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一文了解镍及镍合金的耐蚀性
上传日期:2020-09-28 浏览次数:18
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镍合金的耐蚀性




1.Ni-Cr合金




Ni-Cr合金中的铬质量分数与不锈钢的铬质量分数相当,因此在一般腐蚀介质中,两者在耐蚀性能也差不多;但因为Ni-Cr合金中的镍质量分数比不锈钢的镍质量分数高,所以在热碱液与碱性硫化物等介质中,其耐蚀性和抗高温氧化性能比不锈钢好。实验表明,Ni-Cr 系列合金的耐蚀性是Cr 含量的函数,耐蚀性随着Cr 含量的增加而急剧增加,当Cr 含量大于50%时,耐蚀性则开始变坏。其中Cr35Ni65 合金的耐蚀性最佳。


最早使用的Cr20Ni80电热合金,在高温氧化性能中,表面生成致密的Cr2O3氧化膜,能阻止进一步的氧化,Cr2O3是高温下唯一的热力学稳定的固相Cr的氧化物因而具有良好的抗高温氧化性能。它在氧化气氛中使用温度达1150℃,在还原性气氛中使用温度也高达1100℃。Cr20Ni80因其镍含量较高,所以在硫化物的介质中的耐蚀性能较差。


在Cr20Ni80电热合金基础上发展出的Inconel合金,成分比较复杂,出基本元素Ni外,合金中含有Cr,Fe,Nb,Al,Mn,Si,Cu,S等元素。由于其在高温下具有高的力学性能和抗氧化性能,因此常作为高温材料和耐酸合金使用。例如,Inconel600合金,可在碱中、常温的磷酸和硫酸、低浓度的沸腾硫酸、低温低浓度的氢氟酸等介质中使用,也在醋酸、脂肪酸等有机酸中有良好的耐蚀性。Inconel600合金,可在碱中、常温的磷酸和硫酸、低浓度的沸腾磷酸、低温低浓度的氢氟酸等介质中使用,也在醋酸、脂肪酸等有机酸中有良好的耐蚀性。Inconel600对介质中氯离子引起的应力腐蚀不敏感,但在高温的碱中有产生应力腐蚀的可能。




2.Ni-Mo合金




Ni60Mo20Fe20(Hastelloy A),Ni65Mo28Fe5V(Hastelloy B)是两种典型的Ni-Mo合金,合金中Mo的质量分数大于0.16,可使合金的耐蚀性显著提高。Ni-Mo合金的最突出特点是其具有优异的奶盐酸腐蚀性能,尤其是Hastelloy B比Hastelloy A更耐盐酸腐蚀。


在硫酸、磷酸、氢氟酸、溴酸、甲酸、醋酸及有机酸等非氧化性酸中,Ni-Mo合金具有良好的耐蚀性。在氯化铝、氯化镁、氯化铜、氯化锑等非氧化性闫荣业和湿氯化氢气体中,Ni-Mo合金也具有良好的耐蚀性。但是,在含氧化性离子的溶液,如硝酸等氧化性酸中,Ni-Mo合金的耐蚀性不好。在硫酸和盐酸中,只要有10-6量级质量分数的氧化性盐存在,就可以显著增大Ni-Mo合金的腐蚀速率;盐酸中的溶解氧、微量的硝酸杂质都会使Ni-Mo合金的腐蚀速率增加,尤其是后者的作用更加显著。


Ni-Mo合金在许多介质中没有应力腐蚀倾向,但在高温、高压的纯水中,其晶间型应力腐蚀开裂的敏感性很高。




3.Ni-Cr-Mo合金




具有代表性的Ni-Cr-Mo合金是HastelloyC(Ni-16Cr-16Mo-4W)和不含W的Chromet合金。为改善HastelloyC合金在敏化状态下晶间腐蚀敏感性,在HastelloyC合金的成分基础上降低合金中的碳、硅质量分数,就发展出HastelloyC-4,HastelloyC-276合金。


HastelloyC为面心立方晶格结构。通过控制铁和铬含量在最小值,降低了加工脆性,阻止了在700~870℃间Ni4Mo相的析出。具有优异的抗应力腐蚀开裂能力和好的耐局部腐蚀能力,在很多化工工艺介质中有满意的耐蚀特性,包括浸蚀很强的无机酸溶液、氯气和含氯化物的各种介质、干燥氯气、甲酸和醋酸、海水和盐水等,但在盐酸中的耐蚀性不如Ni-Mo合金。因而,合金HastelloyC在化学、石化、能源制造和污染控制领域中有着广泛的应用,尤其是在硫酸、盐酸、磷酸、醋酸等工业中。


HastelloyC-4合金比HastelloyC-276合金的碳质量分数更小,在敏化状态或焊接态,析出的碳化物和金属间化合物相对少,因此,在氧化性介质和含氯化物介质中不致产生严重的晶间腐蚀。




4.Ni-Cu合金




Ni-Cu合金也称Monel合金,其成分(质量百分数)Cu0.27~0.29,Fe 0.02~0.03,Mn 0.012~0.018,其余为Ni。Ni和Cu可形成无限固溶体,当合金中摩尔分数XNi<0.50时,其耐蚀性接近于Cu,反之,其耐蚀性接近于Ni。因此,在一般腐蚀介质中,Ni-Cu固溶体合金与铜或镍相比,更具优越性。Monel合金最突出的特点是,在各种浓度和温度的氢氟酸中非常耐蚀,其耐蚀性仅次于铂和银。


Monel合金中最重要的之一就是Monel400合金(UNS N04400或MCu-28-1.5-1.8或Ni68Cu28Fe) ,它是一种在海水、化学溶剂、氨硫氯、氯化氢、各种酸性介质如硫酸、氢氟酸、盐酸、磷酸、有机酸,碱性介质、盐和熔融盐中具有良好耐腐蚀性能的镍基合金材料,一般不产生应力腐蚀裂纹。Monel400合金同时具有良好的机械性能,切削性能良好,从低温到高温广泛的使用温度,具有良好的焊接性能和中、高强度。Monel400主要应用于化学和石油化工以及海洋开发等领域。可用来制造各种换热设备、锅炉给水加热器、石油和化工管线、容器、塔、槽、阀门、泵、反应釜、轴等。

结语




镍及镍合金一直在不断发展,衍生出新的合金材料,推动工业的发展。它们有着相当优越的环境适应能力,抗腐蚀能力相当可靠。针对各种行业的特殊环境,合理选材,都有针对性的解决方案。并且,它们绝大多数是作为成熟的商业化产品,完全可以满足各种需求。


吴江万顺精工铸件厂位于中国园林之城,人间天堂苏州吴江,2000年在苏州工商局注册成立,发展近20年,主要技术骨干为上海钢铁研究所高温合金材料铸造部门(90代初,上海钢铁研究所为配合国防军工建设而成立的高温合金材料铸造研究部门)的专家和技术人员。现有员工60多人,其中高级技术人员3名。我厂主要经营:镍基合金,钴基合金,哈氏合金,蒙乃尔合金等各种真空浇铸合金产品,品种齐全、价格合理,企业实力雄厚,重信用、守合同、保证产品质量,以多品种经营特色和薄利多销的原则,赢得了广大客户的信任,我厂始终奉行“诚信务实、精益求精、开拓创新”的企业宗旨,全力跟随客户需求,不断进行产品创新和服务改进。