基於鎳的金屬耐酸材料的製作方法

2023-10-11 14:37:44 2

專利名稱：基於鎳的金屬耐酸材料的製作方法
基於鎳的金屬耐酸材料本發明涉及在高溫下在中度濃縮的硫酸和鹽酸溶液中具有耐抗性的金屬材料。硫酸是化學工業中的最重要的原料之一。硫酸在化學工業中在不同溫度和以不同濃度使用時具有寬的應用譜。對於為其操作所使用的金屬材料其導致不同的腐蝕負荷。其一般隨著溫度升高而升高，直至最後不再提供耐腐蝕性。相應應用上限在所謂的等蝕曲線圖(Isokorrosionsdiagramm)中依賴於硫酸濃度示出。

圖1舉例示出這種等蝕曲線圖，包括不同的已知金屬材料在純硫酸中的耐抗性的不同描述(Metals Handbook,9th Edition, Vol. 13 Corrosion, ASM International, Metals Park,Ohio 44073，1987)。作為耐抗性的量度在這裡繪出對於不同已知的金屬材料 0. 5mm/年-等蝕線。在這種情況下，根據定義，處於該線下方的是每種情況下所屬材料的耐抗性範圍。在圖1中可以得出，以型316表示的不鏽鋼的耐抗性範圍隨著硫酸濃度的增加首先顯著降低，從而隨著濃度的進一步增加最後再次拓寬到更高的溫度。此外，根據該圖示鎳合金例如C-276、625、G-3/G-30、合金20以及最後鎳-鉬-合金B/B-2具有顯著更好的耐抗性。如圖1所示的等蝕曲線圖就用來測定所述圖的試驗條件或運行條件而言是適用的。一方面可以用其它極限值例如0. Imm/年-等蝕線代替0. 5mm/年-等蝕線。另一方面， 操作實踐中硫酸中存在的摻雜物的類型和量可能對耐腐蝕性有顯著影響。但是，由圖1明顯的是，在要考慮的直至130°C的溫度範圍內，根據現有技術來看只有鎳-鉬-合金B/B-2 在寬的硫酸濃度間隔內具有足夠的耐腐蝕性。根據現有技術的該鎳-鉬-合金B/B-2的缺點主要在於高的原材料成本和因此造成很大程度上由鎳和鉬構成的合金元素的高金屬價格。因此，目前很大程度上常用的合金B-2根據UNS (統一編號系統)N 10665或EN (歐洲標準)2. 4617由下列組合而成(質量％ ) J6至30%鉬、最多2%鐵，最多鉻，最多 1 %錳，最多0. 08 %矽和最多0. 01 %碳，餘量主要是鎳。這意味著，鎳的份額典型地例如為 69 質量 ％ (參照 Hochlegierte fferkstoffe, Korrosionsverhalten und Anwendung, TAff-Verlag, Wuppertal 2002，S.192)。進來，對合金如B-3 (UNS N10675)進行了研究，將不太貴的合金元素鐵、鉻和錳的合金含量(數據以質量％計)提高到1至3%鐵，1至3%鉻和最多3%錳，其中給出 /^MftH^fi 68 Mfi % ( #JAL Hochlegierte fferkstoffe, Korrosionsverhalten und Anwendung, TAff-Verlag, Wuppertal 2002，S.192)。對於早先常規的前體合金B根據UNS NlOOOl給出4至6質量％的鐵含量。通過US 3，649，255已知一種耐腐蝕的鎳-鉬-合金，具有(質量％) :20至40% Mo，直至10% Fe，直至4% Co，直至5% Cr，直至2% Mn，直至0. 03% P，直至0. 03% S，直至 0. 1% C，直至 0. Si，0. 1 至 1. 0% V，0. 001 至 0. 035% B，0. 01 至 Zr，餘量 Ni 和不可避免的雜質。Mo的平均含量應為沈至32%，!^應為直至7(%。示例性給出的Co為1.01%。DE 42 10 997涉及具有下列組成(質量％ )的奧氏體鎳-鉬-合金Mo為26至 30%, !^e為1至7%，Cr為0.4至1.5%，Mn為直至1.5%，Si為直至0. 05%, Co為直至2. 5%, P為直至0. 04%，S為直至0. 01 %，Al為0. 1至0. 5%，Mg為直至0. 1 %，Cu為直至 1.0%, C為直至0. 01 %，N為直至0.01%，餘量!^e。本發明的目的在於，找到一種金屬材料，它在直至130°C的高溫下在20至80%的硫酸中是耐抗性的，同時就冷水而言也具有足夠的耐抗性，與根據現有技術常規的金屬合金相比特別是在金屬價格方面顯著降低。所述目的通過在高溫下對還原性介質具有高耐抗性的鎳-鉬-合金實現，所述合金由下列組成(質量％)Ni 61 至 63%Mo 24 至 26%Fe 10 至 14%Nb 0.20 至 0.40%Al 0.1 至 0.3%Cr 0.01 至 1.0%Mn 0.1 至 1.0%Cu 最多 0.5%C 最多 0.01%Si 最多 0.1%P 最多 0.02%S 最多 0.01%Co 最多 1.0%和其它冶煉引起的雜質。根據本發明的合金有利的改進方案由從屬權利要求得出。一種有利的合金，其由下列組成(質量％ )Ni 61. 5 至 62. 5%Mo 24. 5 至 26.0%Fe 10. 5 至 13. 5%Nb 0.2 至 0.4%Al 0.1 至 0.3%Cr 0.01 至 1.0%Mn 0.1 至 0.8%Cu 最多 0.5%C 最多 0.01%Si 最多 0.1%P 最多 0.02%S 最多 0.01%Co 最多 1.0%。另一種優選的合金，其由下列組成(質量％ )Ni 61. 5 至 62. 5%Mo 24. 8 至 26.0%
Fe 10. 5 至 12. 5%Nb 0.2 至 0.4%Al 0.1 至 0.3%Cr 0.01 至 0.9%Mn 0.1 至 0.5%Cu 最多 0.3%C 最多 0.008%Si 最多 0.08%P 最多 0.015%S 最多 0.008%Co 最多 1.0%。本發明的另一個理念是，根據本發明的合金可用於對還原性介質，特別是熱的中度濃縮的硫酸和鹽酸溶液具有高的耐腐蝕性的部件。根據本發明的合金的優選應用領域是化學裝置領域，因為此處有大量在較高溫度下使用還原性介質的情況。同樣可以設想的是，使用所述合金作為線狀構造的同類型的焊料和/或用於焊接銀_銀_合金。根據本發明的合金可以例如用作製造板材、帶材、線材、棒材、鍛造零件和管材的可鍛材料以及作為鑄件。令人^(奇地表明，當用於操作熱的硫酸使用前面給出的鎳-銷-鐵-合金時，可以明顯減輕由鎳和鉬的高金屬價格代表的現有技術帶來的不利狀況。鎳的平均含量有利地在61和63質量％之間。這意味著，相對於開篇示例性給出的現有技術，意味著昂貴的合金元素鎳減少6至7質量％。同樣昂貴的合金元素鉬的含量平均在M和沈質量％之間，顯著低於現有技術中示例性給出的27或28質量％鉬的鎳-鉬-合金(參見Hochlegierte fferkstoffe, Korrosionsverhalten und Anwendung, TAff-Verlag, Wuppertal 2002, S. 192)。下面將詳細描述。
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I現有技術；Β·.2 ；的 28 1 7丨 未說明表1 與根據文獻數據的現有技術的鎳-鉬-合金Β-2相比，光譜分析測定時所檢 ^Wll-ffi-^--a ^iit^^is^ (#BHochlegierte fferkstoffe,Korrosionsverhalten und Anwendung, TAff-Verlag, Wuppertal 2002，S.192)。表1示出根據本發明的鎳-銷-鐵-合金與處於本發明範圍外的鎳-鉬-鐵-合金和屬於現有技術的鎳-鉬-合金B-2的比較。未列出一些冶煉引起的摻雜物和雜質。可以看出，與現有技術的合金B-2給出的示例性的鐵含量僅1. 7質量％相比，試驗鐵含量在11 和12質量％之間，且在一種情況中試驗鐵含量為14.7質量％。與現有技術的合金B-2給出的示例性的鉬含量為28質量％相比，試驗的鉬含量在20. 4和25. 6質量％之間。與現有技術的合金B-2給出的示例性的鎳含量為69質量％相比，試驗的鎳含量在60. 1和63. 3質量％之間。表2示出表1中給出的合金的腐蝕損害。
權利要求
1.鎳-鉬-鐵-合金，其在高溫下對還原性介質具有高的耐腐蝕性，由下列組成(質量％ )61至63%鎳， 24至洸％鉬， 10至14%鐵， 0. 20 至 0. 40%鈮， 0. 1 至 0. 3%鋁， 0. 01 至 1. 0%鉻， 0. 1 至 1.0% 錳， 最多0.5%銅， 最多0.01%碳， 最多0. 矽， 最多0. 02%磷， 最多0.01%硫， 最多1.0%鈷， 和其它冶煉引起的雜質。
2.根據權利要求1的合金，具有(質量％) 61. 5 至 62. 5%11.24. 5 至 26. 0%鉬 10. 5 至 13. 5%鐵 0.2 至 0.4%鈮 0. 1 至 0. 3%鋁 0. 01 至 1. 0%鉻 0. 1 至 0.8%錳最多0.5%銅最多0.01%碳最多0. 矽最多0. 02%磷最多0.01%硫最多1.0%鈷。
3.根據權利要求1或2的合金，具有(質量％) 61. 5 至 62. 5%11.24. 8 至 26. 0%鉬 10. 5 至 12. 5%鐵 0.2 至 0.4%鈮 0. 1 至 0. 3%鋁 0. 01 至 0. 9%鉻 0. 1 至 0. 5%錳最多0.3%銅最多0. 008%碳最多0. 08%矽最多0.015%磷最多0. 008%硫最多0. 02%氮最多0.012%鎂最多1.0%鈷。
4.根據權利要求1至3之一的合金用於對還原性介質，特別是熱的中度濃縮的硫酸和鹽酸溶液具有高的耐腐蝕性的部件的用途。
5.根據權利要求1至3之一的合金用於化學裝置中的零件的用途。
6.根據權利要求1至3之一的合金作為同類型的焊料並用於焊接鎳-鉬-合金的用途。
7.根據權利要求1至3之一的合金作為製造板材、帶材、線材、棒材、鍛造零件和管材的可鍛材料以及作為鑄件的用途。
全文摘要
本發明涉及在高溫下對還原性介質具有高耐腐蝕性的鎳-鉬-鐵-合金，由下列組成(質量％)61至63％的鎳，24至26％的鉬，10至14％的鐵，0.20至0.40％的鈮，0.1至0.3％的鋁，0.01至1.0％的鉻，0.1至1.0％的錳，最多0.5％的銅，最多0.01％的碳，最多0.1％的矽，最多0.02％的磷，最多0.01％的硫，最多1.0％的鈷，和其它冶煉引起的雜質。
文檔編號C22C19/05GK102471834SQ201080032294
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月19日 優先權日2009年7月27日
發明者H·阿爾維斯, R·貝倫斯 申請人:蒂森克魯普德國聯合金屬製造有限公司