[发明专利]一种非晶纳米晶合金的制备及其应用

说明书

技术领域：

本发明涉及非晶纳米合金领域，具体的涉及一种非晶纳米晶合金的制备及其应用。

背景技术：

现在非晶态材料的应用主要是在电学和磁学领域，其良好的机械性能还没有被很好的加以利用。主要的原因是形成非晶态合金要求比较高的冷却速度，所以难以形成大块的非晶材料。因此目前大部分都是通过表面处理或喷涂等方法得到非晶态表面。目前的纳米材料研究已经渗透到很多领域，纳米材料引起独特的物理特性而具有特别的电学、磁学和机械性能，目前的应用多是生产纳米粉末，纳米晶须等微观材料，而通过对材料成分、制备工艺的控制，在非晶材料的基体中生成纳米相而得到非晶纳米结构才的工业应用并不多。

偶氮染料是指分子中含有偶氮基的一类染料。偶氮染料是指纺织、造纸、皮革、印刷等行业中应用最为广泛的一类合成染料，占有机染料产品总量的80％。这类染料至少有10-15％会进入到水体中，由于其具有抗光、抗氧化能力，在水体中能够稳定存在，导致水体生态系统遭到破坏，因此，偶氮染料废水的处理迫在眉睫。常用的方法有物理方法、零价铁降解；其中，零价铁处理由于成本低，得到有效的应用，但是其很容易氧化，降解效率低。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种非晶纳米晶合金的制备，该方法制得的非晶纳米晶合金存在纳米尺度的成分不均匀分布，可使各区域形成电势差，从而在偶氮染料废水中形成原电池效应，增加偶氮染料的降解；而且其用于废水处理时，可重复利用，对偶氮染料的净化效率高。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种非晶纳米晶合金的制备，该非晶纳米晶合金的成分，以质量百分比计，包括Ni 0.5-8％、Co 0.1-0.3％、Cu 1-2％、Nb 0.01-0.03％、B 3-11％、Si 2-9％、C 0.01-3.5％、P 0.1-3％，余量为Fe，各组分含量之和为100％；该非晶纳米晶合金是由各原料经过感应熔炼制得母合金锭，然后采用单辊旋淬法制备成条带，然后将条带裁剪成所需长度，并置于真空退火炉中，抽真空在惰性气体保护下进行退火处理制得。

一种非晶纳米晶合金的制备，具体包括以下步骤：

(1)按合金中各元素的含量称取各原料，

(2)将上述称取的原料置于真空感应炉内搅拌熔炼，制得母合金锭；

(3)将步骤(2)制得的母合金锭表面打磨除去氧化皮，然后破碎，再采用单辊旋淬法制备成条带；

(4)将上述制得的条带裁剪，然后置于真空退火炉中，抽真空后充入惰性气体保护，在800-1000℃下退火处理，制得非晶纳米晶合金。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述熔炼的条件为：真空度为0.004Pa，温度为1250-1450℃，搅拌转速为500rpm，熔炼时间为3min，熔炼次数为5次。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，单辊旋淬法的铜辊转速为20-40m/s。

作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述裁剪后的条带的宽度为3mm，厚度为15-30μm。

作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述退火时间为30-100min。

作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述惰性气体为氦气。

作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述制得的非晶纳米晶合金中包含有α-Fe相和金属间化合物，二者的粒径大小均为5-500nm。

作为上述技术方案的优选，该非晶纳米晶合金可用于偶氮染料废水处理。

作为上述技术方案的优选，非晶纳米晶合金用于偶氮染料废水处理时的用量为5g/L。

本发明具有以下有益效果：

本发明在铁基体中加入适量的B、C、Si、P元素，其可以有效提高非晶形成能力；另一方面，Ni、Co、Cu、Nb元素的加入有效改善晶粒细化；本发明制得的非晶纳米晶合金中含有纳米级的α-Fe相和金属间化合物，其弥散分布与非晶基体中，而且其存在纳米尺度的成份不均匀分布，各区域存在电势差，其可以在偶氮染料废水中形成原电池效应，加速偶氮染料的分解；而且本发明提供的方法简单易操作，成本低。

具体实施方式：

为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。

实施例1

一种非晶纳米晶合金的制备，具体包括以下步骤：