CN115747609A - 一种多元合金 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多元合金，按质量百分比包括如下组分：Cu：20％‑30％、Ag：20％‑30％、Zn：5％‑15％、Al：5％‑15％、Ni：10％‑20％、Sn：1％‑5％、Si：1％‑5％、Bi：1％‑5％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。本发明通过电催化反应改变流体介质的物理性质，从而解决阻垢除垢防腐抑菌的需求问题。
Description
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域，尤其是涉及一种多元合金。
背景技术
家用热水场景经常遇到水垢的问题，当水质比较硬时，加热以后，钙镁离子以不溶水垢析出，粘附沉积在管道以及电器内部，使得花洒、水龙头、智能马桶等功能异常，造成能源浪费，细菌滋生危害健康，腐蚀漏水漏电。家用场景一般安装树脂离子置换型的软水机为主流。价格昂贵，需要定期添加钠盐，能处理的硬度有限，当水质很硬时，效果很差，并且处理的水由于添加了钠离子，无法直饮，存在这一系列缺点。
从超声波、静电、磁场等工业阻垢防垢方法我们可以知道，形成水垢虽然是形成碳酸钙的化学过程，但是物理的手段是可以阻止在管道以及电器内部沉积水垢的。但是这些物理技术有这样或那样的缺点，存在不能大范围推广应用的问题。
目前公开的申请号为201410037467.3、201710576351.0的专利均公开了阻垢除垢的合金，但是上述专利形成的合金仅通过锌进行氧化还原反应，其氧化还原反应能力不够强，反应能力较弱，除垢过滤效果不佳；申请号为202110968285.8的专利公开了一种阻垢除垢合金材料及其制备方法，该专利中添加铝具有较好的氧化还原能力，但是铝容易氧化过程中容易发生钝化，形成致密氧化膜，使材料表面功能丧失，另外弥散分布的Al如果发生氧化，会出现材料的脆断不良。
综上所述，市场上更好的物理材料处理技术解决家用场景的阻垢防垢需求。
发明内容
本发明的目的在于用于解决上述技术问题，提供一种多元合金，本发明通过电催化反应改变流体介质的物理性质，从而解决阻垢除垢防腐抑菌的需求问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种多元合金，按质量百分比包括如下组分：Cu：20％-30％、Ag：20％-30％、Zn：5％-15％、Al：5％-15％、Ni：10％-20％、Sn：1％-5％、Si：1％-5％、Bi：1％-5％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。Al为增强材料的氧化还原电势，增强氧化还原电位，增强材料效果；Zn的标准电极电势为-0.76V，Al的标准电极电势为-1.66V，电位远低于Zn，Al离子是三价金属原子，添加部分Al元素在内会极大增强材料电化学反应能力。但是Al氧化过程中容易发生钝化，形成致密氧化膜，使材料表面功能丧失，另外弥散分布的Al如果发生氧化，会出现材料的脆断不良。添加Al-Si-Bi三种元素体系可以有效防止Al元素的氧化钝化现象。适量比例的Si元素可以使Al的分散效果更好，提高合金的流动性，减少缩松、缩孔等缺陷，Si元素还可以提高Al的电流效率，但是过量的Si会诱发腐蚀微电池，导致合金非均匀腐蚀。Bi的加入，可以破坏钝化膜的致密性，另外提高各元素的固溶度，可以使晶粒更加细化。Sn、稀土金属更多的是改变合金金相形态，使得晶粒更细小，另外Sn可以有固溶强化作用，还可以增强材料强度和耐磨性能。多元合金是指由二个以上组元形成的合金。
作为优选，按质量百分比包括如下组分：Cu：22％-28％、Ag：22％-28％、Zn：7％-13％、Al：7％-13％、Ni：12％-18％、Sn：2％-4％、Si：2％-4％、Bi：2％-4％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。
作为优选，按质量百分比包括如下组分：Cu：25％-28％、Ag：25％-28％、Zn：10％-13％、Al：10％-13％、Ni：15％-18％、Sn：2％-4％、Si：2％-4％、Bi：2％-4％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。
作为优选，还包括Sb和/或Re/和/或Y和/或Gd稀土元素。
作为优选，按质量百分比包括如下组分：Cu：27％、Ag：27％、Zn：10％、Al：10％、Ni：15％、Sn：3％、Si：3％、Bi：3％、Sb：1％、Re：1％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。还包括Sb和/或Re/和/或Y和/或Gd稀土元素，这几种微量添加元素添加会改善材料晶体结构。
本发明合金材料阻垢防垢防腐蚀抑菌的原理：本发明形成的合金在水体中时，由于多种金属与Zn均会形成氧化还原电池对，使得锌离子电离成锌离子和电子释放到水体中，当时持续水流冲刷表面时，会打破电化学反应的平衡，促使电化学反应持续不断源源进行，主要会从四个方面改变水体水质：
1、形成的锌离子与碳酸根结合，形成碱式碳酸锌，造成碳酸钙晶体形成的异变，碳酸钙的大理石型晶体型式转变为文石型晶体形态，文石型的晶体形态结构松散不易粘附，水流一冲刷就会被带走，达到阻垢防垢目的，锌离子浓度很小也会发挥这样的效果；
2、释放的自由电子与水体形成OH-，造成水体的酸碱度上升，去除余氯以及硫化氢，抑制水体的菌类藻类生长，减弱对管壁的腐蚀反应；
3、胶体物质通过获得负电荷而保持悬浮在溶液中，不吸附到钙镁离子和铁离子上，获得负电荷也引起这些胶体物质收到存在于流动水中的这些离子的排斥，阻止粒子之间相互吸引成核吸附长大；
4、水偶极子因为受到自由电子作用，产生极化作用，原先缔合大水分子团被打散变成更小穿透力更强的小水分子团，使得水分子的间距变大，提高了碳酸钙碳酸镁等盐类在水中的溶解度，小分子团水可以渗透到已经板结的水垢内部，使其脱落去除。
本发明具有的有益效果是：本发明形成的合金使用在前置过滤器中通过微弱的电化学反应达到阻垢除垢防腐抑菌抑藻作用，虽然材料是在缓慢消耗，但是消耗速度很慢，远远能够满足前置过滤器最长9年的使用周期。
具体实施方式
以下实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
本发明一种多元合金，按质量百分比包括如下组分：Cu：20％、Ag：20％、Zn：15％、Al：15％、Ni：20％、Sn：1％、Si：5％、Bi：4％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。
本发明一种多元合金制备方法，包括以下步骤：按上述各组份的重量百分比准备原材料，在熔炼炉中依次加入金属后，开炉升温待全部金属熔化后，原料熔炼后添加中间合金，然后将熔炼后的金属和中间合金进行搅拌，搅拌后进行精炼，精炼后将进行扒渣，静置后即可获得成品。
原材料包括金属和中间合金，原材料比例按照质量百分比要求进行准备。
配料：各成分的配料比为合金各组成元素所占的比例，通常以百分数表示，确定配料比；
使用全新金属时：各元素成分的配料重量即为需配置的合金重量乘以该成分的组分百分比，锌元素需要单独另外增加烧损损失余量，一般锌的烧损量为2.5％；
使用中间合金时：需要扣除中间合金元素配置量，再计算单独需添加的纯金属成分量，中间合金含有的微量元素不再需要添加。
本实施例中感应熔炼炉选择感应熔炼炉熔炼，炉衬定期更换。
加入原料原则：炉料中比例最大的先装入，易蒸发、易氧化的元素最后加入。
实施例2
本发明一种多元合金，按质量百分比包括如下组分：Cu：25％、Ag：30％、Zn：5％、Al：5％、Ni：20％、Sn：5％、Si：5％、Bi：5％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。本实施例中的多元合金制备方法与实施例1一致。
实施例3
本发明一种多元合金，按质量百分比包括如下组分：Cu：30％、Ag：27％、Zn：15％、Al：15％、Ni：10％、Sn：1％、Si：1％、Bi：1％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。本实施例中的多元合金制备方法与实施例1一致。
实施例4
本发明一种多元合金，按质量百分比包括如下组分：Cu：30％、Ag：25％、Zn：10％、Al：10％、Ni：15％、Sn：3％、Si：3％、Bi：3％、Sb：1％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。本实施例中的多元合金制备方法与实施例1一致。
实施例5
本发明一种多元合金，按质量百分比包括如下组分：Cu：30％、Ag：25％、Zn：10％、Al：10％、Ni：15％、Sn：3％、Si：3％、Bi：3％、Re：1％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。本实施例中稀土元素Gd、Sb、Re、Y可以互相替换。本实施例中的多元合金制备方法与实施例1一致。
实施例6
本发明一种多元合金，按质量百分比包括如下组分：Cu：30％、Ag：25％、Zn：10％、Al：10％、Ni：15％、Sn：3％、Si：3％、Bi：3％、Y：1％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。本实施例中稀土元素Gd、Sb、Re、Y可以互相替换。本实施例中的多元合金制备方法与实施例1一致。
实施例7
本发明一种多元合金，按质量百分比包括如下组分：Cu：30％、Ag：25％、Zn：10％、Al：10％、Ni：15％、Sn：3％、Si：3％、Bi：3％、Gd：1％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。本实施例中稀土元素Gd、Sb、Re、Y可以互相替换。本实施例中的多元合金制备方法与实施例1一致。
实施例8
本发明一种多元合金，按质量百分比包括如下组分：Cu：27％、Ag：27％、Zn：10％、Al：10％、Ni：15％、Sn：3％、Si：3％、Bi：3％、Sb：1％、Gd：1％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。本实施例中稀土元素Gd、Sb、Re、Y可以互相替换。本实施例中的多元合金制备方法与实施例1一致。
实施例9
本发明一种多元合金，按质量百分比包括如下组分：Cu：27％、Ag：27％、Zn：10％、Al：10％、Ni：15％、Sn：3％、Si：3％、Bi：3％、Sb：1％、Y：1％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。本实施例中稀土元素Gd、Sb、Re、Y可以互相替换。本实施例中的多元合金制备方法与实施例1一致。
实施例10
本发明一种多元合金，按质量百分比包括如下组分：按质量百分比包括如下组分：Cu：27％、Ag：27％、Zn：10％、Al：10％、Ni：15％、Sn：3％、Si：3％、Bi：3％、Sb：1％、Re：1％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。本实施例中稀土元素Gd、Sb、Re、Y可以互相替换。本实施例中的多元合金制备方法与实施例1一致。
实施例11
本发明一种多元合金，按质量百分比包括如下组分：按质量百分比包括如下组分：Cu：27％、Ag：27％、Zn：10％、Al：10％、Ni：15％、Sn：3％、Si：3％、Bi：3％、Gd：1％、Re：1％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。本实施例中稀土元素Gd、Sb、Re、Y可以互相替换。本实施例中的多元合金制备方法与实施例1一致。
实施例12
本发明一种多元合金，按质量百分比包括如下组分：按质量百分比包括如下组分：Cu：27％、Ag：26％、Zn：10％、Al：10％、Ni：15％、Sn：3％、Si：3％、Bi：3％、Gd：1％、Sb：1％、Re：1％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。本实施例中稀土元素Gd、Sb、Re、Y可以互相替换。本实施例中的多元合金制备方法与实施例1一致。
实施例13
本发明一种多元合金，按质量百分比包括如下组分：按质量百分比包括如下组分：Cu：26％、Ag：26％、Zn：10％、Al：10％、Ni：15％、Sn：3％、Si：3％、Bi：3％、Gd：1％、Sb：1％、Re：1％、Y：1％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。本实施例中的多元合金制备方法与实施例1一致。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (4)
1.一种多元合金，其特征在于：按质量百分比包括如下组分：Cu：20％-30％、Ag：20％-30％、Zn：5％-15％、Al：5％-15％、Ni：10％-20％、Sn：1％-5％、Si：1％-5％、Bi：1％-5％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。
2.根据权利要求1所述的多元合金，其特征在于：按质量百分比包括如下组分：Cu：22％-28％、Ag：22％-28％、Zn：7％-13％、Al：7％-13％、Ni：12％-18％、Sn：2％-4％、Si：2％-4％、Bi：2％-4％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。
3.根据权利要求2所述的多元合金，其特征在于：按质量百分比包括如下组分：Cu：25％-28％、Ag：25％-28％、Zn：10％-13％、Al：10％-13％、Ni：15％-18％、Sn：2％-4％、Si：2％-4％、Bi：2％-4％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。
4.根据权利要求3所述的多元合金，其特征在于：按质量百分比包括如下组分：Cu：27％、Ag：27％、Zn：10％、Al：10％、Ni：15％、Sn：3％、Si：3％、Bi：3％、Sb：1％、Re：1％，所述各组分化合形成竖状晶体合金。
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2022
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