一种耐锌液腐蚀的铁基合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐锌液腐蚀的铁基合金及其制备方法。本发明专利技术的铁基合金由如下按质量百分比计的组分构成：钼25％，镍10％，铬14％，硅0-3％，余量为铁。以工业纯铁粒、钼粒、镍粒、铬粒、硅粒通过磁控钨极真空熔炼炉反复熔炼5-7次即可得本发明专利技术的铁基合金。本发明专利技术的合金纯度高，硬度好，组织及性能稳定性优异，耐磨损性能优良，实验测得本发明专利技术的合金的最低腐蚀速率为1.8um/h，比现有技术所用316钢和钴基合金腐蚀速率明显减小，且长时间腐蚀后基体组织在扫描电镜下没有可见裂缝，耐锌液腐蚀性强且其他性能稳定，是理想的耐锌液腐蚀材料。本发明专利技术的制备方法非常简单，条件易于控制，所得产品性能非常稳定，易于实现工业化推广。

【技术实现步骤摘要】
一种耐锌液腐蚀的铁基合金及其制备方法
本专利技术属于耐锌液腐蚀材料
，特别涉及一种一种耐锌液腐蚀的铁基合金及其制备方法。
技术介绍
随着现代工业和科学技术的发展，钢铁材料得到广泛的应用，但钢铁材料会在大气环境中受到不同程度的腐蚀。据统计，世界上每年因腐蚀而损失的钢铁材料占总产量的三分之一，钢铁腐蚀不仅破坏了环境同时造成了很多行业巨大的损失。因此有必要开发和研究经济有效的钢铁防护方法。而热镀锌是金属制品最适用、最基本、最有效的防腐技术。利用热镀锌工艺在金属表面生成一层致密且耐锌液腐蚀的热镀层。能有效的避免工件遭受大气的腐蚀，因此热镀锌在防腐上得到广泛的应用。由于液锌具有很强的腐蚀性，导致镀锌工件沉没辊及稳定辊表面受到锌液的腐蚀和渗透，使得沉没辊和稳定辊表面产生蚀点，变得粗糙。镀锌时辊面速度达到30～40m/s，导致工作寿命很短，而沉没辊和稳定辊的频繁更换不仅降低了工作效率，也增大了工作成本及劳动强度，给工作生产和操作带来极大不便，同时也增大了锌的消耗和浪费。目前用于沉没辊和稳定辊的316钢相具有良好的耐锌液腐蚀性能，但该材料合金元素多，价格昂贵。寻找能代替316钢优异的耐蚀性，同时具有良好的机械性能的材料，具有重要的研究意义。
技术实现思路
针对目前镀锌沉没辊和稳定辊使用寿命不长等技术问题，本专利技术提供一种耐锌液腐蚀性能优异的铁基合金及其制备方法，提高沉没辊和稳定辊的使用寿命，提高工作效率、减少劳动强度。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：一种耐锌液腐蚀的铁基合金，由如下按质量百分比计的组分构成：钼25.0％，镍10.0％，铬14.0％，硅0-3.0％，余量为铁。优选为，钼25.0％，镍10.0％，铬14.0％，硅0.5-2.0％，余量为铁。更优选为，钼25.0％，镍10.0％，铬14.0％，硅0.5-1.5％，余量为铁。最优选的是，钼25.0％，镍10.0％，铬14.0％，硅1.0％，余量为铁。上述的耐锌液腐蚀的铁基合金的制备方法，包括如下步骤：(1)按上述质量配比精确称取工业纯铁粒、钼粒、镍粒、铬粒及硅粒；(2)将称取后的原材料通过磁控钨极真空熔炼炉熔炼，反复熔炼5-7次，即可得到本专利技术的铁基合金。进一步，所述工业纯铁粒的纯度为99.9％；所述镍粒、铬粒、硅粒、钼粒的纯度均为99.99％。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的合金纯度高，硬度好，组织及性能稳定性优异，耐磨损性能优良，实验测得本专利技术的合金的最低腐蚀速率为1.8um/h，比现有技术所用316钢和钴基合金腐蚀速率明显减小，且长时间腐蚀后基体组织在扫描电镜下没有可见裂缝，耐锌液腐蚀性强且其他性能稳定，是理想的耐锌液腐蚀材料。(2)本专利技术的制备方法非常简单，条件易于控制，所得产品性能非常稳定，易于实现工业化推广。附图说明图1为实施例1铸态合金a的电镜扫描图。图2为实施例2铸态合金b的电镜扫描图。图3为实施例3铸态合金c的电镜扫描图。图4为实施例4铸态合金d的电镜扫描图。图5为实施例5铸态合金e的电镜扫描图。图6为实施例6铸态合金f的电镜扫描图。图7是铸态合金腐蚀深度随硅含量变化曲线图。图8是铸态合金腐蚀速率随硅含量变化曲线图。图9为实施例1铸态合金a锌液腐蚀12h的电镜扫描图。图10为实施例2铸态合金b锌液腐蚀12h的电镜扫描图。图11为实施例3铸态合金c锌液腐蚀12h的电镜扫描图。图12为实施例4铸态合金d锌液腐蚀12h的电镜扫描图。图13为实施例5铸态合金e锌液腐蚀12h的电镜扫描图。图14为实施例6铸态合金f锌液腐蚀12h的电镜扫描图。图15为实施例3铸态合金c锌液腐蚀24h的电镜扫描图。图16为实施例4铸态合金d锌液腐蚀24h的电镜扫描图。图17为实施例5铸态合金e锌液腐蚀24h的电镜扫描图。图18为实施例6铸态合金f锌液腐蚀24h的电镜扫描图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细描述，但本专利技术并不限于此。表1列出了实施例1至6所得合金的化学成分。其中a-f分别对应为为本专利技术实施例1至6所得合金。表1a-f合金的化学成分(质量分数，％)SampleMoCrNiSiFea25.014.010.00余量b25.014.010.00.5余量c25.014.010.01.0余量d25.014.010.01.5余量e25.014.010.02.0余量f25.014.010.03.0余量为研究本专利技术的合金材料的耐锌液腐蚀性，采用静态腐蚀实验方法，具体如下：用线切割将制备好的铸锭切成8mm×8mm×4mm的规则小试块，并在小试块两端切1mm×1.5mm×4mm槽，用d＝1mm纯度99.99％的钨丝绑住置于纯锌液中，保证试样完全与锌液接触和锌液干净的环境及纯度。将锌锭放置石墨坩埚，并将炉内稳定设定为450℃，做此温度下不同时间(12h、24h、48h、72h)的静态腐蚀实验，并计算每个相应的腐蚀速率。实验前后沿着试样截面进行厚度测量3次，取平均值D和d，计算腐蚀速率，计算公式为V为腐蚀速率(mm/h)，D为腐蚀前截面厚度(mm)，d为腐蚀后截面厚度(mm)，t为腐蚀时间(h)。用扫描电镜(SEM)观察基体级腐蚀界面的腐蚀形貌，用能谱仪(EDAX)分析各相的化学成分。实施例1一种耐锌液腐蚀的铁基合金，由如下按质量百分比计的组分构成：钼25％，镍10％，铬14％，余量为铁。其制备方法如下：按上述质量比精确称取原材料，然后在真空熔炼炉内熔炼，反复熔炼5次，即可得到本专利技术的铁基合金。上述所得合金为通过以铁粒、钼粒、铬粒、镍粒为固定化学成分，添加硅含量熔炼成合金。其铸态腐蚀深度随时间变化如图7所示。铸态合金腐蚀速率随硅含量变出关系如图8所示。实施例2通过以铁粒、钼粒、铬粒、镍粒为固定化学成分，添加硅含量熔炼成合金。钼含量为：25％、镍含量为10％、铬含量为14％、硅含量为0.5％、余量为铁。其铸态腐蚀深度随时间变化如图7，铸态合金腐蚀速率随硅含量变化关系如图8。实施例3通过以铁粒、钼粒、铬粒、镍粒为固定化学成分，添加硅含量熔炼成合金。钼含量为：25％、镍含量为10％、铬含量为14％、硅含量为1％、余量为铁。其铸态腐蚀深度随时间变化如图7，铸态合金腐蚀速率随硅含量变化关系如图8。实施例4通过以铁粒、钼粒、铬粒、镍粒为固定化学成分，添加硅含量熔炼成合金。钼含量为：25％、镍含量为10％、铬含量为14％、硅含量为1.5％、余量为铁。其铸态腐蚀深度随时间变化如图7，铸态合金腐蚀速率随硅含量变化关系如图8。实施例5通过以铁粒、钼粒、铬粒、镍粒为固定化学成分，添加硅含量熔炼成合金。钼含量为：25％、镍含量为10％、铬含量为14％、硅含量为2％、余量为铁。其铸态腐蚀深度随时间变化如图7，铸态合金腐蚀速率随硅含量变化关系如图8。实施例6通过以铁粒、钼粒、铬粒、镍粒为固定化学成分，添加硅含量熔炼成合金。钼含量为：25％、镍含量为10％、铬含量为14％、硅含量为3％、余量为铁。其铸态腐蚀深度随时间变化如图7，铸态合金腐蚀速率随硅含量变化关系如图8。图1至6为铸态合金a-f的电镜扫描图。合金a铸态组织呈现出带状，是一种魏氏体组织。它是由于合金在冷却凝固过程中首先形成了铁基固溶体基体相α-Fe(Mo,Cr,Ni)，最后沉淀析出Laves相而形成。合金b和d铸态组织本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐锌液腐蚀的铁基合金，其特征在于由如下按质量百分比计的组分构成：钼25.0％，镍10.0％，铬14.0％，硅0‑3.0％，余量为铁。

【技术特征摘要】
1.一种耐锌液腐蚀的铁基合金，其特征在于：钼25.0%，镍10.0%，铬14.0%，硅1.0%，余量为铁。2.权利要求1所述的耐锌液腐蚀的铁基合金的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）按上述质量配比精确称取工业纯铁粒、钼粒、镍粒、铬粒及硅粒；...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹付成，杨成明，刘永雄，赵满秀，李智，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43