耐腐蝕復(fù)合金屬材料的制備與催化性能研究

任顯赟

（晉中師范高等?？茖W(xué)校，山西 晉中 030600）

金屬材料在目前市場中的多個領(lǐng)域中均有運用，具有100%的金屬成分構(gòu)成，但是在實際的運用過程中容易受到外界因素例如風(fēng)、雨、雪等侵蝕，而出現(xiàn)誘蝕現(xiàn)象，因此高溫耐腐蝕復(fù)合金屬材料成為一項重要的研究課題，具有重要的研究以及運用價值。

1 合金與復(fù)合材料的異同點

（1）合金成分。合金包括兩種或兩種以上金屬材料或金屬與非金屬，鋁加入其它元素如：Cu、Mg、Si、Zn、Li，采用融合的生產(chǎn)工藝，主要運用在鋁合金建筑業(yè)、容器和包裝業(yè)、交通運輸以及電子行業(yè)、飛機(jī)構(gòu)件等領(lǐng)域之中。

（2）復(fù)合材料。復(fù)合材料為兩種或兩種以上不同材料。包括玻璃鋼與碳纖維等形式，碳纖維包括玻璃纖維與合成樹脂，碳纖維包括合成樹脂與碳纖維，采用特殊的加工方式，主要運用在船體、汽車車身、排水管道、紡織、機(jī)械、化工機(jī)械、宇宙工業(yè)等領(lǐng)域之中。

2 形形色色的耐腐蝕金屬材料

（1）運用鈦材生產(chǎn)耐腐蝕復(fù)合金屬。鈦材是耐腐蝕復(fù)合材料制備過程中可選擇的重要材料之一，具有顯著的耐腐蝕性特征，鈦具有較為顯著的鈍化傾向，能夠在中性水溶液、氧化性溶液以及空氣中生成氧化性保護(hù)膜，具有一定的穩(wěn)定性，即使遭到外界因素的破壞，依然能夠迅速恢復(fù)。具有較廣的運用性，在中性介質(zhì)、氧化性層面具有較為顯著的奶腐蝕性。在將鈦與蒙乃爾合金、Sn、Pb、Cu放置在低濃度非氧化性酸中，蒙乃爾合金、Sn、Pb、Cu會在較短時間內(nèi)腐蝕，但是鈦依然保持原有的形態(tài)。這是由于鈦在與鹽酸接觸過程中，在其表面會產(chǎn)生生新生氫，影響了鈦的氧化膜，會出現(xiàn)鈦的氫脆，這可能與鈦對氫有高度的活性之間有著一定聯(lián)系。鈦中具有一定的含鐵量，這在一定程度上影響著介質(zhì)的腐蝕性，由于鈦材料自身的影響以及焊接過程中鐵滲入焊道等因素的影響，導(dǎo)致焊道中局部具有較高的含鐵量，此時腐蝕作用出現(xiàn)了不均勻的特征。鈦存在于油污表面位置，其中的氧化膜在出現(xiàn)機(jī)械損壞狀態(tài)下，會使得氫元素滲入進(jìn)金屬之中，在外界溫度、壓力等因素的誘導(dǎo)下，會促進(jìn)氫擴(kuò)散，由此造成氫脆現(xiàn)象。在中等壓力以及溫度下運用鈦時，要求對周圍的環(huán)境進(jìn)行一定控制與管理，避免出現(xiàn)表面鐵污染現(xiàn)象。鈦在使用過程中很少出現(xiàn)孔蝕現(xiàn)象，鈦在抗腐蝕疲勞穩(wěn)定性上性能較為穩(wěn)定。鈦具有良好的耐縫隙腐蝕性能，其中Ti-0.2Pd合金、Ti-0.3Mo-0.8Ni合金表現(xiàn)尤為明顯。在容器設(shè)備的密封面材料中大量運用了Ti-0.2Pd合金、Ti-0.3Mo-0.8Ni合金，對設(shè)備密封面縫隙腐蝕問題具有顯著的改善作用。鈦在三氯化鋁中則具有較高的腐蝕性，這可能與三氯化鋁水解后出現(xiàn)了濃鹽酸具有一定的關(guān)系。鈦在各種濃度次氯酸鹽、熱亞氯酸鈉等溶液中均具有較好的穩(wěn)定性，在漂粉精行業(yè)、真空制鹽等領(lǐng)域中均大量運用了鈦。

（2）運用鎳及鎳基合金生產(chǎn)耐腐蝕復(fù)合金屬。目前我國鎳及鎳基合金的主要種類有Monel 400、Hastelloy B-2、純鎳N6、Hastelloy B、Hastelloy C-276等，工業(yè)用鎳主要由國內(nèi)自行生產(chǎn)，而鎳基合金則較多地依靠進(jìn)口。鎳在一定的狀態(tài)下能夠轉(zhuǎn)入鈍態(tài)，在一定的溫度條件下其表面會覆蓋一層氧化膜，這使得其多種鹽類水溶液以及水之中較耐腐蝕。在＜17%硫酸、＜15%鹽酸以及部分非氧化性稀酸中，在室溫狀態(tài)下具有一定的穩(wěn)定性，一旦向其添加CuCl2、AgNO3、FeCl2、HgCl2、次氯亞酸鹽等氧化劑，鎳會發(fā)生一定程度的腐蝕。在濃度不同的氫氟酸之中，在氧含量較少的情況下，蒙乃爾合金具有良好的耐腐蝕性。同時若溶液之中具有較多的銅鹽、鐵鹽等雜質(zhì)，以及具有氧化劑、充氣現(xiàn)象，則其耐氫氟酸性能會大大下降。耐氫氟酸腐蝕性能較好的材料包括蒙乃爾合金、銀、鉑等物質(zhì)。

（3）運用鋯材生產(chǎn)耐腐蝕復(fù)合金屬。目前市場中常見的鋯材類型主要有：R60703、R60705、非核用鋯R60702、R60704、R60706。與鎳基合金、不銹鋼、鈦相比，鋯材具有更佳的耐腐蝕性能，在容器與換熱器的制造過程中鋯材的生產(chǎn)工藝性能以及力學(xué)性能也較為合適。目前多種強(qiáng)腐蝕設(shè)備也逐漸運用鋯材，對設(shè)備性能的提升具有顯著作用。

（4）運用鉭材生產(chǎn)耐腐蝕復(fù)合金屬。鉭材的化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，目前在多種領(lǐng)域之中均有運用，常見的包括Ta2、TaNB20、Ta1、TaNb3。在低于150℃下具有很強(qiáng)的抗化學(xué)腐蝕能力，在污染較為嚴(yán)重的大氣中也具有良好的耐腐蝕性能。鉭不耐含氟離子以及碘化鉀溶液，在濃堿液之中耐腐蝕性較為有限。鉭對切口不敏感，一旦出現(xiàn)腐蝕，多為全面腐蝕現(xiàn)象，不常出現(xiàn)局部類型的腐蝕現(xiàn)象，例如腐蝕破裂以及腐蝕疲勞等現(xiàn)象。因此在襯里材料以及包復(fù)中大量運用了鉭，即是運用了其這一性質(zhì)。

（5）其他材料在耐腐蝕復(fù)合金屬中的運用。目前耐腐蝕復(fù)合材料中常見的雙相鋼包括標(biāo)準(zhǔn)雙相不銹鋼（2205型）、低級雙相不銹鋼（2304型）、超級雙相不銹鋼（2507型）。鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的運用既能夠達(dá)到鐵素體鋼的性質(zhì)，同時也具有奧氏體鋼的特性。目前在石化、化工、制藥等多個領(lǐng)域之中均運用到了雙相不銹鋼。雙相不銹鋼是介于316L等普通奧氏體鋼與較高合金之間的一種類型，能夠顯著降低運用成本。標(biāo)準(zhǔn)的300系列合金相比，AL-6XN合金具有更為良好的抗壓力縫隙腐蝕、抗縫隙腐蝕、抗點蝕能力，與鎳基合金相比，生產(chǎn)與運用的成本較低。鉬的運用具有比300奧氏體不銹鋼更高的強(qiáng)度，具有顯著的抗氯離子點蝕能力。目前海水、食品以及其他化工環(huán)境中均大量運用到了AL-6XN。

3 制備耐腐蝕復(fù)合金屬材料

在眾多的金屬體系中，一些特定金屬具有防腐蝕性特征，但是其使用價格要較高，難以在多個領(lǐng)域中進(jìn)行充分推廣與運用，而金屬復(fù)合材料的研究與運用能夠有效彌補(bǔ)這一不足之處[1]。金屬復(fù)合材料是由a、b、c等若干金屬在不同的生產(chǎn)工藝下制備的一種新型材料，實現(xiàn)了金屬鍵集結(jié)合，實現(xiàn)了單個金屬材料的更加優(yōu)越的性能。對單個組元的性能進(jìn)行了有效彌補(bǔ)，實現(xiàn)了對材料的合理利用，是目前材料工程學(xué)新的發(fā)展方向之一。耐腐蝕復(fù)合材料的運用具有顯著優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)基層材料與復(fù)層材料之間的合理組合以及最佳配比，以此達(dá)到更加良好與穩(wěn)定的性能。在復(fù)合過程中可以結(jié)合使用的需要靈活調(diào)整所選材料的厚度比，為了降低工程造價，可以適當(dāng)減少貴重希缺金屬的使用。在運用過程中提升結(jié)構(gòu)的使用應(yīng)力，并降低結(jié)構(gòu)設(shè)計厚度。

4 結(jié)語

鈦材、鎳及鎳基合金、鋯材、鉭材等是耐腐蝕復(fù)合材料制備過程中選用的重要材料之一。耐腐蝕復(fù)合材料在目前多項領(lǐng)域中均有運用，逐漸顯示出重要的運用價值，應(yīng)當(dāng)積極加強(qiáng)對此的研究與運用，本文分析了其性質(zhì)及其運用，通過本文的分析能夠促進(jìn)對耐腐蝕復(fù)合材料的研究。