CN104513929A - 一种电阻丝合金及其预氧化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明设计一种电阻丝，其特征在于由下列组成物及重量百分比组成：Cr20～26%，Al3～6%，Ti0.15～0.4%，C0.01～0.03%，Si0.04～0.1%，S0.002～0.004%，Y0.4～0.6%，Mo0.1～0.2%，Fe 余量。一种电阻丝的预氧化处理方法，其特征在于由下列步骤组成：(1)酸洗 用柠檬酸铵5％～10％(质量分数)，温度60℃，时间40min后，冷水洗净，再放入碱性高锰酸盐浴10min，再冷水洗2min，(2)钝化 药剂HNO320％～50％+Na2Cr207H2022％～ 6％(质量分数)； 温度49～54℃； 时间15～30min； 或温度21～38℃；时间30～60min，(3)除鳞酸洗 药剂H2SO48％～11％(体积分数)； 温度66～82℃；时间5～45min，（4）加热120～200⁰C进行烘干，（5）在900⁰C的炉内，通入纯氧，经30min保温再快速加热到1200⁰C，（6）再经3小时保温后，随炉冷却到常温出炉。本发明的优点是预氧化处理后的炉丝，氧化模均匀致密，抗腐能力强，绝缘性能超强。杜绝了以前的氧化膜“皱皮”现象。

Description

一种电阻丝合金及其预氧化处理方法

技术领域

本发明涉及一种电阻丝合金及其预氧化处理方法。

背景技术

目前在铝合金熔炼的工艺装备中，通常使用电阻丝作为加热器，但是电阻丝的寿命通常很短，为了提高其使用寿命，通常情况下使用涂层来保护并达到绝缘作用，但是目前的普通电热丝涂层的效果十分有限。造成铝合金熔炼设备因经常需要更换电热丝而使得铝合金熔炼设备的使用效率很低，造成生产成本上升，因此亟待对现有的铝合金熔炼所用电阻丝的材料及其预氧化处理方法进行改进，以生产出符合生产要求的新型电热丝。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中铝合金熔炼设备中所用电热丝寿命短的问题，提供一种电阻丝合金及其预氧化处理方法。本发明设计一种电阻丝，其特征在于由下列组成物及重量百分比组成： 

Cr 20——26% ，Al 3——6% ，Ti 0.15——0.4%，C0.01——0.03%，Si 0.04——0.1%， S 0.002——0.004% ，Y0.4——0.6%，Mo0.1 ——0.2% ，Fe  余量。 

由下列组成物及重量百分比组成： 

Cr 24.9% ，Al 5.35% ，Ti 0.25%，C 0.018%，Si 0.09%， S 0.0025% ，Y 0.51%，Mo 0.18% ，Fe  余量。

一种电阻丝的预氧化处理方法，其特征在于由下列步骤组成：

(1)酸洗  

用柠檬酸铵5％～10％(质量分数)，温度60℃，时间40min后，冷水洗净，再放入碱性高锰酸盐浴10min，再冷水洗2min，

(2)钝化 

药剂HNO3  20％～50％+Na2Cr207H202  2％～ 6％(质量分数)； 温度49～54℃； 时间15～30min； 或温度21～38℃；时间30～60min，

(3)除鳞酸洗 

药剂H2SO4   8％～11％(体积分数)； 温度66～82℃；时间5～45min， 

（4）加热120——200⁰C进行烘干，

（5）在900⁰C的炉内，通入纯氧，经30min保温再快速加热到1200⁰C，

（6）再经3小时保温后，随炉冷却到常温出炉。本发明的优点是预氧化处理后的炉丝，氧化模均匀致密，抗腐能力强，绝缘性能超强。杜绝了以前的氧化膜“皱皮”现象。

具体实施方式

实施1，取Cr 24.9千克，Al 5.35千克 ，Ti 0.25千克，C 0.018千克，Si 0.09千克， S 0.0025千克，Y 0.51千克，Mo 0.18千克，Fe 68.6995千克。

将上述合金在中频真空感应炉中冶炼，Y在出钢前三分钟在氩气保护下一次加入。去磷，要求P <0.005%。

实施2，取Cr 20千克，Al 5千克 ，Ti 0.4千克，C 0.03千克，Si 0.1千克， S 0.003千克，Y 0.6千克，Mo 0.2千克，Fe 73.667千克。

将上述合金在中频真空感应炉中冶炼，Y在出钢前三分钟在氩气保护下一次加入。去磷，要求P <0.005%。

实施3，取Cr 26千克，Al 3千克 ，Ti 0.15千克，C 0.01千克，Si 0.06千克， S 0.003千克，Y 0.4千克，Mo 0.1千克，Fe 70.227千克。

将上述合金在中频真空感应炉中冶炼，Y在出钢前三分钟在氩气保护下一次加入。去磷，要求P <0.005%。

对获得的电热丝原料进行加工成丝，然后进行预氧化处理，

（1）酸洗  

对电热丝用柠檬酸铵8％(质量分数)，温度60℃，时间40min后，冷水洗净，再放入碱性高锰酸盐浴10min，再冷水洗2min，进行酸洗。

（2）钝化 

对酸洗后的电热丝，用药剂HNO3  40％+Na2Cr207H202  4％(质量分数)； 温度50℃； 时间18min； 或温度28℃；时间30min，

（3）除鳞酸洗 

对于钝化后的电热丝进行除鳞酸洗，用药剂H2SO4   10％(体积分数)； 温度80℃；时间15min， 进行除鳞酸洗。

（4）对于除鳞酸洗后的电热丝进行加热180⁰C烘干，

（5）把电热丝放如到900⁰C的炉内，通入纯氧，经30min保温再快速加热到1200⁰C，

（6）再经3小时保温后，随炉冷却到常温出炉。

本发明首先是利用加入了0.51%钇（Y）的Fe-Cr-Al（铁络铝）材料的特性，将电阻丝放置于空气中也会形成氧化膜，但这种膜的保护性不够完善，先要进行彻底清洗，包括碱洗与酸洗，再用氧化剂钝化，才能保证钝化膜的完整性与稳定性。酸洗的目的之一是为钝化处理创造有利条件，保证形成优质的钝化膜。因为通过酸洗使铁络铝表面平均有10μm厚一层表面被腐蚀掉，酸液的化学活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其它部位高，因此酸洗可使整个表面趋于均匀平衡，一些原来容易造成腐蚀的隐患被清除掉了。但更重要的是，通过酸洗钝化，使铁与铁的氧化物比铬与铬的氧化物优先溶解，去掉了贫铬层，造成Al和Cr在铁铬铝合金的表面富集，这种富Al和Cr钝化膜的电位可达+1.0V(SCE)，接近贵金属的电位，提高了抗腐蚀的稳定性。不同的钝化处理也会影响膜的成分与结构。

快速氧化，形成柱状晶氧化模

再放入900⁰C~1200 ⁰C温度的炉内，通以饱和的纯氧，保温3~5小时，出炉冷却。在高温下，加入纯氧进行快速氧化，钇的氧化物分布在以α-Al₂O₃为主的氧化膜中，使得α-Al₂O₃氧化物成为柱状晶，从而改善了α-Al₂O₃膜的物理、化学及力学性能，进一步改善了氧化膜的粘附性。这种膜能够抵搞较大应力的作用，即使在冷热交变的条件下，氧化膜也是不易形成裂纹和剥落，从而增强了Fe-Cr-Al（铁络铝）合金抗氧化的能力。从而达到提高电阻丝的使用寿命和绝缘的目的。

将含有Y和不含Y的两种Fe-Cr -A1合金，在1249℃空气中进行500小时的载化实脸。用X射线衍射仪、扫描电镜、电子探针及离子探针对不同氧化时间的试样进行了检测分析，给果表明，除了初期(约20小时)稍提高Fe-Cr-A1合金氧化速度外，总的说来，Y的添加降低了合金的氧化速度。同时，Y的氧化物分布在以α-Al₂O₃为主的氧化膜中，使得α-Al₂O₃氧化物成为柱状晶，这种构造的氧化膜可经受较大压应力作用，因此在冷热交变过程中氧化膜不易剥落。Y与扩散到基体中的氧优先反应生成Y₂O₃，对阻止合金基体的内氧化及力学性能变坏也起到一定的抑制作用。

Y大幅度提高铁铬铝电热合金的高温使用寿命，其主要作用有两方面:一方面有效地阻止合金基体在高温氧化过程中晶粒的显著长大及力学性能的急剧恶化；另一方面增强氧化膜的粘附性，影响合金的氧化动力学过程。

Claims (3)

1.一种电阻丝，其特征在于由下列组成物及重量百分比组成： 

Cr 20——26% ，Al 3——6% ，Ti 0.15——0.4%，C0.01——0.03%，Si 0.04——0.1%， S 0.002——0.004% ，Y0.4——0.6%，Mo0.1 ——0.2% ，Fe  余量。 

2.按权利要求1所述的一种电阻丝，其特征在于由下列组成物及重量百分比组成： 

Cr   24.9% ，Al   5.35% ，Ti   0.25%，C   0.018%，Si   0.09%，S  0.0025% ，Y   0.51%，Mo   0.18% ，Fe  余量。

3.一种电阻丝的预氧化处理方法，其特征在于由下列步骤组成：

(1)酸洗  

用柠檬酸铵5％～10％(质量分数)，温度60℃，时间40min后，冷水洗净，再放入碱性高锰酸盐浴10min，再冷水洗2min，

(2)钝化 

药剂HNO3  20％～50％+Na2Cr207H202  2％～ 6％(质量分数)； 温度49～54℃； 时间15～30min； 或温度21～38℃；时间30～60min，

(3)除鳞酸洗 

药剂H2SO4   8％～11％(体积分数)； 温度66～82℃；时间5～45min， 

（4）加热120——200⁰C进行烘干，

（5）在900⁰C的炉内，通入纯氧，经30min保温再快速加热到1200⁰C，

（6）再经3小时保温后，随炉冷却到常温出炉。