[发明专利]一种耐热浓盐酸腐蚀的合金

说明书

本发明涉及耐蚀合金，特别提供了一种耐热浓盐酸腐蚀的合金。

一般Cr18Ni9型不锈钢即使是在很稀的盐酸中也不能纯化，因而腐蚀速率很高。当不锈钢中加入2～3％的钼时可以促进不锈钢在稀盐酸，室温条件下的钝化，例如在2％HCl 40℃或0.5％ 70℃时316不锈钢的年腐蚀速率为1.15mm/year，超过这一浓度极限后，则强烈腐蚀。镍基合金在盐酸中的耐腐蚀性较普通的18-8型或316L型不锈钢有所提高，但在稍高温度或浓度下的腐蚀速率也会急骤升高。例如Incoloy800合金在65℃时，15％ HCl中的年腐蚀速率为4～5mm/year，Incoloy825合金较Incoloy800合金中增加了Ni含量，并加入3％Mo和1.75％的Cu，使合金在65℃时15％HCl中的年腐蚀速率有所下降，为2.5mm/year，但仍未达到可以在该浓度温度范围内可以用于耐蚀零部件的要求。Ni-Cr-Mo型合金和Ni-Mo型合金(Hastelloy合金)在盐酸环境中，有较好的耐腐蚀性。在纯还原性的盐酸介质中，HastelloyB在沸点线以下各浓度的盐酸中均可使用，具有优良的耐腐蚀，Hastelloy B2和HastelloyB3是美国Hayns公司对HastelloyB的改进牌号，即超低碳型和超纯型的Ni-Mo合金，由于含碳量的降低及有害元素含量的减少，使碳化物析出的可能性减小，并使阳极质点减小，材料的全面耐腐蚀性能及抗晶间腐蚀性能有所改善，HastelloyC、HastelloyC-276、HastelloyC-22、HastelloyC4，由于其含Mo量较HastelloyB低，因此在纯还原性盐酸中的耐腐蚀性较HastelloyB差，但却显著好于其它镍基合金，例如在65℃，15％盐酸HastelloyC的年腐蚀速率为0.8mm/year，可以认为在盐酸中Cr-Ni-Mo型合金的抗腐蚀性，依次为HastelloyC4＞HastelloyC22＞HastelloyC-276＞HastelloyC，当盐酸中含有氧气、三价铁离子等，如以后实例一饱合氯气的盐酸介质，会显著加速HastelloyB、HastelloyB2合金的腐蚀速率，实例一的工况条件下，HastelloyB 5mm厚的挂片试验，一星期内全部腐蚀掉，其年腐蚀速率无法计算，对于HastelloyC类的合金，由于其中含有一定数量的Cr，从而提高了合金的抗氧化能力，因而在含有氧气、三价铁离子的盐酸中，HastelloyC类合金耐腐蚀能力好于HastelloyB类合金。综上所述，在特殊的浓盐酸环境中，以HastelloyB类合金和HastelloyC类合金时耐腐蚀性最好，而这两类合金由于本身均为镍基的，含有大量的Mo和其它合金元素Cr等，材料的价格也较为昂贵，但由于没有更为便宜的材料的耐腐蚀性能与之媲美，HastelloyB类、HastelloyC类合金在工业中仍广为采用。

本发明的目的在于提供一种耐热浓盐酸腐蚀的合金，其在浓盐酸并且较高温度条件下具有良好的耐腐蚀性，且工艺性好，成本低廉。

本发明提供了一种耐热浓盐酸腐蚀的合金，其特征在于合金成份如下(重量百分比)：

Cr 21.5       Mo 16～19    Fe 12～16    Cu 1.0～2.2

Zr 0.2～1.0   C≤0.06      Si≤0.2      Mn≤1.00

S≤0.02       P≤0.02      Ni余量

本发明中最好C≤0.02，Cu 1.3～2.2。

镍作为基体合金，与铁基合金、铜基合金相比，镍基合金的耐Cl^-的侵蚀能力最佳，铁基合金除硅镍铁和铜基合金中的铝青铜、硅青铜在室温时有一定的耐Cl^-蚀性外，其余大多都不耐Cl^-腐蚀，有的甚至析出氢气。钛基合金Ti-32Mo在盐酸环境的良好表现，令从事耐蚀的专业人员齐声称道，但它的苛刻的冶炼设备要求及很差的加工工艺性又令材料制造者伤透脑筋，加之工业范围Ti-32Mo的高造价也给其广泛应用带来了很大困难。另有，目前在盐酸介质中广泛使用的HastelloyB、HastelloyC等均为镍基合金，因此本发明合金设计仍采用镍作为基体材料。

钼是为提高合金的耐还原性介质腐蚀而加入的合金元素，对于盐酸介质，当Mo≥16(重量百分比)时，其耐腐蚀性会有显著的提高，但随着Mo含量的增加，材料的加工工艺性随之下降，成本也升高。