[发明专利]耐锌液腐蚀的FeCrBAl合金的制备方法

说明书

本发明属于锌锅用铁基合金防腐领域，具体涉及一种耐锌液腐蚀的FeCrBAl合金的制备方法。包括如下步骤：以铬、铝、铁及Fe‑B中间合金为原料，利用真空熔炼炉进行反复熔炼，熔炼次数为3～5遍，真空退火，得到铁基合金；然后利用高真空管式炉，通过预氧化的方法对所述铁基合金进行表面处理，其中预氧化的温度为800～850℃，氧压为10^‑25atm～10^‑20atm，氧化时间为15～25h。本发明方法制备的耐锌液腐蚀的FeCrBAl合金的表面形成一种耐蚀性强的氧化物层，其中α‑Fe相形成的Al₂O₃氧化物层有非常好的抗锌腐蚀性能，Fe₂B相的抗耐腐蚀性进一步提升，合金的整体耐锌液腐蚀性大幅度提高。

技术领域

本发明属于锌锅用铁基合金防腐领域，具体涉及一种耐锌液腐蚀的FeCrBAl合金的制备方法。

背景技术

钢材是所有金属中使用量最大的一种材料，其在推动各国的发展中一直有着十分重要的地位。但是，由于钢铁材料存在的腐蚀损坏现象，造成了巨大的经济损失，也使得钢铁的发展在一定程度上受到了严重限制。热浸镀锌工艺是一种能够较好保护钢铁材料发生腐蚀的方法，基体表层的锌会优先受到腐蚀从而延缓对基体的腐蚀，然而在热浸镀生产过程中，由于始终处于一个高温熔液环境中，锌锅及内部部件(加热器、三辊六臂等)会发生腐蚀，因此需要定期停机更换，给企业造成巨大的财力与人力损失。为了解决此问题，诸多学者花费了巨大的精力，但主要都是从提高整体材料的耐蚀性这一角度考虑，其中由于Fe-B合金具有高强度、优异的耐蚀性得到了广泛的研究，主要通过合金化的方法对合金的耐蚀性进行优化，通常往合金中加入Cr、Al、Ni等元素，但是并没有达到预期效果。

发明内容

本发明的目的在于为了能更好提升上述FeCrBAl合金的耐锌液腐蚀性能，提供一种耐锌液腐蚀的FeCrBAl合金的制备方法，设计合金、通过预氧化对合金进行表面处理，在合金表面生成一层较为致密的氧化物层，阻挡锌液对合金的侵蚀，提高合金的耐蚀性，从而提高锌锅用合金的使用寿命。本发明选取整体性能、耐蚀性较好的Fe-20Cr-5B-3Al合金进行了预氧化处理，将预氧化应用在合金的腐蚀上，因此本发明对如何提高锌锅用铁基材料的耐蚀性具有重要意义。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种耐锌液腐蚀的FeCrBAl合金的制备方法，包括如下步骤：以铬、铝、铁及Fe-B中间合金为原料，利用真空熔炼炉进行反复熔炼，熔炼次数为3～5遍(优选5遍)，再真空退火，得到铁基合金。通过退火可以使得铁基合金成分更加均匀，退火条件优选为：温度1000℃，退火时间72h。

以Fe-B中间合金的方式引入硼元素，可以降低硼元素在高温下的烧损，作为优选，Fe-B中间合金中硼元素的质量百分含量为10～25％(更进一步优选20％)。

然后利用高真空管式炉，通过预氧化的方法对所述铁基合金进行表面处理，其中预氧化的温度为800～850℃，氧压为10^-25atm～10^-20atm(温度太低/氧压太低达不到成膜的目的，超过此范围又会引起膜爆发性生长，形成松散、多孔的富铁的氧化物)，氧化时间为15～25h。

作为优选，铁基合金中按重量百分比计包括铬20％、硼5％、铝3％，余量为铁，该配比下可获得Fe-20Cr-5B-3Al合金，主要包括Fe₂B及α-Fe两相，Fe₂B具有良好的耐蚀性，在腐蚀过程中，锌液会绕过Fe₂B相优先腐蚀α-Fe相。通过预氧化表面处理后，会在α-Fe相上生成Al₂O₃层，对锌液具有阻挡作用，而Fe₂B相仍然保持较高的耐蚀性，从而提高了整体合金的耐蚀性。本发明提高铁基合金的耐蚀性，通过优化合金成分，熔炼Fe-20Cr-5B-3Al合金，然后在850℃、10^-20.5atm条件下进行预氧化表面处理，在合金的表面生成微米级的氧化膜，而不会破坏合金的力学性能。