CN111411269B

CN111411269B - 一种耐酸碱腐蚀的合金防爆材料

Info

Publication number: CN111411269B
Application number: CN202010438883.XA
Authority: CN
Inventors: 魏光明; 石勇
Original assignee: Zhongtai Min'an Explosion Proof Technology Co ltd
Current assignee: Zhongtai Min'an Explosion Proof Technology Co ltd
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2021-03-16
Anticipated expiration: 2040-05-22
Also published as: CN111411269A

Abstract

本发明公开了一种耐酸碱腐蚀的合金防爆材料，所述耐酸碱腐蚀的合金防爆材料包括以下重量分数的原料：钛2.5～3.5％、银0.1～0.2％、锰3.0～4.0％、铁2.0～3.0％、硅0.4～0.6％、镁0.1～0.2％、锌0.1～0.2％、铜0.2～0.3％、铝4.0～5.0％、余量为镍。本发明还公开了耐酸碱腐蚀的合金防爆材料的制备方法，先通过先将各金属粉末混合预热，再烧结，温轧成原坯，最后轧制成箔，切缝拉伸制得。本发明的合金防爆材料具有极好的耐酸碱腐蚀性；制备方法简单、耗能小，原料结合性好，不易发生形变。

Description

一种耐酸碱腐蚀的合金防爆材料

技术领域

本发明涉及耐酸碱腐蚀的合金防爆材料技术领域，尤其涉及一种耐酸碱腐蚀的合金防爆材料。

背景技术

在可燃性液体或气体的存储和运输领域，人们都会小心防护；但尽管这样，由于一些不可预见的、突发性的原因，致使化工厂、炼油厂、加油站、汽车、运油车、油库、储油罐等发生事故而引发爆炸，给国家和人民财产造成了不可弥补的巨大损失。鉴于市场的需要，世界各国相继研制了各种抑爆材料，如聚氨酯泡沫，纸型材料，胶片材料等，但这几种材料在石油产品中化学稳定性差，非常易于裂解破碎，造成液体污染，不适宜长期使用。石油制品燃烧发生爆炸，必须具备三个要素，氧气，可燃物及温度，只要切断一个要素，爆炸就不会发生。经过几年上百次的反复配方试验，有人开发出了材料叠层中的网眼组成蜂窝状的特殊结构，把油罐油箱气瓶内腔分成成千上万个无数很小的“小隔室”，这些“小隔室”可以有效的抑制火焰的传播，同时这种特殊结构在单位体积具有较好的导热性，可以迅速地将燃烧释放出的绝大部分热量吸收掉，使燃烧反应后的最终温度大大降低，反应气体的膨胀程序为缩小，容器的压力值增高很小，符合效应。

上述合金阻隔防爆材料虽然可以应用于汽油、柴油、丙烷、乙炔、乙醚这些液体运输和存储，但不适用于酸碱性强的液体，很容易被腐蚀。并且，近年来开发的甲醇、乙醇汽油在生产和储运中可能会产生反应，氧化生成甲酸等有机酸，对长期浸泡在液体中的合金抑爆材料表面造成腐蚀。表面被腐蚀的抑爆材料其导热、导电性能都将大大降低，会产生碎屑和铝绣，从而导致堵塞油路管道。所以，在制备耐酸碱腐蚀的防爆材料时，一般要涂刷一层耐腐蚀层。但无论使用何种耐腐蚀材料，都会增加防爆材料表面的静电聚集，降低材料的硬度，一旦防腐蚀涂层脱落也会堵塞油路管道。所以，还得从合金材料本身出发，制备一种耐酸碱腐蚀的合金防爆材料。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种耐酸碱腐蚀的合金防爆材料。本发明的合金防爆材料具有极好的耐酸碱腐蚀性；制备方法简单、耗能小，原料结合性好，不易发生形变。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种耐酸碱腐蚀的合金防爆材料。

本发明的第一方面，提供一种耐酸碱腐蚀的合金防爆材料，所述耐酸碱腐蚀的合金防爆材料包括以下重量分数的原料：硅0.3～0.4％、铁0.7～0.9％、铜0.2～0.3％、锰2.5～3.5％、镁0.1～0.2％、锌0.2～0.3％、钛0.1～0.2％、银0.4～0.6％、镍0.01～0.03％、余量为铝。

优选的，所述耐酸碱腐蚀的合金防爆材料包括以下重量分数的原料：硅0.35％、铁0.8％、铜0.25％、锰3.0％、镁0.15％、锌0.25％、钛0.15％、银0.5％、镍0.02％、余量为铝。

本发明的第二方面，提供一种耐酸碱腐蚀的合金防爆材料的制备方法,包括以下步骤：

(1)将原料混合均匀，预热除去水分，将原料轧制成板带；

(2)轧制的板带在氮气保护下直接进行烧结，得烧结板带；

(3)烧结板带冷却至240～280℃后进行温轧制成变形量为30％的原坯板带；

(4)将原坯板带轧制成合金箔；

(5)将合金箔切缝整形后，拉伸扩展成合金箔网，将合金箔网叠制成形，得到蜂窝状一种耐酸碱腐蚀的合金防爆材料。

优选的，步骤(1)中，所述轧制的压力为1300～1400Kg。

优选的，步骤(1)中，所述板带的宽度为500mm，厚度为2mm。

优选的，步骤(2)中，所述氮气的纯度为99.99％。

优选的，步骤(2)中，所述烧结的温度为700～750℃，烧结的时间为1.5～2.5h。

优选的，步骤(3)中，所述温轧的压力为800Kg。

优选的，步骤(4)中，所述合金箔的厚度为0.05mm，宽度为180mm。

优选的，步骤(5)中，所述切缝长度为16mm，相邻切缝间距为2mm。

本发明的有益效果为：

1.本发明的一种耐酸碱腐蚀的合金防爆材料具有优异的耐酸碱腐蚀性。

2.本发明采用粉状原料轧制再烧结，冷却后再温轧来制备原坯板带。制备耗能小，耗时短，在氮气保护下进行烧结，使各金属结合得更好，避免金属偏析现象。不形成其他有害化合物；制备出的成品韧性大、不易变形。

附图说明

图1为本发明制备合金耐酸碱腐蚀的合金防爆材料的工艺流程图；

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术所述，目前耐酸碱腐蚀的合金防爆材料主要是通过“铝合金+防腐蚀层”来防止酸碱腐蚀，防腐蚀层与合金材料的结合性差，在运输过程中，运输液体的撞击摩擦容易使防腐蚀层脱落，还容易积聚静电。目前合金防爆材料一般通过将各金属加热至液态铸锭成形过，需要使用氮气和六氯乙烷除气，六氯乙烷是合金中最常用的脱气剂，是氯代物中毒性最大的一种，对人的中枢神经有毒害作用。各金属的液态温度不同，分散于熔融液相中容易造成分散不均匀或者产生金属偏析现象，制备成蜂窝状耐酸碱腐蚀的合金防爆材料容易变形，易坍塌，产生碎屑。

基于此，本发明提供一种耐酸碱腐蚀的合金防爆材料。所述耐酸碱腐蚀的合金防爆材料包括以下重量分数的原料：钛2.5～3.5％、银0.1～0.2％、锰3.0～4.0％、铁2.0～3.0％、硅0.4～0.6％、镁0.1～0.2％、锌0.1～0.2％、铜0.2～0.3％、铝4.0～5.0％、余量为镍。

铝、钛和硅是与镍形成中间化合物强化相的元素，铝有很好的延展性，所以本发明将铝的用量控制在铝4.0～5.0％。硅有一定的强化作用，但是硅会限制镁的作用，为避免造成强化元素镁作用的损失；硅也会与铁、铝组合形成粗大的AlFeSi颗粒，从而影响阻隔抑爆材料的疲劳寿命。所以本发明将硅含量控制在0.4～0.6％。铜、铁、锰是能与镍形成固溶体的固溶强化元素。镍中添加固溶强化元素时，其强度、硬度、抗震性、耐蚀性、抗氧化性、高温强度和某些物理性能，如磁性、热电势、电阻系数等都明显提高，而膨胀系数、对铜的热电势和电阻温度系数则大大降低。镍中添加能形成强化相的合金元素时，材料的性能，特别是高温力学性能、耐蚀性和某些物理性能，将会进一步提高。

制备上述特种金属阻隔防爆材料时，可以避免熔炼状态下金属偏析现象，并且保持材料的含量稳定性，所以本发明以下方法制备：

第一步：将原料混合均匀，预热除去水分，将原料轧制成板带。实现金属机械合金化结合。第二步：轧制板带在氮气保护下直接进行烧结，使镍与铝、钛、硅形成中间化合物强化相；与铜、铁、锰形成固溶体，烧结板带的各部位都均匀一致，最终得到的合金耐酸碱腐蚀性好。第三步：烧结板带冷却至240～280℃后进行温轧，制成变形量30％的致密原坯板带。温轧可降低合金的再结晶过程，降低合金的脆性，使合金冷却后不易变形。第四步：原坯板带压制成合金箔；第五步：将合金箔切缝整形后，拉伸扩展成蜂窝合金箔网，将蜂窝合金箔网叠制成形，得到蜂窝状耐酸碱腐蚀的合金防爆材料。用此方法制备耐酸碱腐蚀的合金防爆材料硬度大，强度高，不易变形，在后期使用过程中不易产生碎屑，不易坍塌。此种制备工艺避免熔炼法带来的高能源消耗和环境污染，原料利用率高，工艺指标易于控制。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。如果实施例中未注明的实验具体条件，通常按照常规条件，或者按照试剂公司所推荐的条件；下述实施例中所用的试剂、耗材等，如无特殊说明，均可通过商业途径获得。

实施例1

1.取3.0Kg钛、0.15Kg银、3.5Kg锰、2.5Kg铁、0.5Kg硅、0.15Kg镁、0.15Kg锌、0.25Kg铜、4.5Kg铝、85.3Kg镍，将这些粉料混合均匀，预热至100℃除去水分，用750粉轧机进行轧制，轧制压力1400公斤，轧制成幅面宽度500毫米，厚度2毫米的板带。

2.轧出板带同步进入网带炉，在氮气保护下进行烧结，烧结温度750℃，烧结时间1.5h。

3.烧结板带出炉冷却到240℃，用初轧机进行温轧，制成初轧原坯板带，变形量在30％左右。

4.将原坯板带轧制成合金箔，厚度为0.02mm，宽度为180mm。

5.将合金箔切缝整形后，拉伸扩展成合金箔网，将合金箔网叠制成形，得到蜂窝状耐酸碱腐蚀的合金防爆材料。

实施例2

1.取2.5Kg钛、0.1Kg银、3.0Kg锰、2.0Kg铁、0.4Kg硅、0.1Kg镁、0.1Kg锌、0.2Kg铜、4.0Kg铝、87.6Kg镍，将这些粉料混合均匀，预热至100℃除去水分，用750粉轧机进行轧制，轧制压力1350公斤，轧制成幅面宽度500毫米，厚度2毫米的板带。

2.轧出板带同步进入网带炉，在氮气保护下进行烧结，烧结温度725℃，烧结时间2h。

3.烧结板带出炉冷却到260℃，用初轧机进行温轧，制成初轧原坯板带，变形量在30％左右。

4.将原坯板带轧制成合金箔，厚度为0.02mm，宽度为180mm。

实施例3

1.取3.5Kg钛、0.2Kg银、4.0Kg锰、3.0Kg铁、0.6Kg硅、0.2Kg镁、0.2Kg锌、0.3Kg铜、5.0Kg铝、83Kg镍，将这些粉料混合均匀，预热至100℃除去水分，用750粉轧机进行轧制，轧制压力1300公斤，轧制成幅面宽度500毫米，厚度2毫米的板带。

2.轧出板带同步进入网带炉，在氮气保护下进行烧结，烧结温度700℃，烧结时间2.5h。

3.烧结板带出炉冷却到280℃，用初轧机进行温轧，制成初轧原坯板带，变形量在30％左右。

4.将原坯板带轧制成合金箔，厚度为0.02mm，宽度为180mm。

对比例1

1.取3.0Kg钛、0.15Kg银、3.5Kg锰、2.5Kg铁、0.5Kg硅、0.15Kg镁、0.15Kg锌、0.25Kg铜、4.5Kg铝、85.3Kg镍，将上述金属单质置于熔融炉，混合后加热至750℃，使全部金属成液态，并保持该温度1.5小时，使各金属均匀分散于熔融液相中。

2.液态保温期间用纯度大于或等于99.999％且小于100％的氮气和六氯乙烷除气精炼后铸锭形成坯料，在900℃保温24小时，使其均匀化。

3.将坯料铣面。

4.将铣面后的坯料在830℃保温1小时后，室温水淬，在800℃下用热压机将坯料轧制成合金坯料，并将该坯料在120℃恒温10小时，180℃恒温10小时。

5.将步骤(4)得到的合金坯料用冷轧机制成厚度为0.02mm，宽度为180mm的合金箔。

6.将合金箔切缝整形后，拉伸扩展成合金箔网，将合金箔网叠制成形，得到蜂窝状耐酸碱腐蚀的合金防爆材料。

对比例2

取厚度为mm的铝合金箔；对铝合金箔进行清洗和打磨，使铝合金箔表面达到GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀和除锈等级》的Sa1级别，通过切割、拉网工艺将铝合金箔制成蜂窝状铝合金基体；在蜂窝状铝合金基体表面通过单次喷涂聚脲树脂(黏度为800cps)，颜色变深表示涂覆的聚脲材料；喷涂时，压力为18MPa，速度为6kg/min，温度为20℃；固化15s后形成厚度为200μm的聚脲防腐层，得到铝合金-聚脲复合材料；将铝合金-聚脲复合材料切缝整形后，拉伸扩展成合金箔网，将合金箔网叠制成形，得到蜂窝状耐酸碱腐蚀的合金防爆材料。

试验例1

参照GB10124-88，金属材料实验室均匀浸试试验方法，对实施例1～3和对比例1～2制备的蜂窝状耐酸碱腐蚀的合金防爆材料进行耐酸碱腐蚀性能试验，其结果如表1和表2所示。

表1

以上试样均匀腐蚀时间：72h

*年腐蚀深度根据其腐蚀失重按△Vg/m²·h·8.760/D公式推算结果。

表2

*德国工业标准

由表1和表2可知，实施例1～3制备的耐酸碱腐蚀的合金防爆材料耐酸碱性均好于对比例1～2。说明本发明制备的耐酸碱腐蚀合金防爆材料完全能够应用于酸性或碱性强的液体中。

试验例2

对实施例1～3和对比例1～2制备的蜂窝状耐酸碱腐蚀的合金防爆材料进行硬度、拉伸强度、屈服强度、断裂总延伸率、体积电阻率和振动耐久性碎屑值进行检测，检测方法参照GJB8455-2015《油箱油罐填充用阻隔防爆材料通用技术规范》和JT/T1046-2016《道路运输车辆油箱及液体燃料运输罐体阻隔防爆安全技术要求》的规定，所得结果见表3。

表3

由表1可知，实施例1～3制备的耐酸碱腐蚀的合金防爆材料其硬度、拉伸强度、屈服强度、断裂总延伸率、体积电阻率和振动耐久性碎屑量都好于对比例1～2。GJB8455-2015《油箱油罐填充用阻隔防爆材料通用技术规范》和JT/T1046-2016《道路运输车辆油箱及液体燃料运输罐体阻隔防爆安全技术要求》要求体积电阻率不大于1.0*10³Ω·cm，振动耐久性碎屑量不大于1.0mg/L，实施例1～3制备的耐酸碱腐蚀的合金防爆材料远低于上述两个标准的要求。说明本发明制备的耐酸碱腐蚀的合金防爆材料在后期使用中不易坍塌、不易产生碎屑。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种耐酸碱腐蚀的合金防爆材料，其特征在于，所述耐酸碱腐蚀的合金防爆材料包括以下重量分数的原料：钛2.5～3.5％、银0.1～0.2％、锰3.0～4.0％、铁2.0～3.0％、硅0.4～0.6％、镁0.1～0.2％、锌0.1～0.2％、铜0.2～0.3％、铝4.0～5.0％、余量为镍；

所述耐酸碱腐蚀的合金防爆材料由以下方法制备：

(1)将原料混合均匀，预热除去水分，将原料轧制成板带，轧制的压力为1300～1400Kg；

(2)轧制的板带在氮气保护下直接进行烧结，烧结的温度为700～750℃，烧结的时间为1.5～2.5h，得烧结板带；

(3)烧结板带冷却至240～280℃后进行温轧，温轧的压力为800Kg，制成变形量为30％的原坯板带；

(4)将原坯板带轧制成合金箔；

(5)将合金箔切缝整形后，拉伸扩展成合金箔网，将合金箔网叠制成形，得到蜂窝状耐酸碱腐蚀的合金防爆材料。

2.根据权利要求1所述的耐酸碱腐蚀的合金防爆材料，其特征在于，所述耐酸碱腐蚀的合金防爆材料包括以下重量分数的原料：钛3.0％、银0.15％、锰3.5％、铁2.5％、硅0.5％、镁0.15％、锌0.15％、铜0.25％、铝4.5％、余量为镍。

3.权利要求1或2所述的耐酸碱腐蚀的合金防爆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(4)将原坯板带轧制成合金箔；

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述板带的宽度为500mm，厚度为2mm。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氮气的纯度为99.99％。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述合金箔的厚度为0.05mm，宽度为180mm。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述切缝长度为16mm，相邻切缝间距为2mm。