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一种合金表面渗钇改性的熔盐电还原方法

阅读:968发布:2024-02-20

专利汇可以提供一种合金表面渗钇改性的熔盐电还原方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及 铝 铜 合金 表面渗钇改性技术,具体是应用电化学方法在铝 铜合金 表面渗入钇元素从而提高表面抗 腐蚀 性的方法。本发明包括以下步骤:(1)配比原材料,(2)预 氧 化,(3) 净化 ,(4)电还原渗钇,(5) 表面处理 。渗钇的铝铜合金表面经240h乙酸铜盐雾(CASS)测试,单边腐蚀宽度范围2.0~6.0mm,优于未经渗钇处理的ZL203单边腐蚀宽度(8.0~10.0mm)。,下面是一种合金表面渗钇改性的熔盐电还原方法专利的具体信息内容。

1.一种合金表面渗钇改性的熔盐电还原方法,其特征是,包括以下步骤:
(1)配比原材料:
以无LiYF4、LiF为基础电解质,Y2O3为元素Y的供体原料,ZL203合金为渗Y基体材料;
配比要求:
无水LiYF4、LiF混合物占渗Y体系物质摩尔百分含量为99.2~99.5%,其余为Y2O3,且无水LiYF4、LiF混合介质摩尔比LiYF4:LiF=9:1;
(2)预化:
将ZL203合金置于氮气与氧气摩尔比为1:9、压1atm、温度500~550℃的气氛炉中氧化0.5~1.0h,再在空气中冷却至常温;
(3)净化
将步骤(1)中的原材料无水LiYF4-LiF-Y2O3充分混合,在温度600℃~650℃条件下融化,在真空度100~500Pa条件下保温2h,脱除体系内水分后通入氩气保护;
(4)电还原渗钇:
将步骤(3)净化的无水LiYF4-LiF-Y2O3熔体,经氩气保护,在温度600~650℃、电压
4.5~4.8V、电流密度0.3~0.5A/cm2条件下,电还原渗钇1~2h,之后取出ZL203合金基体在氩气中冷却至常温,其中阴极为预氧化的ZL203合金基体,阳极石墨
(5)表面处理
将步骤(4)电还原渗钇的ZL203合金表面去除颗粒和毛刺后,用蒸馏水清洗再经80℃温度烘干1h即可。
2.根据权利要求1所述的一种铝铜合金表面渗钇改性的熔盐电还原方法,具体实施为:
将无水LiYF4-LiF的摩尔百分含量为99.2%,其余为Y2O3,且无水LiYF4:LiF摩尔比=9:1的LiYF4-LiF-Y2O3介质充分混合,在温度650℃条件下融化,在真空度100Pa条件下保温2h,脱除体系内水分后通入氩气保护,并以此无水LiYF4-LiF-Y2O3混合融熔体系为电解质
ZL203合金在压力1atm、N2:O2摩尔比=1:9气氛中、温度550℃氧化1.0h后再在空气中冷却至常温,并将其设为阴极,石墨为阳极;在净化的无水LiYF4-LiF-Y2O3熔体中,经氩气保护,在温度650℃、电压4.8V、电流密度0.5A/cm2条件下电还原渗钇时间2h后,再在氩气中冷却至常温得到表面渗Y的ZL203合金,渗钇后的ZL203合金表面经去除颗粒和毛刺后,用蒸馏水清洗并经80℃烘干1h得到渗Y合金产品;经240h乙酸铜盐雾CASS测试,单边腐蚀宽度
2.06mm,耐腐蚀性能优良,较ZL203合金大幅提高。

说明书全文

一种合金表面渗钇改性的熔盐电还原方法

技术领域

[0001] 本发明涉及铝铜合金表面渗钇改性技术,具体是应用电化学方法在铝铜合金表面渗入钇元素从而提高表面抗腐蚀性的方法。

背景技术

[0002] Al-Cu类合金是工业上最早使用的铸铝合金,主要性能特点是室温和高温学性能高,铸造工艺简单,切削加工性能好,耐热性能优良,是发展含Cu高强度铝合金和各种耐热合金基础,但缺点是固溶体型合金的铸造性能差,抗腐蚀性能低,因此限制了铝铜二元合金的应用领域。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种铝铜合金表面渗钇改性的熔盐电还原方法,它是由化物(Y2O3)通过熔盐电还原法将Y元素渗入ZL203(铜质量含量4-5%,余量为铝)合金表面的方法。
[0004] 本发明的技术方案:一种铝铜合金表面渗钇改性的熔盐电还原方法,包括以下步骤:
[0005] (1)配比原材料:
[0006] 以无LiYF4、LiF为基础电解质,Y2O3为元素Y的供体原料,ZL203合金为渗Y基体材料;
[0007] 配比要求:
[0008] LiYF4、LiF混合物占渗Y体系物质摩尔百分含量为99.2~99.5%,其余为Y2O3,且LiYF4、LiF混合介质摩尔比LiYF4:LiF=9:1;
[0009] (2)预氧化:
[0010] 将ZL203合金置于氮气与氧气摩尔比为1:9、压力1atm、温度500~550℃的气氛炉中氧化0.5~1.0h,再在空气中冷却至常温;
[0011] (3)净化
[0012] 将步骤(1)中的原材料LiYF4-LiF-Y2O3充分混合,在温度600℃~650℃条件下融化,在真空度100~500Pa条件下保温2h,脱除体系内水分后通入氩气保护;
[0013] (4)电还原渗钇:
[0014] 将步骤(3)净化的LiYF4-LiF-Y2O3熔体,经氩气保护,在温度600~650℃、电压4.52
~4.8V、电流密度0.3~0.5A/cm条件下,电还原渗钇1~2h,之后取出ZL203合金基体在氩气中冷却至常温,其中阴极为预氧化的ZL203合金基体,阳极石墨
[0015] (5)表面处理
[0016] 将步骤(4)电还原渗钇的ZL203合金表面去除颗粒和毛刺后,用蒸馏水清洗再经80℃温度烘干1h即可。
[0017] 主要控制条件及依据:
[0018] 1、预氧化保证合金基体具有足够的氧化层厚度,同时也控制渗透层的厚度,主要依靠氧化气氛的氧含量(N2与O2摩尔比为1:9),温度500~550℃下控制氧化时间为0.5~1.0h。
[0019] 2、电渗保证良好的渗Y层厚度结构需严格控制温度范围600~650℃、电压范围4.5~4.8V及电渗时间1~2h。
[0020] 本发明原料成本低、设备简单,能够以较低的成本直接由Y2O3氧化物粉体将元素Y渗入铝铜合金ZL203表面,经240h乙酸铜盐雾(CASS)测试,单边腐蚀宽度范围2.0~6.0mm,优于未经渗钇处理的ZL203单边腐蚀宽度(8.0~10.0mm)。

具体实施方式

[0021] 实施例1:LiYF4-LiF的摩尔百分含量为99.2%(其余为Y2O3),且LiYF4:LiF=9:1(摩尔比)的无水LiYF4-LiF-Y2O3介质充分混合,在温度650℃条件下融化,在真空度100Pa条件下保温2h,脱除体系内水分后通入氩气保护,并以此LiYF4-LiF-Y2O3混合融熔体系为电解质;ZL203合金在压力1atm、N2:O2=1:9(摩尔比)气氛中、温度550℃氧化1.0h后再在空气中冷却至常温,并将其设为阴极,石墨为阳极;在净化的LiYF4-LiF-Y2O3熔体中,经氩气保护,2
在温度650℃、电压4.8V、电流密度0.5A/cm 条件下电还原渗钇时间2h后,再在氩气中冷却至常温得到表面渗Y的ZL203合金,渗钇后的ZL203合金表面经去除颗粒和毛刺后,用蒸馏水清洗并经80℃烘干1h得到渗Y合金产品;经240h乙酸铜盐雾(CASS)测试,单边腐蚀宽度
2.06mm,耐腐蚀性能优良,较ZL203合金大幅提高。
[0022] 实施例2:LiYF4-LiF的摩尔百分含量为99.3%(其余为Y2O3),且LiYF4:LiF=9:1(摩尔比)的无水LiYF4-LiF-Y2O3介质充分混合,在温度640℃条件下融化,在真空度200Pa条件下保温2h,脱除体系内水分后通入氩气保护,并以此LiYF4-LiF-Y2O3混合融熔体系为电解质;ZL203合金在压力1atm,N2:O2=1:9(摩尔比)气氛下,温度520℃下氧化0.75h在空气中冷却至常温后为阴极,石墨为阳极;在净化的LiYF4-LiF-Y2O3熔体中,经氩气保护,温度640℃、电压4.7V、电流密度0.4A/cm2,电还原渗钇时间1.5h后在氩气中冷却至常温(25℃)得到表面渗Y的ZL203合金,渗钇后的ZL203合金表面经去除颗粒和毛刺处理后,用蒸馏水清洗后经80℃烘干1h得到渗Y合金产品。经240h乙酸铜盐雾(CASS)测试,单边腐蚀宽度3.20mm,耐腐蚀性能优良,较ZL203合金大幅提高。
[0023] 实施例3:LiYF4-LiF的摩尔百分含量为99.4%(其余为Y2O3),且LiYF4:LiF=9:1(摩尔比)的无水LiYF4-LiF-Y2O3介质充分混合,在温度630℃条件下融化,在真空度300Pa条件下保温2h,脱除体系内水分后通入氩气保护,并以此LiYF4-LiF-Y2O3混合融熔体系为电解质;ZL203合金在压力1atm,N2:O2=1:9(摩尔比)气氛下,温度530℃下氧化0.75h在空气中冷却至常温后为阴极,石墨为阳极;在净化的LiYF4-LiF-Y2O3熔体中,经氩气保护,温度630℃、电压4.6V、电流密度0.4A/cm2,电还原渗钇时间1.5h后在氩气中冷却至室温得到表面渗Y的ZL203合金,渗钇后的ZL203合金表面经去除颗粒和毛刺处理后,用蒸馏水清洗后经80℃烘干1h得到渗Y合金产品。经240h乙酸铜盐雾(CASS)测试,单边腐蚀宽度4.25mm,耐腐蚀性能优良,较ZL203合金大幅提高。
[0024] 实施例4:LiYF4-LiF的摩尔百分含量为99.4%(其余为Y2O3),且LiYF4:LiF=9:1(摩尔比)的无水LiYF4-LiF-Y2O3介质充分混合,在温度620℃条件下融化,在真空度400Pa条件下保温2h,脱除体系内水分后通入氩气保护,并以此LiYF4-LiF-Y2O3混合融熔体系为电解质;ZL203合金在压力1atm,N2:O2=1:9(摩尔比)气氛下,温度520℃下氧化0.5h在空气中冷却至常温后为阴极,石墨为阳极;在净化的LiYF4-LiF-Y2O3熔体中,经氩气保护,温度620℃、电压4.6V、电流密度0.4A/cm2,电还原渗钇时间1.5h后在氩气中冷却至室温得到表面渗Y的ZL203合金,渗钇后的ZL203合金表面经去除颗粒和毛刺处理后,用蒸馏水清洗后经80℃烘干1h得到渗Y合金产品。经240h乙酸铜盐雾(CASS)测试,单边腐蚀宽度5.18mm,耐腐蚀性能优良,较ZL203合金大幅提高。
[0025] 实施例5:LiYF4-LiF的摩尔百分含量为99.5%(其余为Y2O3),且LiYF4:LiF=9:1(摩尔比)的无水LiYF4-LiF-Y2O3介质充分混合,在温度600℃条件下融化,在真空度500Pa条件下保温2h,脱除体系内水分后通入氩气保护,并以此LiYF4-LiF-Y2O3混合融熔体系为电解质;ZL203合金在压力1atm,N2:O2=1:9(摩尔比)气氛下,温度500℃下氧化0.5h在空气中冷却至常温后为阴极,石墨为阳极;在净化的LiYF4-LiF-Y2O3熔体中,经氩气保护,温度600℃、电压4.5V、电流密度0.3A/cm2,电还原渗钇时间1h后在氩气中冷却至室温得到表面渗Y的ZL203合金,渗钇后的ZL203合金表面经去除颗粒和毛刺处理后,用蒸馏水清洗后经80℃烘干1h得到渗Y合金产品。经240h乙酸铜盐雾(CASS)测试,单边腐蚀宽度6.01mm,耐腐蚀性能优良,较ZL203合金大幅提高。
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