氮磷混雜的耐腐蝕合金材料及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氮磷混雜的耐腐蝕合金材料及其應(yīng)用，成分及各成分質(zhì)量百分含量為：Cu10~25%，Ni1.0~3.6%，Mo0.15~0.85%，Ti1.0~2.5%，Zn0.18~0.65%，N1.5~3.6%P2.2~4.4%，余量為Fe。還包括Br0.05~1.35%，C0.12~1.1%。所述氮磷混雜的耐腐蝕合金材料在生產(chǎn)化工設(shè)備中的應(yīng)用，將氮磷混雜的耐腐蝕合金材料加工為化工設(shè)備零部件。能有效提高制備得到的合金的耐腐蝕性能，特別適用于化工企業(yè)，腐蝕速度低，延長使用壽命，降低成本。
【專利說明】氮磷混雜的耐腐蝕合金材料及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氮磷混雜的耐腐蝕合金材料及其應(yīng)用，屬于粉末冶金材料技術(shù)領(lǐng) 域。

【背景技術(shù)】
[0002] 金屬腐蝕現(xiàn)象是十分普遍的，如鋼鐵構(gòu)件在大氣中的生銹，銅制品在潮濕的空氣 中長銅綠，埋在地下的管道因腐蝕發(fā)生穿孔，乳鋼過程中氧化鐵皮的生成，熱力發(fā)電廠鍋爐 的脆性破壞等都是金屬腐蝕的實例。
[0003] 化工生產(chǎn)過程經(jīng)常接觸酸、堿、鹽和有機(jī)溶劑等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，因此腐蝕與化工生 產(chǎn)相伴而生，特別是現(xiàn)代化工的發(fā)展，要求生產(chǎn)在高溫、高壓、連續(xù)不斷操作條件下運(yùn)行。在 這樣苛刻的工況條件下，一旦設(shè)備出現(xiàn)腐蝕破壞，整個生產(chǎn)裝置就將被停產(chǎn)，造成嚴(yán)重的經(jīng) 濟(jì)損失。例如30萬噸/年合成氨裝置因腐蝕停產(chǎn)一天，損失為60萬元人民幣；30萬噸/年 乙烯裝置因腐蝕停產(chǎn)一天，損失為750萬元人民幣。因此，化工行業(yè)的腐蝕最為嚴(yán)重，經(jīng) 濟(jì)損失最大。腐蝕一方面要損耗大量的金屬材料（也包括非金屬材料），同時也會浪費(fèi)大量 的能源。據(jù)統(tǒng)計，因腐蝕每年有30%的鋼鐵遭受腐蝕，10%的鋼鐵全部變成為無用的鐵銹，這 是一個驚人的損失。
[0004] 應(yīng)力腐蝕、氫脆、孔蝕等局部破壞的發(fā)生難以預(yù)測，容易引起化工設(shè)備的爆炸、火 災(zāi)等突發(fā)性的災(zāi)難事故，危及職工的人身安全。例如國內(nèi)某廠天然氣管線因硫化氫應(yīng)力腐 蝕破壞發(fā)生爆炸，引起特大火災(zāi)，造成二十多人死亡。腐蝕所造成的設(shè)備的"跑、冒、滴、漏"， 使許多毒性物質(zhì)泄漏到大氣、土壤、水源中，嚴(yán)重污染了人類生活的環(huán)境，危害人類的健康。 此外，若易燃易爆的物質(zhì)泄漏到環(huán)境中，后果將不堪設(shè)想。由于關(guān)鍵部位發(fā)生腐蝕斷裂而引 起飛機(jī)墜毀、輪船沉沒、火車失事、橋梁斷裂等惡性事故，嚴(yán)重危及人身安全。
[0005] 粉末冶金是以金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）為原材料，經(jīng)過混 粉、壓制、燒結(jié)等系列工序制造金屬、復(fù)合材料以及各類零件制品的先進(jìn)工藝。由于粉末冶 金制品加工精度高、尺寸易控制，尤其在復(fù)雜形狀零件的生產(chǎn)中幾乎達(dá)到一次性成型，大 幅減少后加工損耗，具有優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)效益。粉末冶金復(fù)合材料的成分配比易于控制，尤其在 含有非金屬粉末的復(fù)合材料生產(chǎn)中，通過混粉工藝減少粉末偏析，充分發(fā)揮不同金屬、非金 屬的組合效用，提高復(fù)合材料各方面的性能。例如：添加石墨、二硫化鑰的減摩自潤滑復(fù)合 材料；添加碳化硅顆粒的彌散強(qiáng)化復(fù)合材料；添加碳納米管的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料等。研究 一種適用于化工行業(yè)的高耐腐蝕合金材料迫在眉睫。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種氮磷混雜的耐腐蝕合金材料及其應(yīng)用，在冶金粉末材料 中添加氮、磷等非金屬元素，能有效提高制備得到的合金的耐腐蝕性能，特別適用于化工企 業(yè)，腐蝕速度低，延長使用壽命，降低成本。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)手段為： 氮磷混雜的耐腐蝕合金材料，成分及各成分質(zhì)量百分含量為：Cu 1(T25%，Ni L 0?3· 6%，Mo 0· 15?0· 85%，Ti L 0?2· 5%，Zn 0· 18?0· 65%，N L 5?3. 6% P 2. 2?4. 4%，余量為 Fe0
[0008] 優(yōu)選還包括 Br 0· 05?L 35%，C 0· 12?I. 1%。
[0009] 氮磷混雜的耐腐蝕合金材料，成分及各成分質(zhì)量百分含量優(yōu)選為：Cu 15~20%，Ni I. 6^2. 8%, Mo 0. 35^0. 65%, Ti 1. 6^2. 0%, Zn 0. 25^0. 45%, N 1. 8^2. 2% P 2. 8^3. 4%, Br 0· 55?L 05%，C 0· 45?0· 90%，余量為 Fe。
[0010] 氮磷混雜的耐腐蝕合金材料，成分及各成分質(zhì)量百分含量優(yōu)選為：Cu 18%，Ni 2%，Mo 0· 55%，Ti L 8%，Zn 0· 35%，N 2% P 3. 1%，Br 0· 8%，C 0· 7%，余量為 Fe。
[0011] 所述氮磷混雜的耐腐蝕合金材料在生產(chǎn)化工設(shè)備中的應(yīng)用。
[0012] 所述氮磷混雜的耐腐蝕合金材料在生產(chǎn)化工設(shè)備中的應(yīng)用，將氮磷混雜的耐腐蝕 合金材料加工為化工設(shè)備零部件，加工方法包括如下步驟： 1) 混料：將各成分加入到混料機(jī)中進(jìn)行混料，轉(zhuǎn)速為l(T80rpm，混料時間為2(T80min ; 2) 將步驟1)的混料加入到壓力機(jī)設(shè)備中，加壓成型，壓力為40(T800MPa，保壓 l(T60min ; 3) 將步驟2)壓制好的試樣在燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為75(Tl350°C，燒結(jié)時間為 l(T60min，然后在25(T450°C下保溫10?30 min，淬滅，最后在15(T200°C下保溫回火1?3h ; 4) 鑄造成型：將步驟3)保溫回火的合金材料鑄造成所需零部件。
[0013] 有益效果：本發(fā)明提供一種氮磷混雜的耐腐蝕合金材料及其應(yīng)用，在冶金粉末材 料中添加氮、磷等非金屬元素，能有效提高制備得到的合金的耐腐蝕性能，特別適用于化工 企業(yè)，腐蝕速度低，延長使用壽命，降低成本，分別在酸性、堿性和高鹽溶劑中浸泡，考察其 耐腐蝕性能，結(jié)果表明，在酸堿鹽體系中腐蝕速度低于0. lmm/a。

【具體實施方式】
[0014] 實施例1 氮磷混雜的耐腐蝕合金材料,成分及各成分質(zhì)量百分含量為：Cu 25%，Ni 3. 6%，Mo 0· 85%，Ti 2. 5%，Zn 0· 65%，N 3. 6% P4. 4%，余量為 Fe。
[0015] 所述氮磷混雜的耐腐蝕合金材料在生產(chǎn)化工設(shè)備中的應(yīng)用，將氮磷混雜的耐腐蝕 合金材料加工為苯磺酸反應(yīng)釜，加工方法包括如下步驟： 1) 混料：將各成分加入到混料機(jī)中進(jìn)行混料，轉(zhuǎn)速為80rpm，混料時間為20min ; 2) 將步驟1)的混料加入到壓力機(jī)設(shè)備中，加壓成型，壓力為400MPa，保壓60min ; 3) 將步驟2)壓制好的試樣在燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1350°C，燒結(jié)時間為 lOmin，然后在250°C下保溫30 min，淬滅，最后在150°C下保溫回火Ih ; 4) 鑄造成型：將步驟3)保溫回火的合金材料鑄造成苯磺酸反應(yīng)釜。
[0016] 實施例2 氮磷混雜的耐腐蝕合金材料,成分及各成分質(zhì)量百分含量為：Cu 10%，Ni 1.0%，Mo 0· 85%，Ti 2. 5%，Zn 0· 65%，N 3. 6% P 4. 4%，余量為 Fe。
[0017] 所述氮磷混雜的耐腐蝕合金材料在生產(chǎn)化工設(shè)備中的應(yīng)用，將氮磷混雜的耐腐蝕 合金材料加工為配堿槽，加工方法包括如下步驟： 1) 混料：將各成分加入到混料機(jī)中進(jìn)行混料，轉(zhuǎn)速為IOrpm,混料時間為80min ; 2) 將步驟1)的混料加入到壓力機(jī)設(shè)備中，加壓成型，壓力為800MPa，保壓IOmin ; 3) 將步驟2)壓制好的試樣在燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750°C，燒結(jié)時間為 60min，然后在450°C下保溫10 min，淬滅，最后在200°C下保溫回火Ih ; 4) 鑄造成型：將步驟3)保溫回火的合金材料鑄造成配堿槽。
[0018] 實施例3 氮磷混雜的耐腐蝕合金材料,成分及各成分質(zhì)量百分含量優(yōu)選為：Cu 20%，Ni 2. 8%， Mo 0· 65%，Ti 2. 0%，Zn 0· 45%，N 2. 2% P 3. 4%，Br L 05%，C 0· 90%，余量為 Fe。
[0019] 所述氮磷混雜的耐腐蝕合金材料在生產(chǎn)化工設(shè)備中的應(yīng)用，將氮磷混雜的耐腐蝕 合金材料加工為閥門，加工方法包括如下步驟： 1) 混料：將各成分加入到混料機(jī)中進(jìn)行混料，轉(zhuǎn)速為IOrpm,混料時間為80min ; 2) 將步驟1)的混料加入到壓力機(jī)設(shè)備中，加壓成型，壓力為400MPa，保壓60min ; 3) 將步驟2)壓制好的試樣在燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750°C，燒結(jié)時間為 60min，然后在450°C下保溫10 min,淬滅，最后在150°C下保溫回火3h ; 4) 鑄造成型：將步驟3)保溫回火的合金材料鑄造成閥門。
[0020] 實施例4 氮磷混雜的耐腐蝕合金材料，成分及各成分質(zhì)量百分含量優(yōu)選為：Cu 15%，Ni 1.6%， Mo 0· 35%，Ti L 6%，Zn 0· 25%，N I. 8% P 2. 8%，Br 0· 55%，C 0· 45%，余量為 Fe。
[0021] 所述氮磷混雜的耐腐蝕合金材料在生產(chǎn)化工設(shè)備中的應(yīng)用，將氮磷混雜的耐腐蝕 合金材料加工為攪拌槳，加工方法包括如下步驟： 1) 混料：將各成分加入到混料機(jī)中進(jìn)行混料，轉(zhuǎn)速為50rpm，混料時間為30min ; 2) 將步驟1)的混料加入到壓力機(jī)設(shè)備中，加壓成型，壓力為600MPa，保壓40min ; 3) 將步驟2)壓制好的試樣在燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為850°C，燒結(jié)時間為 20min，然后在350°C下保溫20 min，淬滅，最后在170°C下保溫回火Ih ; 4) 鑄造成型：將步驟3)保溫回火的合金材料鑄造成攪拌槳。
[0022] 實施例5 氮磷混雜的耐腐蝕合金材料，成分及各成分質(zhì)量百分含量為：Cu 18%，Ni 2%，Mo 0· 55%，Ti L 8%，Zn 0· 35%，N 2% P 3. 1%，Br 0· 8%，C 0· 7%，余量為 Fe。
[0023] 所述氮磷混雜的耐腐蝕合金材料在生產(chǎn)化工設(shè)備中的應(yīng)用，將氮磷混雜的耐腐蝕 合金材料加工為閥門，加工方法包括如下步驟： 1) 混料：將各成分加入到混料機(jī)中進(jìn)行混料，轉(zhuǎn)速為60rpm，混料時間為40min ; 2) 將步驟1)的混料加入到壓力機(jī)設(shè)備中，加壓成型，壓力為500MPa，保壓20min ; 3) 將步驟2)壓制好的試樣在燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1150°C，燒結(jié)時間為 20min，然后在280°C下保溫10min，淬滅，最后在150°C下保溫回火2h ; 4) 鑄造成型：將步驟3)保溫回火的合金材料鑄造成閥門。
[0024] 對實施例1飛鑄造成的化工設(shè)備部件進(jìn)行性能測試，結(jié)果見表1所示。
[0025] 表 1 :

【權(quán)利要求】
1. 氮磷混雜的耐腐蝕合金材料，其特征在于成分及各成分質(zhì)量百分含量為：Cu 10?25%，Ni 1. 0?3. 6%，Mo 0? 15?0? 85%，Ti 1. 0?2. 5%，Zn 0? 18?0? 65%，N 1. 5?3. 6% P 2. 2?4. 4%，余量為Fe。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮磷混雜的耐腐蝕合金材料，其特征在于：還包括Br 0? 05?1. 35%，C 0? 12?1. 1%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮磷混雜的耐腐蝕合金材料，其特征在于：成分及各成分質(zhì) 量百分含量為：Cu 15?20%，Ni 1. 6?2. 8%，Mo 0? 35?0? 65%，Ti 1. 6?2. 0%，Zn 0? 25?0? 45%， N 1. 8?2. 2% P 2. 8?3. 4%，Br 0? 55?1. 05%，C 0? 45?0? 90%，余量為 Fe。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氮磷混雜的耐腐蝕合金材料，其特征在于：成分及各成分質(zhì) 量百分含量為：Cu 18%，Ni 2%，Mo 0? 55%，Ti 1. 8%，Zn 0? 35%，N 2% P 3. 1%，& 0? 8%，C 0. 7%，余量為Fe。
5. 權(quán)利要求1~4中任意一項所述氮磷混雜的耐腐蝕合金材料在生產(chǎn)化工設(shè)備中的應(yīng) 用。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述氮磷混雜的耐腐蝕合金材料在生產(chǎn)化工設(shè)備中的應(yīng)用，其特征 在于：將氮磷混雜的耐腐蝕合金材料加工為化工設(shè)備零部件，加工方法包括如下步驟： 1) 混料：將各成分加入到混料機(jī)中進(jìn)行混料，轉(zhuǎn)速為l(T80rpm，混料時間為2(T80min ; 2) 將步驟1)的混料加入到壓力機(jī)設(shè)備中，加壓成型，壓力為40(T800MPa，保壓 10"60min ； 3) 將步驟2)壓制好的試樣在燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為75(Tl350°C，燒結(jié)時間為 l(T60min，然后在25(T450°C下保溫10?30 min，淬滅，最后在15(T200°C下保溫回火1?3h ; 4) 鑄造成型：將步驟3)保溫回火的合金材料鑄造成所需零部件。
【文檔編號】C22C38/16GK104372244SQ201410587981
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】劉莉, 王爽, 劉曉東 申請人:蘇州萊特復(fù)合材料有限公司