Phương pháp xử lý thụ động bề mặt của hợp kim dựa trên niken
Hợp kim dựa trên niken là một hợp kim chịu nhiệt với niken là vật liệu cơ bản (nội dung thường lớn hơn 50%), có độ bền cao và khả năng chịu đựng tốt và khả năng chống ăn mòn khí trong phạm vi 650-1000}. Các hợp kim dựa trên niken phổ biến bao gồm Hợp kim Monel, Hợp kim Inconel, Hợp kim Hastelloy, v.v ... Hợp kim dựa trên niken thường được sử dụng trong việc sản xuất các bộ phận nhiệt độ cao trên hàng không, lò phản ứng hạt nhân và thiết bị chuyển đổi năng lượng do khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Tuy nhiên, trong một số ngành công nghiệp, chẳng hạn như lò phản ứng hạt nhân và chi tiêu tái chế nhiên liệu, khi các tác nhân fluorinating mạnh (như F2, HF) được giới thiệu, các hợp kim dựa trên niken vẫn sẽ bị ăn mòn, dẫn đến các vấn đề như giảm cường độ cơ học của hợp kim.
Hợp kim dựa trên niken sẽ đạt đến tuổi thọ dịch vụ của họ sau khi được sử dụng trong môi trường tác nhân fluorinating mạnh mẽ trong một khoảng thời gian. Do đó, trong một số ngành công nghiệp, chẳng hạn như ngành công nghiệp hạt nhân, các vật liệu hợp kim dựa trên niken cần phải được thay thế liên tục. Hiện tại, công nghệ ăn mòn của các hợp kim dựa trên niken là tạo ra một lớp "tường đông lạnh" trên bề mặt của nó để bảo vệ. Bức tường đông lạnh đề cập đến một lớp lót bảo vệ được hình thành bởi các muối của một số chế phẩm cụ thể. Tuy nhiên, các điều kiện cho sự hình thành của bức tường đóng băng rất khắc nghiệt và chênh lệch nhiệt độ giữa thành bên trong và bên ngoài hợp kim dựa trên niken cần được kiểm soát nghiêm ngặt; Và trong quá trình sử dụng hợp kim dựa trên niken, rất khó để duy trì trạng thái động của bức tường đóng băng.
Tuy nhiên, không có công nghệ thụ động nào có thể làm cho hợp kim dựa trên niken chống lại các tác nhân fluorinating mạnh đã được tìm thấy.
Phương pháp xử lý bề mặt của hợp kim dựa trên niken
Vấn đề kỹ thuật cần được giải quyết bằng sáng chế là khắc phục khiếm khuyết rằng hợp kim dựa trên niken hiện tại bị ăn mòn trong môi trường của các tác nhân fluorating mạnh và cung cấp phương pháp xử lý thụ động bề mặt cho các hợp kim dựa trên niken. Sử dụng phương pháp xử lý thụ động bề mặt được cung cấp bởi sáng chế, một lớp thụ động dày đặc được hình thành trên bề mặt của hợp kim dựa trên niken, ngăn chặn hợp kim bị ăn mòn bởi các khí ăn mòn mạnh như khí fluorine, cải thiện khả năng chống ăn mòn của vật liệu hợp kim dựa trên niken và tăng cường tuổi thọ của hợp kim.
Do đó, sáng chế cung cấp phương pháp xử lý thụ động bề mặt cho các hợp kim dựa trên niken, bao gồm các bước sau: xử lý trước và làm khô hợp kim dựa trên niken, sau đó thực hiện xử lý thụ động bề mặt bằng khí hỗn hợp fluorine-argon; Điều trị thụ động bề mặt được chia thành bốn giai đoạn:
1: Làm nóng hợp kim dựa trên niken đến 100 độ -150, và tiếp tục loại bỏ nước trong hệ thống phản ứng;
2: Tiếp tục làm nóng hợp kim dựa trên niken đến 350 độ -550, chẳng hạn như 400 độ -500, do đó bề mặt của hợp kim dựa trên niken từ từ tạo ra một lớp thụ động;
3: Giữ hợp kim dựa trên niken ở nhiệt độ ở cuối hệ thống sưởi giai đoạn thứ hai cho 3H -6 H, chẳng hạn như 4H -5 h, và tiếp tục tạo ra một lớp thụ động ổn định trên bề mặt hợp kim dựa trên niken;
4: Làm mát hợp kim dựa trên niken đến nhiệt độ phòng và làm mát ở trên tốt nhất là làm mát tự nhiên, do đó lớp thụ động được hình thành không bị phá vỡ. Mỗi giai đoạn của phương pháp xử lý thụ động bề mặt ở trên được thực hiện trong điều kiện vượt qua khí hỗn hợp fluorine-argon.
Trong sáng chế, tiền xử lý được đề cập ở trên là tiền xử lý được đề cập thông thường trong nghệ thuật, thường là để xử lý tạp chất trên bề mặt của hợp kim dựa trên niken, tốt nhất là một hoặc nhiều chất đánh bóng giấy nhám, làm sạch axit và rửa nước; Axit nói trên tốt nhất là một dung dịch hỗn hợp của NaCl và HNO3; Nồng độ của HNO3 đã đề cập ở trên tốt nhất là 0. 5mol\/l ~ 1,5mol\/l, tốt hơn là 1Mol\/L; Tỷ lệ phần trăm hàng loạt của NaCl nói trên tốt nhất là 5%.
Trong sáng chế, phương pháp sấy và điều kiện được đề cập ở trên có thể đề cập đến phương pháp sấy và điều kiện sấy thông thường trong nghệ thuật. Sáng chế tốt nhất sử dụng lò sấy khô hoặc lò sấy chân không, nhiệt độ sấy được đề cập ở trên tốt nhất là 90 độ ~ 110 độ, và thời gian sấy ở trên tốt nhất là 1h ~ 10h để làm sạch nước trên bề mặt của hợp kim dựa trên niken.
Theo lẽ thường trong nghệ thuật, trong hệ thống phản ứng của phương pháp xử lý thụ động bề mặt của sáng chế, sẽ không có tạp chất nào có thể phản ứng với các hợp kim dựa trên niken hoặc khí hỗn hợp fluorine-argon, như nước hoặc oxy; Tốt hơn là, trước khi xử lý thụ động bề mặt, một loại khí hiếm được sử dụng để xóa các tạp chất trong hệ thống phản ứng có liên quan đến phương pháp thông thường trong nghệ thuật; Khí hiếm được đề cập ở trên là một loại khí hiếm được sử dụng trong nghệ thuật, thường đề cập đến một loại khí không phản ứng trong quá trình xử lý thụ động bề mặt, tốt nhất là argon.
Trong sáng chế, trong khí hỗn hợp flo-argon được đề cập ở trên, phần thể tích của khí flo tốt nhất là 5% đến 30%, chẳng hạn như 10% đến 20%.
Trong sáng chế, trong các giai đoạn được đề cập ở trên, tốc độ dòng chảy của khí hỗn hợp fluorine-argon tốt nhất là 0. 0 1l\/phút đến 0. Trong các giai đoạn khác, tốc độ dòng chảy của khí hỗn hợp flo-argon tốt nhất là 0. 0 1l\/min đến 0. Trong giai đoạn thứ ba được đề cập ở trên, tốc độ dòng chảy của khí hỗn hợp flo-argon tốt nhất là 0. 0 1l\/phút đến 0. Trong giai đoạn thứ tư được đề cập ở trên, tốc độ dòng của khí hỗn hợp fluorine-argon tốt nhất là 0,01L\/phút đến 0,1L\/phút, chẳng hạn như 0,05L\/phút.
Phương pháp xử lý thụ động bề mặt của hợp kim dựa trên niken được cung cấp bởi sáng chế là phù hợp cho các bộ phận khác nhau được làm từ các hợp kim dựa trên niken, như bể phản ứng, đường ống và ốc vít, v.v., nhưng không bị giới hạn; Phương pháp xử lý thụ động bề mặt được cung cấp bởi sáng chế cũng phù hợp cho các dạng hợp kim dựa trên niken khác nhau, chẳng hạn như các tấm, dây cáp và đường ống của hợp kim dựa trên niken, v.v.
Không vi phạm ý thức chung trong nghệ thuật, các điều kiện ưa thích được đề cập ở trên có thể được kết hợp một cách tùy ý để có được các trường hợp ưa thích của sáng chế.
Các thuốc thử và nguyên liệu thô được sử dụng trong sáng chế đều có sẵn trên thị trường.
Hiệu quả tích cực và tiến bộ của sáng chế là phương pháp xử lý thụ động bề mặt của hợp kim dựa trên niken được cung cấp bởi sáng chế được chọn để có được lớp thụ động vàng trên bề mặt hợp kim dựa trên niken; Lớp thụ động có độ bám dính tốt, đồng nhất và dày đặc, và có thể chịu được các loại khí ăn mòn cao như khí flo và hydro florua ở nhiệt độ phòng lên 600 độ, do đó làm tăng khả năng chống ăn mòn của vật liệu hợp kim dựa trên niken và do đó kéo dài tuổi thọ của vật liệu hợp kim dựa trên niken.
Phương pháp thực hiện cụ thể
Sáng chế được minh họa thêm bằng các ví dụ dưới đây, nhưng sáng chế không giới hạn trong phạm vi của các ví dụ nêu trên. Các phương pháp thử nghiệm mà các điều kiện cụ thể không được chỉ định trong các ví dụ sau được chọn theo các phương pháp và điều kiện thông thường, hoặc theo hướng dẫn sản phẩm.
Ví dụ
Bể phản ứng hợp kim dựa trên niken được ngâm với 0. 5mol\/lhno 3-5%dung dịch NaCl, sau đó được rửa bằng nước, sau đó đặt trong lò làm khô 90 độ để sấy khô trong 1 giờ. Sử dụng argon có độ tinh khiết cao để thay thế khí trong lò phản ứng và thực hiện xử lý thụ động trên lò phản ứng hợp kim dựa trên niken theo sơ đồ xử lý thụ động sau đây 1.
Chương trình điều trị thụ động 1 như sau:
1: Đun nóng lò phản ứng hợp kim dựa trên niken đến 1 0 0 độ và giới thiệu khí hỗn hợp 30% F2\/AR với tốc độ dòng chảy 0,01L\/phút trong giai đoạn này;
2: Đun nóng lò phản ứng hợp kim dựa trên niken từ 1 0 0 độ đến 350 độ và giới thiệu khí hỗn hợp 30% F2\/AR với tốc độ dòng chảy 0,2L\/phút trong giai đoạn này;
3: Giữ lò phản ứng hợp kim dựa trên niken ở nhiệt độ không đổi 35 0 độ trong 3H và giới thiệu khí hỗn hợp 30% F2\/AR với tốc độ dòng chảy 0,1L\/phút trong giai đoạn này;
4: Làm mát lò phản ứng hợp kim dựa trên niken một cách tự nhiên từ 35 0 độ đến nhiệt độ phòng và giới thiệu khí hỗn hợp 30% F2\/AR với tốc độ dòng chảy 0,01L\/phút trong giai đoạn này.
Sau khi thụ động, bề mặt của bể phản ứng hợp kim dựa trên niken đã tạo thành một lớp thụ động vàng đồng nhất và dày đặc. Bể phản ứng được đặt trong KF-ZRF 4- Hệ thống muối nóng chảy UF4 và khí fluorine được giới thiệu ở 500 độ cho phản ứng fluorination. Do đó, lớp thụ động không tách rời khỏi bề mặt của hợp kim dựa trên niken và bể phản ứng không bị ăn mòn.
Ví dụ 2
Bể phản ứng hợp kim dựa trên niken được ngâm với 1. Khí trong lò phản ứng được thay thế bằng khí argon có độ tinh khiết cao và bể phản ứng hợp kim dựa trên niken đã được thụ động theo sơ đồ xử lý thụ động sau đây.
Chương trình điều trị thụ động 2 như sau:
1: Làm nóng bể phản ứng hợp kim dựa trên niken đến 13 0, trong đó phần thể tích khí flo là 20% F2\/AR khí hỗn hợp được giới thiệu với tốc độ dòng chảy 0,05L\/phút;
2: Đun nóng bể phản ứng hợp kim dựa trên niken từ 1 0 0 độ đến 400 độ, trong đó phần thể tích khí flo là 20% f2\/AR khí hỗn hợp được đưa ra với tốc độ dòng 0,1L\/phút;
3: Giữ bể phản ứng hợp kim dựa trên niken ở nhiệt độ không đổi 4 0 0 độ trong 6H, trong đó phần thể tích khí fluorine của khí hỗn hợp 20% f2\/AR được giới thiệu với tốc độ dòng chảy 0,2L\/phút;
4: Đun nóng bể phản ứng hợp kim dựa trên niken từ 4 0 0 độ đến nhiệt độ phòng, trong đó phần thể tích khí flo là 20% F2\/AR khí hỗn hợp được giới thiệu với tốc độ dòng 0,05L\/phút.
Sau khi thụ động, bề mặt của bể phản ứng hợp kim dựa trên niken đã tạo thành một lớp thụ động vàng đồng nhất và dày đặc. Bể phản ứng được sử dụng trong Flinak-ZRF 4- Hệ thống muối nóng chảy UF4 và khí flo được giới thiệu ở 550 độ cho phản ứng fluorination. Do đó, lớp thụ động không tách rời khỏi bề mặt của hợp kim dựa trên niken và bể phản ứng không bị ăn mòn.
Ví dụ 3
Bể phản ứng hợp kim dựa trên niken được ngâm với dung dịch NaCl 1,5mol\/lhno 3-5}%, sau đó được rửa bằng nước, sau đó đặt trong lò nướng chân không ở 110 độ trong 10 giờ. Khí trong lò phản ứng được thay thế bằng khí argon có độ tinh khiết cao và bể phản ứng hợp kim dựa trên niken đã được thụ động theo sơ đồ xử lý thụ động sau đây.
Chương trình điều trị thụ động 3 như sau:
1; Làm nóng bể phản ứng hợp kim dựa trên niken đến 15 0, trong đó một phần thể tích khí flo là 5% f2\/AR khí hỗn hợp được giới thiệu với tốc độ dòng chảy 0,1L\/phút;
2; Đun nóng bể phản ứng hợp kim dựa trên niken từ 15 0 độ đến 500 độ, trong đó phần thể tích khí flo là 5% F2\/AR khí hỗn hợp được giới thiệu với tốc độ dòng chảy 0,3L\/phút;
3; Giữ bể phản ứng hợp kim dựa trên niken ở nhiệt độ không đổi 5 0 0 độ trong 5H, trong đó phần thể tích khí flo là 5% F2\/AR khí hỗn hợp được giới thiệu với tốc độ dòng chảy 0,2L\/phút;
4; Tự nhiên làm mát bể phản ứng hợp kim dựa trên niken từ 4 0 0 độ đến nhiệt độ phòng, trong đó một phần thể tích khí flo là 5% f2\/AR khí hỗn hợp được giới thiệu với tốc độ dòng 0,1L\/phút.
Sau khi thụ động, bề mặt của lò phản ứng hợp kim dựa trên niken đã tạo thành một lớp thụ động vàng đồng nhất và dày đặc. Lò phản ứng được sử dụng trong hệ thống muối nóng chảy Flinak-UF4 và khí fluorine được giới thiệu ở 550 độ cho phản ứng huỳnh quang. Do đó, lớp thụ động không tách rời khỏi bề mặt của hợp kim dựa trên niken và lò phản ứng không bị ăn mòn.
Ví dụ 4
Lò phản ứng hợp kim dựa trên niken được đánh bóng bằng giấy nhám và sau đó được rửa bằng nước, sau đó được đặt trong lò nướng khô 100 độ trong 8 giờ. Khí trong lò phản ứng được thay thế bằng khí argon có độ tinh khiết cao và lò phản ứng hợp kim dựa trên niken đã được thụ động theo sơ đồ 4 sau đây.
Chương trình điều trị thụ động 4 như sau
1; Đun nóng bể phản ứng hợp kim dựa trên niken đến 1 0 0 độ, trong đó phần thể tích khí flo là 10% f2\/AR khí hỗn hợp được giới thiệu với tốc độ dòng chảy 0,1L\/phút;
2: Đun nóng bể phản ứng hợp kim dựa trên niken từ 1 0 0 độ đến 550 độ, trong đó một phần thể tích khí flo là 10% f2\/AR khí hỗn hợp được giới thiệu với tốc độ dòng 0,01L\/phút;
3: Giữ bể phản ứng hợp kim dựa trên niken ở nhiệt độ không đổi 55 0 độ trong 4H, trong đó phần thể tích khí flo là 10% f2\/AR khí hỗn hợp được giới thiệu với tốc độ dòng chảy 0,01L\/phút;
4: Làm nguội tự nhiên bể phản ứng hợp kim dựa trên niken từ 55 0 độ đến nhiệt độ phòng, trong đó phần thể tích khí flo là 10% F2\/AR khí hỗn hợp được giới thiệu với tốc độ dòng chảy 0,05L\/phút.
Sau khi thụ động, một lớp thụ động vàng đồng nhất và dày đặc được hình thành trên bề mặt của bể phản ứng hợp kim dựa trên niken. Bể phản ứng được sử dụng trong flinak-thf 4- Hệ thống muối nóng chảy UF4 và khí fluorine được giới thiệu ở 600 độ cho phản ứng huỳnh quang. Do đó, lớp thụ động không tách rời khỏi bề mặt hợp kim dựa trên niken và bể phản ứng không bị ăn mòn.
