一種耐高溫耐腐蝕金屬材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種耐高溫耐腐蝕金屬材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬的腐蝕類型分為干腐蝕和濕腐蝕兩種。干腐蝕指在無液態(tài)水存在下的干氣體 中的腐蝕，主要發(fā)生在高溫操作時(shí)；濕腐蝕是指在有水存在的情況下發(fā)生的腐蝕，由于大氣 中普遍含有水，且在化工生產(chǎn)中也經(jīng)常處理各種水溶液，因此濕腐蝕比干腐蝕更常見。
[0003] 目前，對于金屬新材料的研究往往針對于抗?jié)窀g性的提升，例如CN103740974 A公開了一種實(shí)用金屬材料，包含以下成分：銅、鋅、砷、錫、硅以及錳，所述的實(shí)用金 屬材料中各成分所占重量百分比分別為：所述的銅占70.5% -76. 6%，所述的鋅占 18. 5 % -20. 4 %，所述的砷占0. 3 % -0. 9 %，所述的錫占0. 8 % -1. 7 %，所述的硅占 2. 6% -4. 2%，所述的錳占1. 2% -2. 3%。該金屬材料通過在銅鋅構(gòu)成的黃銅中添加砷、錫、 娃以及猛等成分，錫能夠改善金屬材料的抗海水和海洋大氣腐蝕，砷、娃以及猛能夠改善金 屬材料的機(jī)械性能、耐磨性、耐蝕性、耐寒性、耐熱性，并且提高了流動性，使得金屬材料質(zhì) 地緊密，品質(zhì)高。但是，現(xiàn)有技術(shù)往往針對的是金屬材料的抗干腐蝕性或抗?jié)窀g性中的一 種，并沒有公開能同時(shí)抗干腐蝕和濕腐蝕的新型金屬材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0005] 第一方面，本發(fā)明提供一種耐腐蝕金屬材料，所述金屬材料的原料按包括以下組 分：
[0006] 主體金屬 箱，8;0 金屬碳化物和:/或金屬氮化物 5-50 Si 0J-L5 \ln 1 5-3 5 Ni 0 8-6 2 Ti 0.2-2:.4 辦 0..8-2.:4 mQ,2-0J5： 'S.n. 0.8-1.6 Cf 10-18,
[0007] 其中，主體金屬可以是 40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60、62、64、66、68、70、 72、74、76、78或80 ;金屬碳化物和/或金屬氮化物可以是5、10、15、20、25、30、35、40、45或 50;Si可以是 0· 5、0· 6、0· 7、0· 8、0· 9、1、1· 1、1· 2、1· 3、1· 4 或 1. 5;Mn可以是 1. 5、1· 6、1· 7、 1·8、1·9、2、2·1、2·2、2·3、2·4、2·5、2·6、2·7、2·8、2·9、3、3·1、3·2、3·3、3·4 或 3.5;Ni可 以是 0· 8、1、1· 2、1· 4、1· 6、1· 8、2、2· 2、2· 4、2· 6、2· 8、3、3· 2、3· 4、3· 6、3· 8、4、4· 2、4· 4、4· 6、 4· 8、5、5· 2、5· 4、5· 6、5· 8、6 或 6. 2;Ti可以是 0· 2、0· 4、0· 6、0· 8、1、1· 2、1· 4、1· 6、1· 8、2、2· 2 或 2. 4;Zr可以是 0· 8、0· 9、1、1· 1、1· 2、1· 3、1· 4、1· 5、1· 6、1· 7、1· 8、1· 9、2、2· 1、2· 2、2· 3 或 2. 4;Nb可以是 0· 2、0· 21、0· 22、0· 23、0· 24、0· 25、0· 26、0· 27、0· 28、0· 29、0· 3、0· 31、0· 32、 0· 33、0· 34 或 0· 35;Sn可以是 0· 8、0· 9、1、1· 1、1· 2、1· 3、1· 4、1· 5 或 1. 6;Cr可以是 10、11、 12、13、14、15、16、17 或 18。
[0008] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述金屬材料的原料按包括以下組分：
[0009] 主體金屬 5?)，70 金屬碳化物和:/或金屬氮化物 3:0-40 Si 0J-L5 \ln 2-3 Ni 3 5-5.5 Τι 1-1.5 Xr: 1,2-2.2 ：NbQ,2-0J Sn 1.1-1.5 Cf 12-15,
[0010] 優(yōu)選地，所述主體金屬包括哈德菲爾高錳鋼、奧氏體錳鋼、雙相體不銹鋼、鐵素體 不銹鋼、奧氏體不銹鋼或馬氏體不銹鋼中的任意一種或至少兩種的組合，例如可以是哈德 菲爾高錳鋼，奧氏體錳鋼和雙相體不銹鋼的組合，鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和馬氏體不 銹鋼的組合，或哈德菲爾高錳鋼、奧氏體錳鋼、雙相體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼 和馬氏體不銹鋼的組合。
[0011] 優(yōu)選地，所述金屬碳化物和/或金屬氮化物為顆粒狀，粒徑為150-400微米，例如 可以是150微米、175微米、200微米、225微米、250微米、275微米、300微米、325微米、350 微米、375微米或400微米，優(yōu)選為200-300微米。
[0012] 優(yōu)選地，所述耐腐蝕金屬材料的密度為4. 8-7. 7g/cc，例如可以是4. 8g/cc、5g/ cc、5.2g/cc、5.4g/cc、5.6g/cc、5.8g/cc、6g/cc、6. 2g/cc、6. 4g/cc、6. 6g/cc、6. 8g/cc、7g/ cc、7. 2g/cc、7. 4g/cc或 7. 7g/cc，優(yōu)選為 5_7g/cc〇
[0013] 第二方面，本發(fā)明提供如第一方面所述的耐腐蝕金屬材料的制備方法，包括如下 步驟：
[0014] (1)在保護(hù)性氣氛中，將各組分原料熔化，形成漿液；
[0015] (2)將漿液進(jìn)行澆筑，冷卻；
[0016] (3)回火處理后，制成所述耐腐蝕金屬材料。
[0017]優(yōu)選地，步驟（1)所述保護(hù)性氣氛為氮?dú)?、氬氣或氦氣中的任意一種或至少兩種 的組合，例如可以是氮?dú)?，氬氣，氬氣和氦氣的組合，或氮?dú)狻鍤夂秃獾慕M合，優(yōu)選為氮 氣和/或氬氣。
[0018] 優(yōu)選地，所述將各組分原料熔化的溫度為1500-2200 °C，例如可以是1500 °C、 1550 °C、1600 °C、1650 °C、1700 °C、1750 °C、1800 °C、1850 °C、1900 °C、1950 °C、2000 °C、2050 °C、 2100°C、2150°C或 2200°C，優(yōu)選為 2000-2200°C。
[0019] 優(yōu)選地，步驟（2)所述澆筑的溫度為1600-1800°C，例如可以是1600°C、1610°C、 1620 °C、1630 °C、1640 °C、1650 °C、1660 °C、1670 °C、1680 °C、1690 °C、1700 °C、1710°C、1720 °C、 173(TC、174(TC、175(TC、176(TC、177(TC、178(TC、179(TC或 180(TC，優(yōu)選為 1650-175(TC。
[0020] 優(yōu)選地，所述冷卻為先冷卻至900-950°C，例如可以是900°C、905°C、910°C、 915 °C、920 °C、925 °C、930 °C、935 °C、940 °C、945°C或 950 °C，優(yōu)選為 910-930 °C，然后放入保 溫箱內(nèi)冷卻至室溫。
[0021] 優(yōu)選地，步驟（3)所述回火處理的溫度為480-520°C，例如可以是480°C、485°C、 490。(：、495。(：、500。(：、505。(：、510。(：、515。(：或 520。(：，優(yōu)選為510。(：。
[0022] 優(yōu)選地，所述制備方法包括如下步驟：
[0023] (1)在氮?dú)饣驓鍤鈿夥罩?，將各組分原料在1500-2200°C下熔化，形成漿液；
[0024](2)將漿液在1600-1800°C進(jìn)行澆筑，冷卻至900-950°C，然后放入保溫箱內(nèi)冷卻 至室溫；
[0025] (3)在480-520 °C進(jìn)行回火處理，制成所述耐腐蝕金屬材料。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具備以下有益效果：
[0027] 在本發(fā)明中，Si、Ni和Μη的結(jié)合能夠提高金屬材料的耐磨性和韌性，各種金屬的 組合還能提高強(qiáng)度、硬度、淬透性，提高其抗干腐蝕性，改善加工性能；
[0028] 另外，本發(fā)明加入了部分稀土元素，能夠脫去主體金屬中的有害元素，起到凈化金 屬液的作用，控制金屬材料的微結(jié)構(gòu)形態(tài)，細(xì)化晶粒，強(qiáng)化表面張力，顯著提高金屬材料的 抗干、濕腐蝕性。經(jīng)國家標(biāo)準(zhǔn)測試，本發(fā)明的耐濕腐蝕性達(dá)到GB/T4334-2008的6級，同時(shí) 耐干腐蝕性達(dá)到GB/T13671-1992的5級以上；本發(fā)明的金屬材料不僅適用于惡劣環(huán)境中 的操作工藝，還能用于航天航空等高端技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用范圍十分廣泛。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0030] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā) 明的具體限制。
[0031] 實(shí)施例1
[0032] 按照本實(shí)施例的金屬材料制備方法如下：
[0033](1)原料組分：
[0034] 奧氏體錳鋼 40 金屬碳化物 5 Si 0.5 Mu 1.5
[0035] Μ 0.8 ΤΙ 0.2 ? 0.,:8: Hb 0 2 Bn 0 8 Cr I0〇
[0036] (2)制備方法：
[0037] ①在氬氣氣氛中，將各組分原料在1500 °C下熔化，形成漿液；
[0038] ②將漿液在1600°C進(jìn)行澆筑，冷卻至950°C，然后放入保溫箱內(nèi)冷卻至室溫；
[0039] ③在480 °C進(jìn)行回火處理，制成所述耐腐蝕金屬材料。
[0040] 實(shí)施例2 :
[0041] 按照本實(shí)施例的金屬材料制備方法如下：
[0042] (1)原料組分：
[0043] 雙相體不銹鋼和鐵素體不銹鋼：80 金屬碳化物 5:0 Si. 1,5 Mil 3.5 m 6.2： Ti 2 4 Zr 2 4 m 0 33 Sn IM
[0044] Cr 18。
[0045] ⑵制備方法：
[0046] ①在氮?dú)鈿夥罩?，將各組分原料在2200 °C下熔化，形成漿液；
[0047] ②將漿液在1800°C進(jìn)行澆筑，冷卻至900°C，然后放入保溫箱內(nèi)冷卻至室溫；
[0048] ③在520