CN107385337A - 一种铁基合金组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铁基合金组合物及其制备方法和应用，所述合金由如下质量百分比含量的成分组成：C 1‑5％、Mn 15‑40％、Si 0.5‑8％、X 0.5‑7％、以及余量为Fe；其中所述X选自Ag、Pd、Pt和Au中的一种或多种的组合，本发明铁基合金组合物加工成可降解部件可用于可降解医疗器械、或油气井下可溶工具，在含水介质中具有较快的腐蚀速率，较高的强度，腐蚀产物无污染，制备工艺简便等特点。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料领域，具体的说，本发明涉及一种铁基合金组合物及其制备方法和应用。
背景技术
铁基合金具有强度高、易加工、原料丰富等特点，是一类用量最广泛的金属材料之一。通常工程用到的铁基合金具有耐腐蚀特性，而在一些特殊需求中，如医用可降解器件、油气井下可溶工具，需要材料具有较快的腐蚀速率，在完成一定功能后，需要快速腐蚀溶解。
铁的标准电极电位为-0.44V，本身是一种较易腐蚀的元素，但铁的活性较弱，化学反应较慢，生成的氧化膜不易脱落，因此腐蚀降解较为缓慢。为了提高向铁中引入其他合金元素，使其形成细小弥散的金属间化合物作为阴极，与铁基体间形成电偶腐蚀，加速铁基合金的腐蚀。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种铁基合金组合物；
本发明的另一目的在于提供一种铁基合金的制备方法；
本发明的再一目的在于提供所述的铁基合金组合物在加工可降解部件中的应用；
本发明的又一目的在于提供一种可降解部件。
为达上述目的，一方面，本发明提供了一种铁基合金组合物，其中，以合金总重量为100％计，所述合金由如下质量百分比含量的成分组成：C 1-5％、Mn 15-40％、Si 0.5-8％、X 0.5-7％、以及余量为Fe；其中所述X选自Ag、Pd、Pt和Au中的一种或多种的组合。
本发明的不耐蚀铁基合金各元素作用具体如下：
碳：碳是影响铁基合金组织和性能重要元素，随着碳含量的增加，铁基和金的抗磨性增加，耐蚀性下降。
锰：锰的化学性质和铁相似，能溶解于铁基合金基体中，锰能使奥氏体稳定存在，降低碳化物的硬度，当温度较高时，锰遇水反应较迅速生产氢气，自身被氧化。
硅：有固溶强化作用，抑制碳与铁化合成渗碳体，促进碳以共晶石墨的形式析出。
X：银、钯、金、铂在铁合金中单独存在，化学性质稳定，作为正极在水溶液中与铁、锰等元素形成电偶腐蚀。
另一方面，本发明还提供了一种铁基合金的制备方法，所述合金由如下质量百分比含量的成分制备得到：C 1-5％、Mn 15-40％、Si 0.5-8％、X 0.5-7％、以及余量为Fe；其中所述X选自Ag、Pd、Pt和Au中的一种或多种的组合。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述合金的制备方法包括：
(1)将铁源、碳源、锰源、硅源和X金属源按配比，加热熔化，得到混合熔体合金液；
(2)将所述步骤(1)中得到的混合熔体合金液进行精炼；
(3)将所述步骤(2)中得到的精炼后的混合熔体合金液浇铸，得到铸锭；
(4)将步骤(3)得到的铸锭退火，得到不耐蚀铁基合金。
这里所述的铁源、碳源、锰源、硅源和X金属源，是指上述金属元素的单质。
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(4)所述的退火是在750-780℃下退火。
根据本发明一些具体实施方案，其中，退火时间为3小时。
再一方面，本发明还提供了所述制备方法制备得到的铁基合金。
再一方面，本发明还提供了所述的铁基合金组合物在加工可降解部件中的应用。
再一方面，本发明还提供了所述的铁基合金在加工可降解部件中的应用。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述可降解部件选自可降解医疗器械、或油气井下可溶工具。
又一方面，本发明还提供了所述的铁基合金加工得到的可降解部件。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述可降解部件选自可降解医疗器械、或油气井下可溶工具。
综上所述，本发明提供了一种铁基合金组合物及其制备方法和应用。本发明的技术方案具有如下优点：
(1)在含水介质中具有较快的腐蚀速率；
(2)具有较高的强度；
(3)制备工艺简便。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
实施例1
C，2.0％，Mn，40％,Si，0.5％,Ag，2.3％，Pd，1.2％，余量为Fe。将铁源、碳源、锰源、硅源和银源按配比，1550-1600℃加热熔化，得到混合熔体，将得到的合金液进行精炼5分钟后浇铸成铸锭，将铸锭在750-780℃下退火3小时，得到不耐蚀铁基合金。抗压强度大于510MPa，在3％的KCl溶液中，90℃条件下的腐蚀速率大于3.2mm/a。
实施例2
C，4.3％，Mn，35％,Si，1.5％,Ag，3％，Au，1.2％，余量为Fe。将铁源、碳源、锰源、硅源、银源和金源按配比，1550-1600℃加热熔化，得到混合熔体，将得到的合金液进行精炼5分钟后浇铸成铸锭，将铸锭在750-780℃下退火3小时，得到不耐蚀铁基合金。抗压强度大于500MPa，在2.5％的KCl溶液中，90℃条件下的腐蚀速率大于4.0mm/a。
实施例3
C，1.5％，Mn，40％,Si，8.0％,Ag，2％，Pt，1.0％，余量为Fe。将铁源、碳源、锰源、硅源、银源和铂源按配比，1550-1600℃加热熔化，得到混合熔体，将得到的合金液进行精炼5分钟后浇铸成铸锭，将铸锭在750-780℃下退火3小时，得到不耐蚀铁基合金。抗压强度大于520MPa，在2.0％的KCl溶液中，80℃条件下的腐蚀速率大于3.8mm/a。
实施例4
C，2.0％，Mn，30％,Si，3.0％,Ag，2.5％、Pd1.5％，Pt，1.5％和Au，1.5％余量为Fe。将铁源、碳源、锰源、硅源、银源、钯源、金源和铂源按配比，1550-1600℃加热熔化，得到混合熔体，将得到的合金液进行精炼5分钟后浇铸成铸锭，将铸锭在750-780℃下退火3小时，得到不耐蚀铁基合金。抗压强度大于490MPa，在2.0％的KCl溶液中，80℃条件下的腐蚀速率大于4.5mm/a。
实施例5
C，2.0％，Mn，30％,Si，5.0％,Pt，0.5％，余量为Fe。将铁源、碳源、锰源、硅源、铂源按配比，1550-1600℃加热熔化，得到混合熔体，将得到的合金液进行精炼5分钟后浇铸成铸锭，将铸锭在750-780℃下退火3小时，得到不耐蚀铁基合金。抗压强度大于490MPa，在2.0％的KCl溶液中，80℃条件下的腐蚀速率大于2.1mm/a。
Claims (10)
1.一种铁基合金组合物，其中，以合金总重量为100％计，所述合金由如下质量百分比含量的成分组成：C 1-5％、Mn 15-40％、Si 0.5-8％、X 0.5-7％、以及余量为Fe；其中所述X选自Ag、Pd、Pt和Au中的一种或多种的组合。
2.一种铁基合金的制备方法，所述合金由如下质量百分比含量的成分制备得到：C 1-5％、Mn 15-40％、Si 0.5-8％、X 0.5-7％、以及余量为Fe；其中所述X选自Ag、Pd、Pt和Au中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述铁基合金的制备方法包括：
(1)将铁源、碳源、锰源、硅源和X金属源按配比，加热熔化，得到混合熔体合金液；
(2)将所述步骤(1)中得到的混合熔体合金液进行精炼；
(3)将所述步骤(2)中得到的精炼后的混合熔体合金液浇铸，得到铸锭；
(4)将步骤(3)得到的铸锭退火，得到不耐蚀铁基合金。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，步骤(4)所述的退火是在750-780℃下退火；优选退火时间为3小时。
5.权利要求2～4任意一项所述制备方法制备得到的铁基合金。
6.权利要求1所述的铁基合金组合物在加工可降解部件中的应用。
7.权利要求5所述的铁基合金在加工可降解部件中的应用。
8.根据权利要求6或7所述的应用，其中，所述可降解部件选自可降解医疗器械、或油气井下可溶工具。
9.使用权利要求1所述的铁基合金加工得到的可降解部件。
10.根据权利要求9所述的可降解部件，其中，所述可降解部件选自可降解医疗器械、或油气井下可溶工具。
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|---|---|---|---|---|
| CN108677099A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-10-19 | 西南大学 | 医用可降解Fe-Mn-Ag合金材料及制备与应用 |
| CN108796349A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-11-13 | 王炯 | 一种具有保健功能的铸铁合金 |
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| CN103974728A (zh) * | 2011-10-20 | 2014-08-06 | 美敦力瓦斯科尔勒公司 | 用于可生物吸收的支架的铁基合金 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20171124 |