铝，0.01至1.0％的铬，0.1至1.0％的锰，最多0.5％的铜，最多0.01％的碳，最多0.1％的硅，最多0.02％的磷，最多0.01％的硫，最多1.0％的钴，和其它冶炼引起的杂质。
文档编号C22C19/05GK102471834SQ201080032294
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月19日 优先权日2009年7月27日
发明者H·阿尔维斯, R·贝伦斯 申请人:蒂森克鲁普德国联合金属制造有限公司