[发明专利]一种掺杂稀土元素的铜基复合阻垢材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种掺杂稀土元素的铜基复合阻垢材料，该材料中各元素的质量百分比为：Re：0.01%~5%，Cu：35%~65%，Zn：5%~35%，Ni：18%~28%，Sn：1%~7%，Fe：0.01%~10%，Ag：0.01%~1%。本发明还提供了上述的一种掺杂稀土元素的铜基复合阻垢材料的制备方法，本发明的方法由熔炼、净化、细晶三个主要步骤组成。本发明通过稀土元素的添加及电磁/物理搅拌技术的应用，制备了组织致密、成分均匀、晶粒细化的等轴晶组织，最终获得阻垢性能长效稳定的掺杂稀土元素的铜基复合阻垢材料。

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种复合金属材料及其制备方法，具体来说是一种掺杂稀土元素的铜基复合阻垢材料及其制备方法。

背景技术

在生产生活的各个领域中，结垢、管路堵塞、除垢等问题广泛存在于有流体通过的管路中。严重的管垢问题是导致管路效能下降、运维成本增加的主要原因，甚至导致管路失效、爆炸等危害。目前用来阻垢、防垢的物理或化学方法或多或少具有污染流体、腐蚀管路及对安装环境要求高的缺点。

以管道化学水垢处理方法为例，防止水垢形成的主要措施是向管道中添加可以改变水体酸碱度的试剂，从而改变水垢形成主体—矿物离子的沉淀析出环境，最终达到防止矿物质水垢析出的目的。但是这种方法最主要的缺点是改变了水体原本的成分，且无法避免添加剂对管道本体的腐蚀，具有很强的使用局限性。同时，化学试剂的使用带来了更多的环境问题，不具备环境亲和性。因此，开发一种具备广泛适用、无环境污染、且能够避免管路腐蚀等特点的阻垢材料仍然是亟待解决的关键问题。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种掺杂稀土元素的铜基复合阻垢材料及其制备方法，所述的这种掺杂稀土元素的铜基复合阻垢材料及其制备方法要解决现有技术中处理管道水垢的方法会改变水体的成分，同时容易带来二次污染的技术问题。

本发明提供了一种掺杂稀土元素的铜基复合阻垢材料，该材料中各元素的质量百分比如下：

Re：0.01％～5％，

Cu：35％～65％，

Zn：5％～35％，

Ni：18％～28％，

Sn：1％～7％，

Fe：0.01％～10％，

Ag：0.01％～1％。

本发明还提供了上述的一种掺杂稀土元素的铜基复合阻垢材料的制备方法，包括如下步骤：

1)根据阻垢材料中各元素的质量百分比计算并称取所需原始合金或单质金属、稀土元素的重量；

2)将步骤1)称取的原始合金或单质金属、稀土元素放置入真空感应炉的冷坩埚中，采用真空感应加热的方式将各组分原料熔化，从而制备铜基复合阻垢材料；

3)打开熔炼电源开始进行熔炼，熔炼温度设置为1200～1350℃，在熔炼过程中采用电磁

/物理搅拌的方式使熔融金属液中各组分均匀分布；

4)在熔炼过程中，掺杂的稀土元素与熔融态各组分中的杂质反应，达到净化的效果；

5)通过观察窗确定各组分充分熔化后关闭熔炼电源，熔炼结束冷却过程中保持电磁/物理搅拌不间断，使得凝固过程晶粒细化，直至最终冷却凝固，获得掺杂稀土元素的铜基复合阻垢材料。

进一步的，步骤1)中各组分的原料为一种或多种组分元素合金或组分金属单质。