[发明专利]一种定向凝固Fe-B-Si合金表面保护膜及其制备方法

权利要求书

1.一种定向凝固Fe-B-Si合金表面保护膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将采用定向凝固工艺制备的Fe-B-Si合金放入液态锌中进行界面反应，反应结束后，冷却得到具有三层卯榫结构保护膜的Fe-B-Si合金。

2.根据权利要求1所述的定向凝固Fe-B-Si合金表面保护膜制备方法，其特征在于，Fe-B-Si合金按重量百分比计，包括C：0.13～0.22％，B：2.05～3.55％，Cr：0.75～0.82％，Si：2.42～2.58％，其余为Fe和不可避免的微量杂质。

3.根据权利要求1所述的定向凝固Fe-B-Si合金表面保护膜制备方法，其特征在于，定向凝固工艺的熔炼温度为1570～1640℃，浇铸温度为1420～1450℃。

4.根据权利要求1所述的定向凝固Fe-B-Si合金表面保护膜制备方法，其特征在于，定向凝固冷却速度为10.2～15.6℃/s，过冷度为95～100℃。

5.根据权利要求1所述的定向凝固Fe-B-Si合金表面保护膜制备方法，其特征在于，定向凝固的Fe-B-Si合金的硼化物生长取向为[002]方向，与腐蚀界面的角度为90°。

6.根据权利要求1所述的定向凝固Fe-B-Si合金表面保护膜制备方法，其特征在于，界面反应的温度为460～470℃，控制Fe-B-Si合金的旋转转速为300r/min，反应时间为2～10h。

7.根据权利要求6所述的定向凝固Fe-B-Si合金表面保护膜制备方法，其特征在于，界面反应具体为：腐蚀定向凝固Fe-B-Si合金的表面并产生Si元素的富集，在Fe₂B骨架间形成一层富Si层表面膜；富Si层表面膜中的Fe原子进一步与高温液态锌扩散反应，生成一层柱状ζ-FeZn₁₃保护膜；随后生成的ζ-FeZn₁₃保护膜与富Si层反应，在两层中间及Fe₂B骨架间形成一层δ-FeZn₁₀保护膜，δ-FeZn₁₀保护膜呈树根状扎根生长；最终在铁硼合金表面依次形成富Si层/FeZn₁₀/FeZn₁₃三层相互嵌套的复合膜，与Fe₂B骨架产生卯榫结构，形成Fe-B-Si合金表面抗锌液空蚀的复合保护膜。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的定向凝固Fe-B-Si合金表面保护膜制备方法，其特征在于，三层卯榫结构保护膜的厚度为48.0～109.7μm。

9.根据权利要求8所述的定向凝固Fe-B-Si合金表面保护膜制备方法，其特征在于，三层卯榫结构最内层为富Si层，以及富Si层外侧的FeZn₁₀/FeZn₁₃层，富Si层的厚度为3.9～6.5μm，FeZn₁₀/FeZn₁₃层的厚度为44.1～103.2μm。

10.一种定向凝固Fe-B-Si合金表面保护膜，其特征在于，根据权利要求1所述定向凝固Fe-B-Si合金表面保护膜制备方法制备而成，保护膜的空蚀率为4.01～6.76μm/h。