CN114645177A - 耐腐蚀合金及其制备方法、烹饪器具 - Google Patents
耐腐蚀合金及其制备方法、烹饪器具 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114645177A CN114645177A CN202011515777.3A CN202011515777A CN114645177A CN 114645177 A CN114645177 A CN 114645177A CN 202011515777 A CN202011515777 A CN 202011515777A CN 114645177 A CN114645177 A CN 114645177A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- corrosion
- resistant alloy
- alloy
- smelting
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 184
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 184
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 154
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 153
- 238000010411 cooking Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 50
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 71
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 71
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 63
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 7
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 6
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 29
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 19
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 9
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 7
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 229910002065 alloy metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 4
- 229910016583 MnAl Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 3
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- -1 AlCr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015325 MoFe Inorganic materials 0.000 description 1
- 108010038629 Molybdoferredoxin Proteins 0.000 description 1
- 229910003266 NiCo Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
- C22C30/02—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing copper
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
- A47J36/00—Parts, details or accessories of cooking-vessels
- A47J36/02—Selection of specific materials, e.g. heavy bottoms with copper inlay or with insulating inlay
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
- C22C30/04—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing tin or lead
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
- C22C30/06—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing zinc
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本申请提供了耐腐蚀合金及其制备方法、烹饪器具,其中,所述耐腐蚀合金为高熵合金,所述耐腐蚀合金的组成元素包括Mg、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta、W、Pb中的至少四种;所述耐腐蚀合金的组成元素中的最大原子直径与最小原子直径的比值为(1~1.15):1。本申请提供的烹耐腐蚀合金及其制备方法、烹饪器具,通过控制耐腐蚀合金中的元素配方,使得最大原子直径与最小原子直径的比值控制在(1~1.15):1,使得原子差距变小,耐腐蚀合金中越容易形成置换固溶体,提高耐腐蚀合金中的固溶体含量,进而提升耐腐蚀合金的耐蚀性,提高烹饪器具的使用寿命。
Description
技术领域
本申请涉及器具技术领域,尤其涉及耐腐蚀合金及其制备方法、烹饪器具。
背景技术
目前烹饪器具使用防锈技术主要为无涂层防锈技术、高分子层防锈技术;但是无涂层防锈技术在长期使用过程中,耐蚀性差;高分子层防锈技术,虽然成本较低,但是高分子层质地较软,家庭使用过程中,高分子层容易被锅铲破坏,导致耐蚀性急剧下降,并且,消费者对高分子层往往有“不健康”印象,影响使用体验。综上,现有的烹饪器具的防锈、耐蚀性差。
发明内容
本发明提供了耐腐蚀合金及其制备方法、烹饪器具,可以有效提高烹饪器具的防锈性能,提高耐蚀性,进而提高烹饪器具的使用寿命。
第一方面,本申请实施例提供一种耐腐蚀合金,所述耐腐蚀合金为高熵合金,所述耐腐蚀合金的组成元素包括Mg、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta、W、Pb中的至少四种;所述耐腐蚀合金的组成元素中的最大原子直径与最小原子直径的比值为(1~1.15):1。
在上述方案中,由于高熵效应的影响,高熵合金相比于传统合金更容易形成单一的固溶相,单一固溶体的形成可以减少电偶腐蚀的作用和微电池的数量,从而提高耐腐蚀合金的耐腐蚀性能;并且通过控制耐腐蚀合金中各组成元素的直径比值,使得原子差距变小,越容易形成置换固溶体,可以提高耐腐蚀合金中的固溶体含量,可以进一步提高耐腐蚀合金的耐腐蚀性能。
在一种可行的实施方式中,所述耐腐蚀合金包括固溶体,所述固溶体在所述耐腐蚀合金中的质量占比为30%~70%。
在上述方案中,由于固溶体的晶体结构中的某些原子被其他原子取代,新加入的原子可以对整个晶体结构造成挤压,使得原子之间紧密结合,弥补原晶体结构中的缺陷,提升材料的耐腐蚀性能。若固溶体的质量占比小于30%,耐腐蚀合金的耐腐蚀性下降,若固溶体的质量占比大于70%,制备难度增加,成本增加。
在一种可行的实施方式中,所述耐腐蚀合金中各组成元素的摩尔含量为5%~35%。
在上述方案中,将各个元素的摩尔含量控制在5%~35%,可以保证合金的多主元特征,可以提高合金结构的无序化程度,有利于合金在熔炼过程中高熵合金化。
第二方面,本申请实施例提供一种耐腐蚀合金的制备方法,包括以下步骤:
按照预设的配比关系取金属原料,所述金属原料中的金属元素选自Mg、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta、W、Pb中的至少四种,且所述金属原料中的金属元素的最大原子直径与最小原子直径的比值为(1~1.15):1;
在保护气氛下,对所述金属原料进行熔炼,得到耐腐蚀合金,所述耐腐蚀合金为高熵合金。
在上述方案中,通过控制耐腐蚀合金中各组成元素的直径比值,使得原子差距变小,越容易形成置换固溶体,可以提高耐腐蚀合金中的固溶体含量;并且,由于高熵效应的影响,高熵合金相比于传统合金更容易形成单一的固溶相,单一固溶体的形成可以减少电偶腐蚀的作用和微电池的数量,从而提高耐腐蚀合金的耐腐蚀性能,提高由该合金制成的器具的使用寿命。
在一种可行的实施方式中,所述耐腐蚀合金包括固溶体,所述固溶体在所述耐腐蚀合金中的质量占比为30%~70%。
在上述方案中,由于固溶体的晶体结构中的某些原子被其他原子取代,新加入的原子可以对整个晶体结构造成挤压,使得原子之间紧密结合,弥补原晶体结构中的缺陷,提升材料的耐腐蚀性能。若固溶体的质量占比小于30%,耐腐蚀合金的耐腐蚀性下降,若固溶体的质量占比大于70%,制备难度增加,成本增加。
在一种可行的实施方式中,所述熔炼处理工艺包括真空电弧熔炼、真空感应熔炼和粉末冶金熔炼中的至少一种。
在上述方案中,通过上述熔炼工艺,能够使得金属原料充分混合,形成高熵合金。
在一种可行的实施方式中,所述耐腐蚀合金中各组成元素的摩尔含量为5%~35%。
在上述方案中,将各个元素的摩尔含量控制在5%~35%,可以保证合金的多主元特征,可以提高合金结构的无序化程度,有利于合金在熔炼过程中高熵合金化。
在一种可行的实施方式中,所述金属原料为单质金属或金属合金。
在一种可行的实施方式中,所述单质金属的纯度大于99.9wt%。
在上述方案中,通过提高金属纯度,可以进一步降低耐腐蚀合金的杂质对耐腐蚀性能的影响。
第三方面,本申请实施例提供一种烹饪器具,所述烹饪器具包括基材及形成于所述基材表面的防护层,所述基材和/或所述防护层的材质为上述第一方面所述的耐腐蚀合金或上述第二方面所述的耐腐蚀合金的制备方法制备得到的耐腐蚀合金。
附图说明
图1为本申请实施例所提供烹饪器具的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的烹饪器具的一种截面示意图;
图3为本申请实施例提供的烹饪器具的另一种截面示意图。
附图标记:
10-锅体;
11-耐腐蚀合金;
12-基材。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于解释本申请的原理。
具体实施方式
为了使本申请的日的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
在本说明书的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性;除非另有规定或说明,术语“多个”是指两个或两个以上;术语“连接”、“固定”等均应做广义理解,例如“连接”可以是固定连接或者是可拆卸连接,或一体地连接,或电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。
对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本说明书的描述中,需要理解的是,本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的,不应理解为对本申请实施例的限定。此外,在上下文中,还需要理解的是,当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时,其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”,也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。
第一方面,本申请实施例提供一种耐腐蚀合金,所述耐腐蚀合金为高熵合金,所述耐腐蚀合金的组成元素包括Mg、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta、W、Pb中的至少四种;所述耐腐蚀合金的组成元素中的最大原子直径与最小原子直径的比值为(1~1.15):1。
在上述方案中,由于高熵效应的影响,高熵合金相比于传统合金更容易形成单一的固溶相,单一固溶体的形成可以减少电偶腐蚀的作用和微电池的数量,从而提高耐腐蚀合金的耐腐蚀性能;并且通过控制耐腐蚀合金中各组成元素的直径比值,使得原子差距变小,越容易形成置换固溶体,可以提高耐腐蚀合金中的固溶体含量,可以进一步提高耐腐蚀合金的耐腐蚀性能。
进一步地,根据上述组成高熵合金的元素直径比例来看,最大原子直径的Pb是最小原子直径的Ni的1.4倍,由于不同原子之间直径大小相差太大,晶体结构上必定会有原子缺陷,不利于形成置换固溶体,因此难以提高耐腐蚀合金的耐腐蚀性。
所述耐腐蚀合金的各个组成元素的原子直径大小如下表所示:
为了有利于在形成高熵合金的过程中,同步形成置换固溶体,控制所述耐腐蚀合金的组成元素中的最大原子直径与最小原子直径的比值为(1~1.15):1,具体地,最大原子直径与最小原子直径的比值可以是1.01:1、1.02:1、1.03:1、1.04:1、1.05:1、1.06:1、1.08:1、1.1:1、1.12:1、1.14:1、1.15:1等,当然也可以是上述范围内的其它值,在此不做限定。可以理解地,通过控制耐腐蚀合金中各组成元素的直径比值,使得原子差距变小,越容易形成置换固溶体,提高耐腐蚀合金中的固溶体含量,可以进一步提高耐腐蚀合金的耐腐蚀性能。
作为本申请可选的技术方案,所述耐腐蚀合金中各组成元素的摩尔含量为5%~35%。耐腐蚀合金例如可以是Al25Mn35Cr10Cu10Ni10、Fe20Cr20Ni20Mn20Al10、Fe20Cr20Ni20Mo20Al10等等。将各个元素的摩尔含量控制在上述范围内,可以保证合金的多主元特征,可以提高合金结构的无序化程度。
作为本申请可选的技术方案,所述固溶体在所述耐腐蚀合金中的质量占比为30%~70%,具体可以是30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%或70%。若固溶体的质量占比小于30%,耐腐蚀合金的耐腐蚀性下降,若固溶体的质量占比大于70%,制备难度增加,成本增加。
本申请实施例还提供一种耐腐蚀合金的制备方法,包括以下步骤:
步骤S10,按照预设的配比关系取金属原料,所述金属原料中的金属元素选自Mg、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta、W、Pb中的至少四种,且所述金属原料中的金属元素的最大原子直径与最小原子直径的比值为(1~1.15):1;
步骤S20,在保护气氛下,对所述金属原料进行熔炼,得到耐腐蚀合金,所述耐腐蚀合金为高熵合金。
在上述方案中,通过控制耐腐蚀合金中各组成元素的直径比值,使得原子差距变小,越容易形成置换固溶体,可以提高耐腐蚀合金中的固溶体含量;并且,由于高熵效应的影响,高熵合金相比于传统合金更容易形成单一的固溶相,单一固溶体的形成可以减少电偶腐蚀的作用和微电池的数量,从而提高耐腐蚀合金的耐腐蚀性能,提高由该合金制成的器具的使用寿命。
具体地,所述耐腐蚀合金中各元素的摩尔含量为5%~35%。耐腐蚀合金例如可以是Al25Mn35Cr10Cu10Ni10、Fe20Cr20Ni20Mn20Al10、Fe20Cr20Ni20Mo20Al10、Fe15Cu25Mn25V15Zn20、Zn20Mo20W30Al15Ti15、Mg15Zr20Sn15Ta25Hf25等。将各个元素的摩尔含量控制在上述范围内,可以保证合金的多主元特征,可以提高合金结构的无序化程度。
在本实施例中,所述金属原料可以为单质金属或金属合金。单质金属例如可以是纯铁、纯铝、纯钛、铜、镍等等,金属合金包括MnCr、MoFe、MnAl、NiFe、AlCr、NiCo及NiCr中的至少两种。任意一种合金粉末中的金属元素的比例关系可以根据实际需要进行调整,且最终的耐腐蚀合金中的各元素的摩尔含量控制在5%~35%即可。
作为本申请可选的技术方案,所述熔炼处理工艺包括真空电弧熔炼、真空感应熔炼和粉末冶金熔炼中的至少一种。通过熔炼工艺,能够使得金属原料充分混合,形成高熵合金。
在一种实施方式中,采用真空电弧熔炼法制备耐腐蚀合金,制备过程包括:
将金属原料(至少四种金属原料)装入真空电弧炉中的坩埚内,所述金属原料为经过除锈、除油及干燥后的单质金属或金属合金;抽真空至6*10-2Pa~5*10-3Pa,往电弧炉冲入高纯氩气至1.013*105Pa开始熔炼;控制引弧电流为60A~70A,先在装有金属原料的坩埚上熔炼,除去炉膛中的氧气,然后用焊枪对原料进行熔炼,熔炼电流为200A~300A,每熔炼完一次用机械手对合金翻面,反复熔炼5~8次,保证合金成分均匀,熔炼完成后将合金移至吸铸铜坩埚冷却10min~20min,即可得到所需块状耐腐蚀合金。
需要说明的是,反复熔炼有利于合金中各个金属元素混合均匀,并在高温下高熵合金化。
进一步地,为了提高耐腐蚀合金中的固溶体含量,可以将块状耐腐蚀合金进行反复熔炼,反复熔炼次数为10~20次,熔炼温度为耐腐蚀合金中最高熔点金属元素的温度。
在另一种实施方式中,采用真空感应熔炼法制备高熵合金,其中,真空感应熔炼是指利用电磁感应在线圈中产生涡流的方法对金属进行熔炼。制备过程包括:
将金属原料(至少四种金属原料)放置在真空感应熔炼炉中,所述高纯金属原料为经过除锈、除油及干燥后的单质金属或金属合金;炉体抽真空至5*10-2Pa~3*10-3Pa后,充入高纯保护氩气至1.013*105Pa;随后感应加热,熔化加热过程中逐级增加输入功率,根据所炼金属原料的熔点调节功率大小,使原料以适当的速率熔化,防止原料熔液因气体剧烈窜出产生沸腾喷溅现象,精炼温度控制在所炼金属熔点的100℃以上。
在又一种实施方式中,采用粉末冶金法制备高熵合金,制备过程包括:将金属原料(至少四种金属原料)混合并通过熔化浇铸、轧制,制成耐腐蚀合金。
作为本申请可选的技术方案,所述单质金属的纯度大于99.9wt%,从而避免杂质引入耐腐蚀合金中,影响合金的耐腐蚀性能。
第三方面,本申请实施例还提供一种烹饪器具,包括基材及形成于所述基材表面的防护层,所述基材和/或所述防护层的材质为上述第一方面所述的耐腐蚀合金或上述第二方面所述的耐腐蚀合金的制备方法制备得到的耐腐蚀合金。
在一种实施例中,如图1及图2所示,耐腐蚀合金经过拉伸成型形成具有烹饪腔的锅体10,由于耐腐蚀合金为高熵合金,高熵合金相比于传统合金更容易形成单一的固溶相,单一固溶体的形成可以减少电偶腐蚀的作用和微电池的数量,从而提高耐腐蚀合金的耐腐蚀性能,进而提高烹饪器具的耐腐蚀性能。
在另一种实施方式中,如图3所示,将基材12与耐腐蚀合金11进行复合轧制,形成耐腐蚀复合层;
再将耐腐蚀复合层经过拉伸成型形成具有烹饪腔的锅体10。由于基材表面复合了一层耐腐蚀合金,耐腐蚀合金具有良好的耐腐蚀性能,从而提高烹饪器具的使用寿命。
为了更好体现本申请烹饪炊具的耐腐蚀性,现对本申请中烹饪炊具进行耐腐蚀测试。
实施例1
将金属原料(纯铝、纯镍、纯铜、Mn16Cr5合金)装入真空电弧炉中的坩埚内,所述金属原料为经过除锈、除油及干燥后的单质金属或合金金属;抽真空至6*10-2Pa~5*10-3Pa,往电弧炉冲入高纯氩气至1.013*105Pa开始熔炼;控制引弧电流为60A,先在装有金属原料的坩埚上熔炼,除去炉膛中的氧气,然后用焊枪对原料进行熔炼,熔炼电流为250A,每熔炼完一次用机械手对合金翻面,反复熔炼15次,保证合金成分均匀,熔炼完成后将合金移至吸铸铜坩埚冷却15min,即可得到所需块状耐腐蚀合金,为Al25Mn35Cr10Cu10Ni10,其中,最大原子直径的Al与最小原子直径的Ni的比值为1.15:1,耐腐蚀合金中的固溶体质量占比为58%。
实施例2
将金属原料(纯铝、纯镍、纯铜、Mn16Cr5合金)装入真空电弧炉中的坩埚内,所述金属原料为经过除锈、除油及干燥后的单质金属或合金金属;抽真空至6*10-2Pa~5*10-3Pa,往电弧炉冲入高纯氩气至1.013*105Pa开始熔炼;控制引弧电流为60A,先在装有金属原料的坩埚上熔炼,除去炉膛中的氧气,然后用焊枪对原料进行熔炼,熔炼电流为250A,每熔炼完一次用机械手对合金翻面,反复熔炼8次,保证合金成分均匀,熔炼完成后将合金移至吸铸铜坩埚冷却15min,即可得到所需块状耐腐蚀合金,为Al25Mn35Cr10Cu10Ni10,其中,最大原子直径的Al与最小原子直径的Ni的比值为1.15:1,耐腐蚀合金中的固溶体质量占比为34%。
实施例3
将金属原料(纯铁、NiCr合金、MnAl合金)装入真空电弧炉中的坩埚内,所述金属原料为经过除锈、除油及干燥后的单质金属或合金金属;抽真空至6*10-2Pa~5*10-3Pa,往电弧炉冲入高纯氩气至1.013*105Pa开始熔炼;控制引弧电流为70A,先在装有金属原料的坩埚上熔炼,除去炉膛中的氧气,然后用焊枪对原料进行熔炼,熔炼电流为250A,每熔炼完一次用机械手对合金翻面,反复熔炼20次,保证合金成分均匀,熔炼完成后将合金移至吸铸铜坩埚冷却15min,即可得到所需块状耐腐蚀合金,为Fe20Cr20Ni20Mn20Al10,其中,最大原子直径的Al与最小原子直径的Ni的比值为1.15:1,耐腐蚀合金中的固溶体质量占比为62%。
对比例1
将金属原料(纯铁、NiCr合金、MnAl合金)装入真空电弧炉中的坩埚内,所述金属原料为经过除锈、除油及干燥后的单质金属或合金金属;抽真空至6*10-2Pa~5*10-3Pa,往电弧炉冲入高纯氩气至1.013*105Pa开始熔炼;控制引弧电流为70A,先在装有金属原料的坩埚上熔炼,除去炉膛中的氧气,然后用焊枪对原料进行熔炼,熔炼电流为250A,每熔炼完一次用机械手对合金翻面,反复熔炼3次,保证合金成分均匀,熔炼完成后将合金移至吸铸铜坩埚冷却15min,即可得到所需块状耐腐蚀合金,为Fe20Cr20Ni20Mn20Al10,其中,最大原子直径的Al与最小原子直径的Ni的比值为1.15:1,耐腐蚀合金中的固溶体质量占比为18%。
对比例2
将金属原料(纯铝、纯镍、纯镁、Mn16Cr5合金)装入真空电弧炉中的坩埚内,所述金属原料为经过除锈、除油及干燥后的单质金属或合金金属;抽真空至6*10-2Pa~5*10-3Pa,往电弧炉冲入高纯氩气至1.013*105Pa开始熔炼;控制引弧电流为60A,先在装有金属原料的坩埚上熔炼,除去炉膛中的氧气,然后用焊枪对原料进行熔炼,熔炼电流为250A,每熔炼完一次用机械手对合金翻面,反复熔炼15次,保证合金成分均匀,熔炼完成后将合金移至吸铸铜坩埚冷却15min,即可得到所需块状耐腐蚀合金,为Al25Mn32Cr10Mg10Ni10,其中,最大原子直径的Mg与最小原子直径的Ni的比值为1.29:1,耐腐蚀合金中的固溶体质量占比为26%。
对比例3
将金属原料(纯铁、纯镁、AlCrMn合金)装入真空电弧炉中的坩埚内,所述金属原料为经过除锈、除油及干燥后的单质金属或合金金属;抽真空至6*10-2Pa~5*10-3Pa,往电弧炉冲入高纯氩气至1.013*105Pa开始熔炼;控制引弧电流为70A,先在装有金属原料的坩埚上熔炼,除去炉膛中的氧气,然后用焊枪对原料进行熔炼,熔炼电流为250A,每熔炼完一次用机械手对合金翻面,反复熔炼20次,保证合金成分均匀,熔炼完成后将合金移至吸铸铜坩埚冷却15min,即可得到所需块状耐腐蚀合金,为Fe20Mg20Cr20Mn20Al10,其中,最大原子直径的Mg与最小原子直径的Fe的比值为1.23:1,耐腐蚀合金中的固溶体质量占比为28%。
测试:
测试方法:采用GB/T 10125中性盐雾测试法,记录出现腐蚀的时间,实施例1~3及对比例1~3的测试数据如表2所示。
表2
根据对比例1与实施例3可知,熔炼次数不够,金属单质或合金在熔炼过程中难以混合均匀,耐腐蚀合金中在高熵效应中形成的固溶体占比少,使得耐腐蚀合金的耐腐蚀性能下降,制成的烹饪器具的耐腐蚀性能也下降。
根据对比例2~3与实施例1~3的测试结果可知,耐腐蚀合金中组成元素的最大原子直径与最小原子直径小于30%,耐腐蚀合金的耐腐蚀效果差,当耐腐蚀合金中组成元素的最大原子直径与最小原子直径大于或等于30%,且小于70%时,耐腐蚀合金的耐腐蚀性能提升,耐腐蚀合金中的置换固溶体含量增高,置换固溶体的形成可以减少电偶腐蚀的作用和微电池的数量,从而提高耐腐蚀合金的耐腐蚀性能。
Claims (10)
1.一种耐腐蚀合金,其特征在于,所述耐腐蚀合金为高熵合金,所述耐腐蚀合金的组成元素包括Mg、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta、W、Pb中的至少四种;所述耐腐蚀合金的组成元素中的最大原子直径与最小原子直径的比值为(1~1.15):1。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀合金,其特征在于,所述耐腐蚀合金包括固溶体,所述固溶体在所述耐腐蚀合金中的质量占比为30%~70%。
3.根据权利要求1或2所述的耐腐蚀合金,其特征在于,所述耐腐蚀合金中各组成元素的摩尔含量为5%~35%。
4.一种耐腐蚀合金的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
按照预设的配比关系取金属原料,所述金属原料中的金属元素选自Mg、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta、W、Pb中的至少四种,且所述金属原料中的金属元素的最大原子直径与最小原子直径的比值为(1~1.15):1;
在保护气氛下,对所述金属原料进行熔炼,得到耐腐蚀合金,所述耐腐蚀合金为高熵合金。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述耐腐蚀合金包括固溶体,所述固溶体在所述耐腐蚀合金中的质量占比为30%~70%。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述熔炼处理工艺包括真空电弧熔炼、真空感应熔炼和粉末冶金熔炼中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述耐腐蚀合金中各组成元素的摩尔含量为5%~35%。
8.根据权利要求4~7中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述金属原料为单质金属或金属合金。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述单质金属的纯度大于99.9wt%。
10.一种烹饪器具,其特征在于,所述烹饪器具包括基材及形成于所述基材表面的防护层,所述基材和/或所述防护层的材质为根据权利要求1~3任一项所述的耐腐蚀合金或根据权利要求4~9任一项所述耐腐蚀合金的制备方法制备得到的耐腐蚀合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011515777.3A CN114645177A (zh) | 2020-12-21 | 2020-12-21 | 耐腐蚀合金及其制备方法、烹饪器具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011515777.3A CN114645177A (zh) | 2020-12-21 | 2020-12-21 | 耐腐蚀合金及其制备方法、烹饪器具 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114645177A true CN114645177A (zh) | 2022-06-21 |
Family
ID=81991474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011515777.3A Pending CN114645177A (zh) | 2020-12-21 | 2020-12-21 | 耐腐蚀合金及其制备方法、烹饪器具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114645177A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115491532A (zh) * | 2022-11-01 | 2022-12-20 | 攀枝花学院 | 高耐腐蚀高熵合金及其制备方法 |
CN116287933A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-06-23 | 哈尔滨理工大学 | 一种高弹热性能的Ni-Mn-Sn-Ti形状记忆合金及其制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57114640A (en) * | 1980-12-29 | 1982-07-16 | Seiko Epson Corp | Corrosion resistant alloy for die casting |
CN109518018A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-03-26 | 湘潭大学 | 一种耐磨、耐蚀MnNbTaTiV高熵合金材料及其制备方法 |
CN109913673A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-06-21 | 湘潭大学 | 耐熔铝腐蚀的高熵合金及其制备方法 |
CN111733358A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-10-02 | 三峡大学 | 一种高强高韧耐腐蚀无钴高熵合金及其制备方法 |
-
2020
- 2020-12-21 CN CN202011515777.3A patent/CN114645177A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57114640A (en) * | 1980-12-29 | 1982-07-16 | Seiko Epson Corp | Corrosion resistant alloy for die casting |
CN109518018A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-03-26 | 湘潭大学 | 一种耐磨、耐蚀MnNbTaTiV高熵合金材料及其制备方法 |
CN109913673A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-06-21 | 湘潭大学 | 耐熔铝腐蚀的高熵合金及其制备方法 |
CN111733358A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-10-02 | 三峡大学 | 一种高强高韧耐腐蚀无钴高熵合金及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
黄明哲主编: "纳米寻奇:高科技与材料", 中国科学技术出版社 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115491532A (zh) * | 2022-11-01 | 2022-12-20 | 攀枝花学院 | 高耐腐蚀高熵合金及其制备方法 |
CN115491532B (zh) * | 2022-11-01 | 2023-09-05 | 攀枝花学院 | 高耐腐蚀高熵合金及其制备方法 |
CN116287933A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-06-23 | 哈尔滨理工大学 | 一种高弹热性能的Ni-Mn-Sn-Ti形状记忆合金及其制备方法 |
CN116287933B (zh) * | 2023-03-29 | 2024-01-09 | 哈尔滨理工大学 | 一种高弹热性能的Ni-Mn-Sn-Ti形状记忆合金及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109266944B (zh) | 一种FeCoCrNiMn高熵合金及其制备方法 | |
CN109913673B (zh) | 耐熔铝腐蚀的高熵合金及其制备方法 | |
KR102616983B1 (ko) | 저질소, 본질적으로 질화물을 함유하지 않는 크롬 및 크롬과 니오븀-함유 니켈계 합금의 제조 방법 및 수득된 크롬 및 니켈계 합금 | |
CN110983113A (zh) | 一种钴基高温合金丝材及其制备方法 | |
CN109338200A (zh) | 一种高温高阻尼高熵合金及其制备方法 | |
CN102719682B (zh) | Gh901合金的冶炼方法 | |
CN105734302B (zh) | Gh4169合金钢电渣重熔精炼渣及其用于对gh4169合金钢进行电渣重熔的方法 | |
CN114645177A (zh) | 耐腐蚀合金及其制备方法、烹饪器具 | |
CN104561691A (zh) | 高塑性铸造铝合金及其压力铸造制备方法 | |
CN110616341B (zh) | 一种CoCrNiNbx共晶中熵合金及其制备方法 | |
CN111334698A (zh) | 一种含调控调幅分解组织且生成硬质相的耐磨高熵合金及其制备方法 | |
CN109913702A (zh) | 一种具有高含量难熔元素的镍基高温合金的制备工艺 | |
CN104630569B (zh) | 一种含高温有序γ`强化相的Co‑V基高温合金及其制备方法 | |
CN112916870A (zh) | 一种中高熵合金材料的制备方法 | |
CN111647789A (zh) | 基于合金化法细化铬铁钴镍基高熵合金晶粒及制备方法 | |
CN114645174A (zh) | 导磁材料及其制备方法、烹饪器具 | |
TWI387661B (zh) | Manufacturing method of nickel alloy target | |
CN114807713A (zh) | 一种含b2初生相的偏共晶高熵合金及其制备方法 | |
CN114934205A (zh) | 一种镍基高温合金高纯净度化的熔炼方法 | |
CN108546862A (zh) | 一种镍铝铬钼铁共晶合金及其制备方法 | |
CN113652591B (zh) | 兼具高比强度、高塑性和高韧性的富Ti高熵合金及其制备 | |
CN110423904B (zh) | 一种电子束熔炼均质化高纯化制备Ni-Cr-Co-Fe-Mn高熵合金的方法 | |
CN105618723B (zh) | 一种基于惰性气氛的钛合金自耗电极凝壳熔炼铸造工艺 | |
CN104388753A (zh) | 一种钛铝金属间化合物的熔炼制备方法 | |
CN108754277B (zh) | 一种钴铁镍钒锆高熵合金及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220621 |