[发明专利]一种真空熔铸Fe2B化合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐熔锌腐蚀合金领域。随着钢板等型材镀锌需求和产量的不断增加，造成镀锌槽、锌液输送管道等用材料的损耗量随之增加，获得较优良的耐熔锌腐蚀的材料具有十分重要的工程应用价值。制备的块体Fe₂B化合物主要可用于钢板等型材镀锌的行业。

背景技术

金属腐蚀给国民经济带来巨大损失，镀锌层是应用最广泛的钢铁材料表面防护方法之一。针对镀锌槽、锌液输送管道等用材料之一铁硼铸造合金，虽然该合金中Fe₂B相具有较优良的耐锌液腐蚀性能，但是其基体抗腐蚀性能较差，导致该铸造合金的耐锌液腐蚀性能的显著下降。往往希望通过控制合金元素Fe、B等加入量和铸造工艺来实现获得网状Fe₂B有效地保护基体来提高该铸造合金的耐锌液腐蚀性能，工程应用结果表明虽然具有一定的效果，但是并不理想。为制备较优良的耐锌液腐蚀的材料，发明了一种真空熔铸制备Fe₂B化合物材料的方法，该材料在锌液中的耐腐蚀作用具有十分重要的创新价值和工程应用意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐锌液腐蚀的块体Fe₂B材料的真空熔铸的方法，为了达到该目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种耐锌液腐蚀的块体Fe₂B材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将纯Fe块和硼铁按照Fe∶B＝2∶1的原子比进行配料；

(2)先将硼铁放入坩埚中，再将纯Fe块放入坩埚中，硼铁粒度小于纯Fe块粒度，纯Fe块放在硼铁上部且不和坩埚内壁接触，硼铁和纯Fe块体积总量不超过坩埚高度的2/3；

(3)将盛放硼铁和纯铁的坩埚放入真空感应炉中，进行真空冶炼获得块体Fe₂B材料。

所述步骤(3)包括将盛放硼铁和纯铁的坩埚放入真空感应炉中，随后将铸型同样放入真空熔炼炉，关好炉门，打开熔化炉循环水，开始抽真空，真空度＜10^-1Pa时开始升温，升温加热电流分为两个阶段：首先加热电流为50A，温度到达约400-500℃时，然后加大加热电流至300A，直至熔炼温度达到1600℃，加热约10分钟，停止加热开始浇注；浇注完毕后等待30-90分钟左右，关闭循环水，关闭真空系统后，打开炉门后拿出铸型后获得块体Fe₂B材料。

所述硼铁由粒度分别为2-5mm和10-15mm的硼铁块按照重量百分比为1∶2的比例构成。

所述纯Fe块要求表面除锈、干燥，Fe含量为99.99％。

所述硼铁中含硼量为12-25％，含Fe量75-88％。

本发明的进一步特征在于：

纯Fe块要求：表面应除锈、干燥；

硼铁块纯度和粒度分别为：由于硼铁易吸湿、氧化，选择大块硼铁原料轻砸得到外表均有金属光泽的块状(两种粒度约2-5mm和10-15mm，重量比约1∶2，要求两种粒度主要为使硼铁在坩埚中充填紧实度更好；另外不填充硼铁粉末，以防降低熔化效率和增加烧损量)，以避免块体Fe₂B中出现夹杂物。

本发明中制备的Fe₂B块体材料的制备过程简单，组织较致密，而且具有优良的耐熔锌腐蚀性能。

附图说明：

图1为真空熔铸制备Fe₂B块体化合物的金相组织图(腐蚀剂：8％硝酸酒精，400×)；

图2为本发明真空熔铸制备Fe₂B化合物的XRD图谱。

具体实施方式

本发明提出一种真空熔铸Fe₂B化合物的方法，具体的技术方案为：

1)将表面洁净的纯Fe块(表面除锈、干燥，块数越少越佳，最好为一个块体就可达到所需原料配比重量)、硼铁(粒度约为2-5mm和10-15mm，重量比约1∶2)中含Fe、B量折算，按Fe₂B中Fe与B原子比2∶1分别称重。

2)将称好的硼铁块和纯Fe块依次放入坩埚中，硼铁尽量压实且和坩埚内壁尽量接触，纯铁块放在硼铁块上部且不和坩埚内壁接触。装入两种原料体积总量不超过坩埚高度的2/3。