本發(fā)明涉及一種合金及其制備方法，尤其是具有抗腐蝕鈍化膜的fe-cr-si合金及制備方法。

背景技術(shù)：

1、化工環(huán)境中許多金屬構(gòu)件，服役條件苛刻，長(zhǎng)時(shí)間在惡劣工況下工作，因腐蝕引起材料性能下降而失效，嚴(yán)重時(shí)甚至帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失，開(kāi)發(fā)適合該工況條件下工作的材料顯得尤為重要。

2、通過(guò)合理添加易鈍化元素可使減緩或阻止材料在腐蝕環(huán)境中發(fā)生腐蝕行為。如含cr和si元素的材料會(huì)在空氣中被氧化形成一層氧化物薄膜，從而阻止氧氣與金屬或合金表面的元素進(jìn)一步接觸而發(fā)生氧化反應(yīng)，使此類金屬或合金表面轉(zhuǎn)換為不易被氧化的狀態(tài)。

3、利用涂層技術(shù)可改善合金表面耐腐蝕性能，但涂層工藝制備過(guò)程復(fù)雜，一般對(duì)環(huán)境也有污染，在高溫環(huán)境下涂層還會(huì)與基體發(fā)生擴(kuò)散，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致涂層失效，此外由于其設(shè)備復(fù)雜必然導(dǎo)致成本增高。高溫下氧化處理獲得氧化膜也是改善合金表面耐腐蝕性能的方法之一，但其反應(yīng)條件苛刻，需要高溫設(shè)備，此外合金中若存在一些元素?zé)崤蛎浵禂?shù)與基體不匹配情況，利用高溫制備氧化膜會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力而引發(fā)氧化膜開(kāi)裂，破壞其完整性，大大降低了其性能。

4、因此，需要提供一種在常溫下即可制備出鈍化膜的方法，可在滿足其在較強(qiáng)腐蝕環(huán)境下服役要求的同時(shí)，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，制備成本低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供成本低具有抗腐蝕鈍化膜的fe-cr-si合金；本發(fā)明還提供了一種過(guò)程簡(jiǎn)單的具有抗腐蝕鈍化膜的fe-cr-si合金的制備方法。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：所述fe-cr-si合金表面有一層鈍化膜；所述fe-cr-si合金的成分及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：fe?66%～76%，cr?18%～22%，si?6%～12%。

3、進(jìn)一步的，所述鈍化膜主要成分為cr和si的氧化物，二者的質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量大于77%。

4、本發(fā)明成分設(shè)計(jì)構(gòu)思：根據(jù)塔曼定律：當(dāng)cr/fe原子在1/8或1/4時(shí)，cr含量越高合金耐腐蝕性能越好；通過(guò)向合金中添加si元素能夠保證在腐蝕環(huán)境中形成穩(wěn)定的氧化物。本發(fā)明通過(guò)合理調(diào)控合金加入量，保證合金在極化過(guò)程中能夠形成連續(xù)致密的抗腐蝕鈍化膜。

5、本發(fā)明方法采用下述步驟：1）根據(jù)fe-cr-si合金的成分設(shè)計(jì)，熔煉得到fe-cr-si合金；

6、2）所述fe-cr-si合金進(jìn)行表面清理；

7、3）表面清理后的fe-cr-si合金在電解液進(jìn)行電解，即可在fe-cr-si合金形成鈍化膜。

8、進(jìn)一步的，所述步驟3），電解液為鹽酸電解液，濃度為0.3～0.8mol/l。

9、進(jìn)一步的，所述步驟3），電解過(guò)程的極化電位為-1.0v/sce～2v/sce。

10、更進(jìn)一步的，所述電解過(guò)程的鈍化區(qū)間為-0.16～0.91v/sce。

11、更進(jìn)一步的，所述電解過(guò)程的極化時(shí)間為20min～35min。

12、更進(jìn)一步的，所述電解過(guò)程，fe-cr-si合金先在開(kāi)路電位下靜置20～30min，然后再進(jìn)行極化。

13、采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明基于成分設(shè)計(jì)，通過(guò)合理調(diào)控合金加入量，保證合金表面在極化過(guò)程中能夠形成連續(xù)致密的抗腐蝕鈍化膜；本發(fā)明具有良好的抗腐蝕性能，能夠滿足較強(qiáng)腐蝕環(huán)境，且其制備過(guò)程簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，制備成本低和性能優(yōu)異。

14、本發(fā)明方法通過(guò)合理的成分設(shè)計(jì)，利用電弧熔煉工藝在高真空環(huán)境下制備出fe-cr-si合金，將合金表面清理，在電解液中電解制得具有抗腐蝕鈍化膜的fe-cr-si合金；其制備過(guò)程簡(jiǎn)單，制備成本低，對(duì)設(shè)備要求低。本發(fā)明方法采用酸性電解液中電解工藝，通過(guò)對(duì)合金成分、電解液和電壓的控制，從而控制鈍化膜的致密度，使制備的鈍化膜合金相比于不銹鋼自然形成的鈍化膜具有更寬泛的鈍化區(qū)間，腐蝕電位提高至少30mv/sce；所得鈍化膜主要成分為cr和si的氧化物，質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量大于77%，抗腐蝕性能明顯提高，能夠滿足腐蝕能力較強(qiáng)的環(huán)境。

技術(shù)特征：

1.一種具有抗腐蝕鈍化膜的fe-cr-si合金，其特征在于：所述fe-cr-si合金表面有一層鈍化膜；所述fe-cr-si合金的成分及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：fe?66%～76%，cr?18%～22%，si?6%～12%。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有抗腐蝕鈍化膜的fe-cr-si合金，其特征在于：所述鈍化膜主要成分為cr和si的氧化物，二者的質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量大于77%。

3.權(quán)利要求1或2所述具有抗腐蝕鈍化膜的fe-cr-si合金的制備方法，其特征在于，采用下述步驟：1）根據(jù)fe-cr-si合金的成分設(shè)計(jì)，熔煉得到fe-cr-si合金；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有抗腐蝕鈍化膜的fe-cr-si合金的制備方法，其特征在于：所述步驟3），電解液為鹽酸電解液，濃度為0.3～0.8mol/l。

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的具有抗腐蝕鈍化膜的fe-cr-si合金的制備方法，其特征在于：所述步驟3），電解過(guò)程的極化電位為-1.0v/sce～2v/sce。

6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有抗腐蝕鈍化膜的fe-cr-si合金的制備方法，其特征在于：所述電解過(guò)程的鈍化區(qū)間為-0.16～0.91v/sce。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有抗腐蝕鈍化膜的fe-cr-si合金的制備方法，其特征在于：所述電解過(guò)程的極化時(shí)間為20min～35min。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有抗腐蝕鈍化膜的fe-cr-si合金的制備方法，其特征在于：所述電解過(guò)程，fe-cr-si合金先在開(kāi)路電位下靜置20～30min，然后再進(jìn)行極化。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有抗腐蝕鈍化膜的Fe?Cr?Si合金及制備方法，所述Fe?Cr?Si合金表面有一層鈍化膜；所述Fe?Cr?Si合金的成分及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Fe?66%～76%，Cr?18%～22%，Si?6%～12%。本合金基于成分設(shè)計(jì)，通過(guò)合理調(diào)控合金加入量，保證合金表面在極化過(guò)程中能夠形成連續(xù)致密的抗腐蝕鈍化膜；本發(fā)明具有良好的抗腐蝕性能，能夠滿足較強(qiáng)腐蝕環(huán)境，且其制備過(guò)程簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，制備成本低和性能優(yōu)異。本發(fā)明方法采用酸性電解液中電解工藝，通過(guò)對(duì)合金成分、電解液和電壓的控制，從而控制鈍化膜的致密度，使制備的鈍化膜合金相比于不銹鋼自然形成的鈍化膜具有更寬泛的鈍化區(qū)間，腐蝕電位提高至少30mV/SCE；所得鈍化膜抗腐蝕性能明顯提高，能夠滿足腐蝕能力較強(qiáng)的環(huán)境。

技術(shù)研發(fā)人員：秦鐵玉,路博勛,單慶林,溫巨文,孟慶勇,張仕駿,王賀明,董復(fù)明,張連文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10