[发明专利]耐蚀合金,制备方法及由该合金制得的制品

说明书

本发明涉及特别是在高温下耐氧化和/或腐蚀的一种合金。尤其是，本发明涉及一种在腐蚀环境，如熔融玻璃或其他类似材料中耐氧化的合金，该合金可被用于制备与在制备或热转化时熔融玻璃或所述其他材料接触的制品。

在玻璃工业中，与熔融玻璃接触的部件或工具是由耐火材料，特别是陶瓷制造的。对于某些操作，当工具需要具有电导性能时或工具在加工熔融玻璃的温度下需要有一定的延性和机械强度时，优选使用通常是由合金制成的金属工具。

例如在有关通过称之为内离心的技术生产玻璃棉的场合，尤其是关于方法的最后阶段，当玻璃离开熔炼炉时，在围绕其垂直轴以非常高的转速旋转的一组轴对称部件中连续浇注玻璃的场合。当其由内部部件，或“篮”的底部引起的起始降落停止时，玻璃在对着该相同部件的穿孔圆柱形壁的离心力作用下展开。这些孔可以使玻璃通过，并仍在离心力作用之下，结果是压紧了也穿有比上述孔径小的孔的外部部件，或“旋转式喷雾咀”的壁，或“带(band)”。仍然在离心力作用下，玻璃以熔融玻璃细丝的形式由所有的边通过旋转式喷雾咀的带。一个位于旋转式喷雾咀外部上方，产生沿带外壁向下流动的气流的环形燃烧器，在将它们伸展的同时，将这些细丝向下弯曲。然后这些细丝以玻璃棉的形式固化。

称为“篮”和“旋转式喷雾咀”的部件是经受极高度热(开始时和停止时的热冲击)、机械(离心力、由于输送玻璃造成的腐蚀)以及化学(由熔融玻璃，以及在旋转式喷雾咀的场合下由离开燃烧器的热气体造成的氧化和腐蚀)应力的纤维加工工具。作为说明，操作温度约为至少1000℃，从而玻璃具有合适的粘度。

这些组件的寿命一般地说取决于制成这些材料的耐腐蚀性能。

在这方面，通常使用如FR-A-2536385所述由含约30％铬并由碳化物沉淀所增强的镍基合金制成的组件。

通过其在与氧化环境接触的部件表面处形成氧化铬(三氧化二铬Cr₂O₃)的一层保护层，保证了该合金在使用温度下的耐氧化和腐蚀性能。铬朝腐蚀前沿的连续扩散，使其能在氧化物Cr₂O₃层的后面保持铬的贮备。

然后，可顺利使用这一合金的最高工作温度是限于1050-1100℃数量级。高于这一温度，该材料由于腐蚀以及蠕变快速恶化。

从而，该材料不能满足由比通常的硼硅酸盐型玻璃更粘并且其使用要求超过1100℃温度的玻璃制备玻璃棉所用技术的要求。

特别是为了满足这一要求，本发明的目的是为了提供一种合金，该合金在高温下，特别是高达1300℃数量级温度时，具有改进的耐腐蚀，尤其是耐氧化性能。

已知某些基于比镍更难熔的金属的合金，在提高的温度下具有良好的耐玻璃腐蚀的性能。特别可提及的是由FR-A-2273075报告的钴基合金。

其他特殊合金，如由氧化物弥散(ODS)增强的合金，通常基于在其基体内弥散有氧化物细颗粒，通常为氧化钇的镍和/或铁的超级合金，也已被用以制备在提高温度下具有良好机械性能的纤维加工旋转式喷雾咀。特别是在US-A-5328499中公开了这一类型的一种合金。

然而，用已知的合金难于在具有适合于工业生产要求的氧化强度的同时，达到超过1200-1250℃的温度。

作为一种可供选择的方案，已知使用高度耐熔的金属，如钼或钨，它们在完全浸在玻璃中时，具有在高温下的高耐玻璃腐蚀性能。然而，这些难熔金属共有的问题仍然是它们对含氧气氛的敏感。这是因为它们的活动性实际上非常高并导致形成氧化物，这些氧化物或是在钽或铌的场合下为不良保护层，或在钼和钨的场合下是高度挥发的，并且导致在高温下由腐蚀造成的快速老化。

本发明的另一目的是为了改进高温下金属或金属合金的氧化和/或腐蚀强度。

在本发明中通过在材料基体中形成三氧化二铬Cr₂O₃(氧化铬)颗粒的弥散相已达到了上述这些目的。已观察到，在材料内部有效地存在Cr₂O₃有助于形成，尤其是保持材料表面处的氧化镍保护层。三氧化二铬Cr₂O₃的弥散相可以由向材料中引入Cr₂O₃弥散体形式的方式形成，或可由与弥散在基体中的合适的Cr₂O₃前体有可能与基体原位反应，生成内部Cr₂O₃的方式形成。