CN106077606A - 一种耐高压耐腐蚀的合金筒体材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高压耐腐蚀的合金筒体材料，由下列重量份的原料制成：氢化丁腈橡胶10‑15份、白炭黑5‑10份、石墨烯2‑5份、重稀土1‑3份、过氧化二辛酰5‑8份、七氧化四钛7‑12份、氧化镍5‑12份、不锈钢粉10‑15份、镁合金4‑6份、锰钢5‑9份、硅铁2‑4份、碳化钽1‑3份、己二酸二辛酯5‑12份、醋酸丁酯3‑7份、茂金属聚乙烯2‑5份、2‑硫醇基苯骈咪唑1‑4份、抗氧化剂3‑6份、热稳定剂5‑10份,制备而成的合金筒体材料，其耐压性能高、耐腐蚀、整体性能稳定，具有较好的应用前景。同时，还公开了相应的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，特别涉及一种耐高压耐腐蚀的合金筒体材料及其制备方法。
背景技术
合金，是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。根据组成元素的数目，可分为二元合金、三元合金和多元合金。合金不是一般概念上的混合物，甚至可以是纯净物，如单一相的金属互化物合金，所添加合金元素可以形成固溶体、化合物，并产生吸热或放热反应，从而改变金属基体的性质。合金的生成常会改善元素单质的性质，例如，钢的强度大于其主要组成元素铁。合金的物理性质，例如密度、反应性、杨氏模量、导电性和导热性可能与合金的组成元素尚有类似之处，但是合金的抗拉强度和抗剪强度却通常与组成元素的性质有很大不同。这是由于合金与单质中的原子排列有很大差异。不同于纯净金属的是，多数合金没有固定的熔点，温度处在熔化温度范围间时，混合物为固液并存状态。因此可以说，合金的熔点比组分金属低。正因为合金有着比纯金属更多优越的性质，合金的的使用范围也是越来越广泛。
但是合金材料在某些特殊行业中的应用还是受到诸多限制的，因其对高压的耐受性能不佳；对一些经常使用酸碱的化工业制品的耐腐蚀性不强，使得合金的应用前景受到制约。所以，开发一种能耐受高压耐受腐蚀的合金筒体材料对于合金材料在这些高压高腐蚀行业的应用会大幅度拓宽，因而对于该项内容的研究也是迫在眉睫。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种耐高压耐腐蚀的合金筒体材料及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到了耐高压耐腐蚀的合金筒体材料，其耐压性能高、耐腐蚀、整体性能稳定，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
耐高压耐腐蚀的合金筒体材料，由下列重量份的原料制成：氢化丁腈橡胶10-15份、白炭黑5-10份、石墨烯2-5份、重稀土1-3份、过氧化二辛酰5-8份、七氧化四钛7-12份、氧化镍5-12份、不锈钢粉10-15份、镁合金4-6份、锰钢5-9份、硅铁2-4份、碳化钽1-3份、己二酸二辛酯5-12份、醋酸丁酯3-7份、茂金属聚乙烯2-5份、2-硫醇基苯骈咪唑1-4份、抗氧化剂3-6份、热稳定剂5-10份。
优选地，所述的抗氧化剂选自特丁基对苯二酚、二丁基羟基甲苯、丁基羟基茴香醚、邻苯二甲酸二丙烯酯中的一种或几种。
优选地，所述热稳定剂选自己二酸二酰肼、丙二醇甲醚醋酸酯、双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、双丙烯酸丁二酯中的一种或几种。
所述的耐高压耐腐蚀的合金筒体材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将七氧化四钛、氧化镍、不锈钢粉、镁合金、锰钢、硅铁、碳化钽、抗氧化剂倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入混合粉末重量25%的酒精进行湿法球磨，球磨速度为35转/秒，球磨4-6h后将混合粉体放入 真空干燥箱中于75℃条件下烘干，得到粉末状混合物；
（3）将氢化丁腈橡胶、白炭黑、石墨烯、重稀土、过氧化二辛酰、己二酸二辛酯、醋酸丁酯、茂金属聚乙烯、2-硫醇基苯骈咪唑、热稳定剂加入超声震荡器中，在60kHz、360W的条件下分散均匀，得到混合料浆；
（4）将步骤（2）得到的粉末状混合物加到步骤（3）得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入喷雾干燥塔，进口温度为820-960℃，出口温度为320-450℃，得到颗粒状物料，然后过70目筛；
（5）将过筛后的物料放入模具中，由液压机以220-250Mpa的压力压制成型， 获得生坯，将得到的生坯放入-50℃的低温箱中冷却10-16分钟；
（6）将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥箱中于60-80℃中干燥60-80min ，然后在氮气氛围中，于1300-1500℃烧结90-120min，随后冷却至室温，得到成品。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本发明的耐高压耐腐蚀的合金筒体材料以七氧化四钛、氧化镍、不锈钢粉、镁合金、锰钢、硅铁、氢化丁腈橡胶、白炭黑为主要成分，通过加入碳化钽、石墨烯、重稀土、过氧化二辛酰、己二酸二辛酯、醋酸丁酯、茂金属聚乙烯、2-硫醇基苯骈咪唑、抗氧化剂、热稳定剂，辅以高温煅烧、搅拌球磨、超声分散、干燥过筛、压模冷却、烧结、加工成型等工艺，使得制备而成的耐高压耐腐蚀的合金筒体材料耐压性能高、耐腐蚀、整体性能稳定，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。
（2）本发明的耐高压耐腐蚀的合金筒体材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
（1）称取氢化丁腈橡胶10份、白炭黑5份、石墨烯2份、重稀土1份、过氧化二辛酰5份、七氧化四钛7份、氧化镍5份、不锈钢粉10份、镁合金4份、锰钢5份、硅铁2份、碳化钽1份、己二酸二辛酯5份、醋酸丁酯3份、茂金属聚乙烯2份、2-硫醇基苯骈咪唑1份、特丁基对苯二酚3份、己二酸二酰肼5份；
（2）将七氧化四钛、氧化镍、不锈钢粉、镁合金、锰钢、硅铁、碳化钽、特丁基对苯二酚倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入混合粉末重量25%的酒精进行湿法球磨，球磨速度为35转/秒，球磨4h后将混合粉体放入 真空干燥箱中于75℃条件下烘干，得到粉末状混合物；
（3）将氢化丁腈橡胶、白炭黑、石墨烯、重稀土、过氧化二辛酰、己二酸二辛酯、醋酸丁酯、茂金属聚乙烯、2-硫醇基苯骈咪唑、己二酸二酰肼加入超声震荡器中，在60kHz、360W的条件下分散均匀，得到混合料浆；
（4）将步骤（2）得到的粉末状混合物加到步骤（3）得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入喷雾干燥塔，进口温度为820℃，出口温度为320℃，得到颗粒状物料，然后过70目筛；
（5）将过筛后的物料放入模具中，由液压机以220Mpa的压力压制成型， 获得生坯，将得到的生坯放入-50℃的低温箱中冷却10分钟；
（6）将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥箱中于60℃中干燥60min ，然后在氮气氛围中，于1300℃烧结90min，随后冷却至室温，得到成品。
制得的耐高压耐腐蚀的合金筒体材料的性能测试结果如表1所示。
实施例2
（1）称取氢化丁腈橡胶12份、白炭黑7份、石墨烯3份、重稀土2份、过氧化二辛酰6份、七氧化四钛9份、氧化镍8份、不锈钢粉12份、镁合金5份、锰钢6份、硅铁3份、碳化钽2份、己二酸二辛酯7份、醋酸丁酯4份、茂金属聚乙烯3份、2-硫醇基苯骈咪唑2份、二丁基羟基甲苯4份、丙二醇甲醚醋酸酯7份；
（2）将七氧化四钛、氧化镍、不锈钢粉、镁合金、锰钢、硅铁、碳化钽、二丁基羟基甲苯倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入混合粉末重量25%的酒精进行湿法球磨，球磨速度为35转/秒，球磨4.5h后将混合粉体放入 真空干燥箱中于75℃条件下烘干，得到粉末状混合物；
（3）将氢化丁腈橡胶、白炭黑、石墨烯、重稀土、过氧化二辛酰、己二酸二辛酯、醋酸丁酯、茂金属聚乙烯、2-硫醇基苯骈咪唑、丙二醇甲醚醋酸酯加入超声震荡器中，在60kHz、360W的条件下分散均匀，得到混合料浆；
（4）将步骤（2）得到的粉末状混合物加到步骤（3）得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入喷雾干燥塔，进口温度为880℃，出口温度为360℃，得到颗粒状物料，然后过70目筛；
（5）将过筛后的物料放入模具中，由液压机以230Mpa的压力压制成型， 获得生坯，将得到的生坯放入-50℃的低温箱中冷却12分钟；
（6）将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥箱中于70℃中干燥70min ，然后在氮气氛围中，于1350℃烧结100min，随后冷却至室温，得到成品。
制得的耐高压耐腐蚀的合金筒体材料的性能测试结果如表1所示。
实施例3
（1）称取氢化丁腈橡胶14份、白炭黑9份、石墨烯4份、重稀土2份、过氧化二辛酰7份、七氧化四钛11份、氧化镍10份、不锈钢粉14份、镁合金5份、锰钢8份、硅铁4份、碳化钽2份、己二酸二辛酯11份、醋酸丁酯6份、茂金属聚乙烯4份、2-硫醇基苯骈咪唑3份、丁基羟基茴香醚5份、双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡9份；
（2）将七氧化四钛、氧化镍、不锈钢粉、镁合金、锰钢、硅铁、碳化钽、丁基羟基茴香醚倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入混合粉末重量25%的酒精进行湿法球磨，球磨速度为35转/秒，球磨5h后将混合粉体放入 真空干燥箱中于75℃条件下烘干，得到粉末状混合物；
（3）将氢化丁腈橡胶、白炭黑、石墨烯、重稀土、过氧化二辛酰、己二酸二辛酯、醋酸丁酯、茂金属聚乙烯、2-硫醇基苯骈咪唑、双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡加入超声震荡器中，在60kHz、360W的条件下分散均匀，得到混合料浆；
（4）将步骤（2）得到的粉末状混合物加到步骤（3）得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入喷雾干燥塔，进口温度为920℃，出口温度为420℃，得到颗粒状物料，然后过70目筛；
（5）将过筛后的物料放入模具中，由液压机以240Mpa的压力压制成型， 获得生坯，将得到的生坯放入-50℃的低温箱中冷却14分钟；
（6）将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥箱中于75℃中干燥75min ，然后在氮气氛围中，于1450℃烧结110min，随后冷却至室温，得到成品。
制得的耐高压耐腐蚀的合金筒体材料的性能测试结果如表1所示。
实施例4
（1）称取氢化丁腈橡胶15份、白炭黑10份、石墨烯5份、重稀土3份、过氧化二辛酰8份、七氧化四钛12份、氧化镍12份、不锈钢粉15份、镁合金6份、锰钢9份、硅铁4份、碳化钽3份、己二酸二辛酯12份、醋酸丁酯7份、茂金属聚乙烯5份、2-硫醇基苯骈咪唑4份、邻苯二甲酸二丙烯酯6份、双丙烯酸丁二酯10份；
（2）将七氧化四钛、氧化镍、不锈钢粉、镁合金、锰钢、硅铁、碳化钽、邻苯二甲酸二丙烯酯倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入混合粉末重量25%的酒精进行湿法球磨，球磨速度为35转/秒，球磨6h后将混合粉体放入 真空干燥箱中于75℃条件下烘干，得到粉末状混合物；
（3）将氢化丁腈橡胶、白炭黑、石墨烯、重稀土、过氧化二辛酰、己二酸二辛酯、醋酸丁酯、茂金属聚乙烯、2-硫醇基苯骈咪唑、双丙烯酸丁二酯加入超声震荡器中，在60kHz、360W的条件下分散均匀，得到混合料浆；
（4）将步骤（2）得到的粉末状混合物加到步骤（3）得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入喷雾干燥塔，进口温度为960℃，出口温度为450℃，得到颗粒状物料，然后过70目筛；
（5）将过筛后的物料放入模具中，由液压机以250Mpa的压力压制成型， 获得生坯，将得到的生坯放入-50℃的低温箱中冷却16分钟；
（6）将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥箱中于80℃中干燥80min ，然后在氮气氛围中，于1500℃烧结120min，随后冷却至室温，得到成品。
制得的耐高压耐腐蚀的合金筒体材料的性能测试结果如表1所示。
对比例1
（1）称取氢化丁腈橡胶10份、重稀土1份、过氧化二辛酰5份、七氧化四钛7份、氧化镍5份、镁合金4份、锰钢5份、硅铁2份、碳化钽1份、己二酸二辛酯5份、醋酸丁酯3份、茂金属聚乙烯2份、2-硫醇基苯骈咪唑1份、特丁基对苯二酚3份、己二酸二酰肼5份；
（2）将七氧化四钛、氧化镍、镁合金、锰钢、硅铁、碳化钽、特丁基对苯二酚倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入混合粉末重量25%的酒精进行湿法球磨，球磨速度为35转/秒，球磨4h后将混合粉体放入 真空干燥箱中于75℃条件下烘干，得到粉末状混合物；
（3）将氢化丁腈橡胶、重稀土、过氧化二辛酰、己二酸二辛酯、醋酸丁酯、茂金属聚乙烯、2-硫醇基苯骈咪唑、己二酸二酰肼加入超声震荡器中，在60kHz、360W的条件下分散均匀，得到混合料浆；
（4）将步骤（2）得到的粉末状混合物加到步骤（3）得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入喷雾干燥塔，进口温度为820℃，出口温度为320℃，得到颗粒状物料，然后过70目筛；
（5）将过筛后的物料放入模具中，由液压机以220Mpa的压力压制成型， 获得生坯，将得到的生坯放入-50℃的低温箱中冷却10分钟；
（6）将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥箱中于60℃中干燥60min ，然后在氮气氛围中，于1300℃烧结90min，随后冷却至室温，得到成品。
制得的耐高压耐腐蚀的合金筒体材料的性能测试结果如表1所示。
对比例2
（1）称取氢化丁腈橡胶15份、白炭黑10份、石墨烯5份、过氧化二辛酰8份、七氧化四钛12份、氧化镍12份、不锈钢粉15份、镁合金6份、碳化钽3份、己二酸二辛酯12份、醋酸丁酯7份、2-硫醇基苯骈咪唑4份、邻苯二甲酸二丙烯酯6份、双丙烯酸丁二酯10份；
（2）将七氧化四钛、氧化镍、不锈钢粉、镁合金、碳化钽、邻苯二甲酸二丙烯酯倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入混合粉末重量25%的酒精进行湿法球磨，球磨速度为35转/秒，球磨6h后将混合粉体放入 真空干燥箱中于75℃条件下烘干，得到粉末状混合物；
（3）将氢化丁腈橡胶、白炭黑、石墨烯、过氧化二辛酰、己二酸二辛酯、醋酸丁酯、2-硫醇基苯骈咪唑、双丙烯酸丁二酯加入超声震荡器中，在60kHz、360W的条件下分散均匀，得到混合料浆；
（4）将步骤（2）得到的粉末状混合物加到步骤（3）得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入喷雾干燥塔，进口温度为960℃，出口温度为450℃，得到颗粒状物料，然后过70目筛；
（5）将过筛后的物料放入模具中，由液压机以250Mpa的压力压制成型， 获得生坯，将得到的生坯放入-50℃的低温箱中冷却16分钟；
（6）将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥箱中于80℃中干燥80min ，然后在氮气氛围中，于1500℃烧结120min，随后冷却至室温，得到成品。
制得的耐高压耐腐蚀的合金筒体材料的性能测试结果如表1所示。
将实施例1-4和对比例1-2的耐高压耐腐蚀的合金筒体材料分别进行抗拉强度、冲击压力、耐腐蚀性项目的测试。
表1
| 抗拉强度（MPa） | 冲击压力（MPa） | 耐腐蚀性（浓硫酸处理，腐蚀程度计算，%） | |
| 实施例1 | 863 | 349 | 98.75 |
| 实施例2 | 891 | 360 | 97.95 |
| 实施例3 | 897 | 363 | 97.65 |
| 实施例4 | 909 | 367 | 98.25 |
| 对比例1 | 316 | 128 | 71.35 |
| 对比例2 | 374 | 151 | 65.15 |
本发明的耐高压耐腐蚀的合金筒体材料以七氧化四钛、氧化镍、不锈钢粉、镁合金、锰钢、硅铁、氢化丁腈橡胶、白炭黑为主要成分，通过加入碳化钽、石墨烯、重稀土、过氧化二辛酰、己二酸二辛酯、醋酸丁酯、茂金属聚乙烯、2-硫醇基苯骈咪唑、抗氧化剂、热稳定剂，辅以高温煅烧、搅拌球磨、超声分散、干燥过筛、压模冷却、烧结、加工成型等工艺，使得制备而成的耐高压耐腐蚀的合金筒体材料耐压性能高、耐腐蚀、整体性能稳定，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本发明的耐高压耐腐蚀的合金筒体材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种耐高压耐腐蚀的合金筒体材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：氢化丁腈橡胶10-15份、白炭黑5-10份、石墨烯2-5份、重稀土1-3份、过氧化二辛酰5-8份、七氧化四钛7-12份、氧化镍5-12份、不锈钢粉10-15份、镁合金4-6份、锰钢5-9份、硅铁2-4份、碳化钽1-3份、己二酸二辛酯5-12份、醋酸丁酯3-7份、茂金属聚乙烯2-5份、2-硫醇基苯骈咪唑1-4份、抗氧化剂3-6份、热稳定剂5-10份。
2.根据权利要求1所述的耐高压耐腐蚀的合金筒体材料，其特征在于：所述的抗氧化剂选自特丁基对苯二酚、二丁基羟基甲苯、丁基羟基茴香醚、邻苯二甲酸二丙烯酯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的耐高压耐腐蚀的合金筒体材料，其特征在于：所述热稳定剂选自己二酸二酰肼、丙二醇甲醚醋酸酯、双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、双丙烯酸丁二酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1-3任一所述的耐高压耐腐蚀的合金筒体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将七氧化四钛、氧化镍、不锈钢粉、镁合金、锰钢、硅铁、碳化钽、抗氧化剂倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入混合粉末重量25%的酒精进行湿法球磨，球磨速度为35转/秒，球磨4-6h后将混合粉体放入 真空干燥箱中于75℃条件下烘干，得到粉末状混合物；
（3）将氢化丁腈橡胶、白炭黑、石墨烯、重稀土、过氧化二辛酰、己二酸二辛酯、醋酸丁酯、茂金属聚乙烯、2-硫醇基苯骈咪唑、热稳定剂加入超声震荡器中，在60kHz、360W的条件下分散均匀，得到混合料浆；
（4）将步骤（2）得到的粉末状混合物加到步骤（3）得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入喷雾干燥塔，进口温度为820-960℃，出口温度为320-450℃，得到颗粒状物料，然后过70目筛；
（5）将过筛后的物料放入模具中，由液压机以220-250Mpa 的压力压制成型， 获得生坯，将得到的生坯放入-50℃的低温箱中冷却10-16分钟；
（6）将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥箱中于60-80℃中干燥60-80min ，然后在氮气氛围中，于1300-1500℃烧结90-120min，随后冷却至室温，得到成品。
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| US4382818A (en) * | 1975-12-08 | 1983-05-10 | Ford Motor Company | Method of making sintered powder alloy compacts |
| CN104265484A (zh) * | 2014-08-08 | 2015-01-07 | 含山县全兴内燃机配件有限公司 | 一种玉柴4105发动机的汽缸盖 |
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-
2016
- 2016-06-15 CN CN201610420332.4A patent/CN106077606A/zh active Pending
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| 邵潭华: "《材料工程基础》", 31 March 2000, 西安交通大学出版 * |
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