一种耐熔融锌腐蚀的复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种耐熔融锌腐蚀的复合材料及其制备方法。本发明专利技术提供的复合材料的化学组成为FeB

【技术实现步骤摘要】
一种耐熔融锌腐蚀的复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属腐蚀与防护
，特别涉及一种耐熔融锌腐蚀的复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]热浸镀锌是一种防护钢铁等金属材料材料免受大气环境腐蚀最经济有效的方法之一。热浸镀锌产品因其具有优良的耐腐蚀性，成型性和装饰性而被广泛应用于板、管、丝、带以及五金电器零件。然而，熔融锌对几乎全部单金属和绝大多数合金具有很强的腐蚀性。金属熔体腐蚀一直都是困扰镀锌行业的世界难题。尤其是沉浸在金属熔体中的设备或部件，受到金属熔体强烈的腐蚀，造成设备频繁更换、生产效率下降。这既带来了巨大的经济损失，又造成了资源的浪费。目前，耐熔融锌腐蚀的材料主要有钴基超合金材料、陶瓷材料以及金属陶瓷材料等。其中，钴基超合金材料价格昂贵且耐熔融锌腐蚀性能一般，陶瓷材料脆性大，容易因为裂纹的形成和扩展而失效。金属陶瓷结合了金属良好的韧性和陶瓷优异的耐腐蚀性能，相比其他材料具有更好的耐熔融锌腐蚀性能。然而，金属粘结相往往成为金属陶瓷在熔融锌中失效的主要原因。

技术实现思路

[0003]因此本专利技术实施例提供一种耐熔融锌腐蚀的复合材料及其制备方法，以FeB作为硬质相，具有良好的耐蚀性；以Mo和AlFeNiCoCr高熵合金作为粘结相，AlFeNiCoCr高熵合金改善硼化物的脆性，Mo和Zn之间的湿润性差，在450℃不和Zn发生共晶反应，以解决传统的金属陶瓷材料中粘结相的耐熔融锌腐蚀性能差的问题，从而提升材料的耐熔融锌腐蚀性能。
[0004]具体地，一方面，本专利技术实施例提供的一种耐熔融锌腐蚀的复合材料的制备方法，包括步骤：
[0005](X1)将分别具有预设质量百分比的Al粉、Fe粉、Ni粉、Co粉和Cr粉作为原料粉末进行机械合金化，最后得到机械合金化后的粉末；
[0006](X2)将所述步骤(X1)中得到的所述机械合金化后的粉末进行第一次真空干燥，得到第一次真空干燥后的粉末；
[0007](X3)将所述步骤(X2)中所述第一次真空干燥后的粉末放入真空烧结炉中进行第一次真空烧结、第一次研磨以及第一次筛分，得到AlFeNiCoCr高熵合金粉末；
[0008](X4)将质量百分比为12％的所述AlFeNiCoCr高熵合金粉末、质量百分比为5％～15％的Mo粉和质量百分比为73％～83％的FeB粉进行球磨混合，得到球磨混合后的粉末；
[0009](X5)将所述步骤(X4)中得到的所述球磨混合后的粉末进行第二次真空干燥，得到第二次真空干燥后的粉末；
[0010](X6)将所述步骤(X5)中所述第二次真空干燥后的粉末放入所述真空烧结炉中进行第二次真空烧结、第二次研磨以及第二次筛分得到复合粉末；
[0011](X7)将所述步骤(X6)中得到的所述复合粉末进行放电等离子烧结，得到所述耐熔融锌腐蚀的复合材料。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤(X1)具体包括：
[0013]进行所述机械合金化前还加入所述原料粉末总质量的1wt.％的聚乙二醇，从而将所述原料粉末和所述聚乙二醇进行所述机械合金化，得到所述机械合金化后的粉末。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤(X1)中的所述机械合金化时间为50～60h、转速为300～350r/min、球料比为8：1～12：1。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤(X2)中的所述第一次真空干燥和所述步骤(X5)中的所述第二次真空干燥的条件相同，包括：温度为80～110℃、真空度为
‑
0.1MPa以及时间为8～24h。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤(X3)中的所述第一次真空烧结和所述步骤(X6)中的所述第二次真空烧结的工艺相同，包括：将所述真空烧结炉抽真空至1
×
10
‑8MPa，以1～3℃/min的速率从室温升温至100℃，以3～5℃/min的速率从100℃升温至360～430℃、并在360～430℃保温70～100min，再以8～10℃/min的速率从360～430℃升温至950～1050℃、并在950～1050℃保温120～180min，最后随炉冷却至室温。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤(X4)中的所述球磨混合的时间为1～3h、转速为150～250r/min、球料比为2：1～5：1。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤(X7)中的所述放电等离子烧结的压力为50～90MPa；所述放电等离子烧结的升温程序为：以160～210℃/min的升温速率从室温升温到850～1100℃；然后以25～55℃/min的升温速率从850～1100℃升温到1200～1500℃，保温4～10min；最后随炉冷却至室温。
[0019]另一方面，本专利技术实施例提供一种耐熔融锌腐蚀的复合材料，由如下按百分比计的组分构成：FeB粉73％～83％，Mo粉5％～15％，AlFeNiCoCr高熵合金粉末12％；其中，所述复合材料的显微硬度位于1405.2HV
0.2
～1612.5HV
0.2
范围内。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，所述AlFeNiCoCr高熵合金粉末由以下按质量百分比的组分构成：Al粉1.96％～2.9％，Fe粉24.6％～48.73％，Ni粉17.11％～25.35％，Co粉17.11％～25.35％和Cr粉15.09％～22.34％。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，所述AlFeNiCoCr高熵合金粉末由以下按质量百分比的组分构成：Al粉2.9％，Fe粉24.06％，Ni粉25.35％，Co粉25.35％和Cr粉22.34％。
[0022]上述技术方案可以具有如下一个或多个优点：(1)本专利技术实施例提供的耐熔融锌腐蚀的复合材料采用FeB作为硬质相，采用AlFeNiCoCr高熵合金和Mo作为粘结相，AlFeNiCoCr高熵合金中的元素固溶到FeB和真空烧结过程形成的Fe2B，Mo元素本身具有优良的耐熔融锌腐蚀性能，在450℃不和Zn发生共晶反应，从而弥补了粘结相耐熔融锌腐蚀性能差的不足。(2)本专利技术实施例提供的耐熔融锌腐蚀的复合材料的制备方法操作简便，所用设备平常可见，原材料获取方便，有利于生产应用。
附图说明
[0023]图1为AlFeNiCoCr高熵合金粉末在真空烧结以后的扫描电镜图，其中a，b，c分别为Al
0.25
FeNiCoCr、Al
0.25
Fe2NiCoCr、Al
0.25
Fe3NiCoCr高熵合金粉末在真空烧结以后的扫描电镜
图；
[0024]图2为FeB
‑
Mo
‑
AlFeNiCoCr复合粉末在球磨混合之后的扫描电镜图，其中a，b，c分别为FeB
‑
5wt.％Mo
‑
12wt.％Al
0.25
FeNiCoCr、FeB
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐熔融锌腐蚀的复合材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：(X1)将分别具有预设质量百分比的Al粉、Fe粉、Ni粉、Co粉和Cr粉作为原料粉末进行机械合金化，最后得到机械合金化后的粉末；(X2)将所述步骤(X1)中得到的所述机械合金化后的粉末进行第一次真空干燥，得到第一次真空干燥后的粉末；(X3)将所述步骤(X2)中所述第一次真空干燥后的粉末放入真空烧结炉中进行第一次真空烧结、第一次研磨以及第一次筛分，得到AlFeNiCoCr高熵合金粉末；(X4)将质量百分比为12％的所述AlFeNiCoCr高熵合金粉末、质量百分比为5％～15％的Mo粉和质量百分比为73％～83％的FeB粉进行球磨混合，得到球磨混合后的粉末；(X5)将所述步骤(X4)中得到的所述球磨混合后的粉末进行第二次真空干燥，得到第二次真空干燥后的粉末；(X6)将所述步骤(X5)中所述第二次真空干燥后的粉末放入所述真空烧结炉中进行第二次真空烧结、第二次研磨以及第二次筛分得到复合粉末；(X7)将所述步骤(X6)中得到的所述复合粉末进行放电等离子烧结，得到所述耐熔融锌腐蚀的复合材料。2.如权利要求1所述的耐熔融锌腐蚀的复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(X1)具体包括：在进行所述机械合金化前还加入所述原料粉末总质量的1wt.％的聚乙二醇，从而将所述原料粉末和所述聚乙二醇进行所述机械合金化，得到所述机械合金化后的粉末。3.如权利要求1所述的耐熔融锌腐蚀的复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(X1)中的所述机械合金化时间为50～60h、转速为300～350r/min、球料比为8：1～12：1。4.如权利要求1所述的耐熔融锌腐蚀的复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(X2)中的所述第一次真空干燥和所述步骤(X5)中的所述第二次真空干燥的条件相同，包括：温度为80～110℃、真空度为
‑
0.1MPa以及时间为8～24h。5.如权利要求1所述的耐熔融锌腐蚀的复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(X3)中的所述第一次真空烧结和所述步骤(X6)中的所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹冰冰，谢小龙，尹付成，王鑫铭，欧阳雪枚，胡静娴，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：