本发明专利技术提供了一种提高TiAl-Nb合金耐液锌腐蚀性能的预处理方法，属于金属间化合物技术领域。其特征是：对TiAl-Nb合金进行特别的石英封管，然后在900°C~1050°C温度下保温12~20小时，从而提高合金的耐液锌腐蚀性能，对石英封管的操作包括SiO2或TiO2高温下稳定的氧化物粉末包裹合金样品和抽真空两部分。包裹合金样品的粉末粒度为60~100目，纯度99%以上，在封管之前先将粉末在900~1100°C进行8~24小时的灼烧除气处理。石英管的真空度为1×10-3Pa~2×10-3Pa。本发明专利技术的方法无需使用其它材料制备涂层，工艺简单，提升效果显著，对于TiAl-Nb合金在热浸镀锌锌锅部件中的应用有特别重要的作用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属间化合物
，涉及到一种。该方法无需使用其它材料制备涂层，工艺简单，提升效果显著，对于 TiAl-Nb合金在热浸镀锌锌锅部件中的应用有特别重要的作用。
技术介绍
工业中熔融镀锌生产线中的沉没辊等部件沉浸于450°C ^480°C的熔融锌液中，由于锌液在熔融状态下活性很强，其腐蚀和渗透性能大大增强，容易腐蚀辊面使辊面产生点蚀、蚀坑而变得粗糙，在锌液的腐蚀和滚动摩擦阻力的双重作用下，沉没辊的工作寿命一般都较短。沉没辊的频繁更换或维修，不仅降低了作业率，而且劳动强度高，给生产和操作带来诸多不便，造成大量经济损失。单金属W、Mo、B、C r、ff-M ο固溶体和金属间化合物!^eB + Fe2B等材料耐液锌腐蚀性能较好，但较脆。陶瓷材料如Al203、Mg0、SiC等，能够承受液态金属Si的腐蚀。但陶瓷件硬度高、脆性大、烧结和加工十分困难。金属表面改性处理是提高金属材料耐液锌腐蚀性能简单而有效的方法，它将金属与腐蚀介质隔离，阻止两者的直接接触，从而保护金属基体免受腐蚀。目前，在连续热浸镀锌生产线上，普遍采用表面涂覆WC-Co涂层的方法来保护锌锅辊。WC系金属陶瓷涂层抗液锌腐蚀性能与涂层粉末的成分、制备方法和喷涂过程有关。具有由金属和金属硼化物或金属碳化物构成的热喷陶瓷涂层元件，以及具有由钴和硼化物或碳化物构成的热熔敷层的元件也已见报道(日本专利JP2001271151 ；日本专利JP2000144358)。MoB /CoCr金属陶瓷材料是一种比较新的热喷涂材料，与传统涂层相比具有更高的寿命，已经在连续热浸镀锌生产线上获得应用，但实际使用寿命不超过三周(Mizuno H，Kitamura J. MoB/CoCr cermet coatings by HVOF spraying against corrosion by molten Al-Zn alloy. Journal of Thermal Spray Technology, 2007， 16:404-413)。上海交通大学专利技术了一种大颗粒球形金属陶瓷纳米复合喷涂粉体，其中 TiB2, WB及稀土粉的粒度均为0. 5 1. O Mm,钴及铬粉粒度小于100 nm。利用该纳米复合粉体，通过热喷涂工艺制备的辊面涂层，具有优异的耐磨损、耐高温铝液与锌液腐蚀能力(中国专利技术专利CN1793048)。Y. C. Dong等采用等离子喷涂和Ni/Al粉末的方法在!^e-(0.35、. 44) wt% C钢表面制备了 &02_Ni/A 1梯度涂层，能够显著延长材料在液锌中的使用寿命(Dong Y C, Yan D R, He JN, et al. Degradation behavior of ZrO2-Ni/ Al gradient coatings in molten Zn. Surface & Coatings Technology, 2006, 201 2455-2459)。综上所述，目前对耐液锌腐蚀材料的研究主要集中在表面改性上。但常用的耐液锌腐蚀涂层普遍具有工艺复杂、价格昂贵、材质脆、易脱落等缺陷，限制了它们的大范围应用。王文俊等的研究认为，在相当宽的成分范围内，高铌钛铝合金都在锌液中具有良好的耐腐蚀性(中国专利技术专利CN1804081)。当铝、铌含量偏低的时候，材料力学性能更好，但耐蚀性能较差。由于TiAl-Nb合金的耐液锌腐蚀性能与其表面状况有很大关系，故对其进行表面改性以进一步提高其耐液锌腐蚀性能的研究是有意义的，目前国内外尚未见直接相关的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简单的预处理方法，进一步提高TiAl-Nb合金的耐液锌腐蚀性能，使其在热浸镀锌生产线中具有更好的应用前景。一种，其特征是对TiAl-Nb合金进行特别的石英封管，然后在900° (Tl050° C温度下保温12 20小时，从而提高合金的耐液锌腐蚀性能，对石英封管的操作包括SW2或TiA高温下稳定的氧化物粉末包裹合金样品和抽真空两部分。包裹合金样品的粉末粒度为6(Γ100目，纯度99%以上，在封管之前先将粉末在 900^1100 ° C进行814小时的灼烧除气处理。石英管的真空度为IX 10_^Γ2Χ 10_31^。预处理完成，空冷之后砸开石英管取出样品，使用细毛刷清理表面附着粉末，然后置于无水乙醇中超声波清洗5 15分钟。预处理完成后的样品经超声波清洗后，在450°C的锌液(含0. 2%质量分数的Al)中表现出很强的耐液锌腐蚀性能。预处理后的TiAl-Nb合金在锌液中的腐蚀仍然分为两个阶段。第一阶段为完全不发生腐蚀的孕育期，第二阶段为腐蚀快速发生的腐蚀期。与表面磨光的试样相比，预处理样品的腐蚀孕育期可延长609^200%。与线切割后不经其他处理的试样相比，预处理样品的腐蚀孕育期可延长209Γ50%。本专利技术的方法无需使用其它材料制备涂层，工艺简单，提升效果显著，对于 TiAl-Nb合金在热浸镀锌锌锅部件中的应用有特别重要的作用。附图说明图1为预处理设备示意图。其中，1为氧化物粉末，2为TiAl-Nb合金样品，3为石英管， 4为刚玉坩埚，5为加热炉炉壁。图2为Ti-45Al_8Nb合金三个样品的腐蚀孕育期柱状图。图3为Ti-45Al_8Nb合金线切割样品表面形貌。图4为Ti-45Al_8Nb合金预处理后样品表面形貌。图5为Ti-45Al-8Nb_0. 3Y合金三个样品的腐蚀孕育期柱状图。图6为Ti-45Al-8. 5Nb_0. 2W_0. 2B_0. 2Y合金三个样品的腐蚀孕育期柱状图。具体实施例方式实施例1 实验所用合金名义成分为Ti-45Al-8Nb (原子百分比)，铸锭通过真空非自耗电弧炉熔炼获得，并在1250°C下保温1 作退火热处理，炉冷获得双态组织。预处理样品先经线切割后用砂纸磨至1200#，再按照权利要求书中所述方法进行预处理，温度为950°C，保温时间 12小时，图1为预处理设备示意图。对比试样有两个，一为线切割后经砂纸磨至1200# (以下简称空白样)，另一个线切割后只经超声波清洗而不进行其他任何处理(以下简称线切割样)。所有试样规格均为40mm X IOmmX 2mm。将样品放入装有含Al (质量分数0. 2%)的熔4融锌的刚玉坩埚中，在井式加热炉中进行等温静态腐蚀实验，每隔3天取出样品一次观察表面形貌。图2是三个样品的腐蚀孕育期柱状图。空白样、线切割样和预处理样在锌液中的腐蚀孕育期分别为30天、57天和87天，与两个对比样比较，预处理样品的腐蚀孕育期有大幅提升。腐蚀开始发生时，三个样品都是首先在边角处发生局部腐蚀，然后向中心扩展。空白样表面只有极薄的一层低温氧化膜，其腐蚀孕育期相对较短。线切割样和预处理样表面的氧化膜较厚，对锌液的阻隔效果更好。图3是线切割样品表面形貌，图4是预处理后样品表面形貌。对比两张图片可以看出，线切割样的氧化膜虽然极为致密，但存在很多微裂纹， 虽然由于表面张力的作用，锌液不能从这些微裂纹中直接进入接触基体，但增加了出现局部破裂的可能性。而预氧化的氧化膜致密性虽然稍差，但连续性很好，氧化物大小均勻，不容易破裂。同时，氧化膜表面这种均勻微小的凹凸不平结构，也使得锌液与样品的浸润性更差，从而大大延长本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种提高ＴｉＡｌ－Ｎｂ合金耐液锌腐蚀性能的预处理方法，其特征是：对ＴｉＡｌ－Ｎｂ合金进行特别的石英封管，然后在９００°Ｃ～１０５０°Ｃ温度下保温１２～２０小时，从而提高合金的耐液锌腐蚀性能，对石英封管的操作包括ＳｉＯ２或ＴｉＯ２高温下稳定的氧化物粉末包裹合金样品和抽真空两部分。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林均品，孙鹏飞，张来启，张立，梁永锋，郝国建，何新玉，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11
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