CN116970896B - 一种提高Ni-Cr电热合金产品预氧化效果的方法 - Google Patents
一种提高Ni-Cr电热合金产品预氧化效果的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116970896B CN116970896B CN202311227264.6A CN202311227264A CN116970896B CN 116970896 B CN116970896 B CN 116970896B CN 202311227264 A CN202311227264 A CN 202311227264A CN 116970896 B CN116970896 B CN 116970896B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- electrothermal alloy
- alloy product
- oxidation
- treatment
- 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.)
- Active
Links
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 126
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 122
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 109
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 106
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 81
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000005554 pickling Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 67
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 21
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 17
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical group [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 16
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 4
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 238000005517 mercerization Methods 0.000 description 4
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 4
- 238000010622 cold drawing Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 3
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 3
- 229910002060 Fe-Cr-Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019589 Cr—Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000005502 peroxidation Methods 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/02—Pretreatment of the material to be coated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/10—Oxidising
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种提高Ni‑Cr电热合金产品预氧化效果的方法，属于金属材料加工领域。方法包括以下步骤：步骤1：对Ni‑Cr电热合金产品进行浸碱处理；步骤2：对经过浸碱处理的Ni‑Cr电热合金产品进行酸洗；步骤3：对经过酸洗的Ni‑Cr电热合金产品进行烘干和预氧化处理，其中，预氧化处理温度基于Ni‑Cr电热合金产品的使用温度来确定，预氧化处理时间基于预氧化处理温度来确定。本发明提供的方法能够进一步提升Ni‑Cr电热合金产品表面形成氧化膜的均匀性和致密性，能够有效抑制产品在使用过程中的氧化失效速率，进而显著提升Ni‑Cr电热合金产品使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于金属材料加工领域，具体涉及一种提高Ni-Cr电热合金产品预氧化效果的方法。
背景技术
电热合金是一种利用材料电阻产生焦耳热使电能转换为热能的功能性合金材料，按照化学成分可分为Ni-Cr系、Ni-Cr-Fe系和Fe-Cr-Al系合金三大类。其中，Ni-Cr系电热合金是一种常用的中温高稳定性的电热合金，其使用温度主要在800-1200℃。其具有高温强度高、无高温脆性、电阻性能稳定等诸多优点，常用于制备大功率工业电炉或高端精密装备用加热器件。
由于Ni-Cr系列电热合金需要长期在高温条件下服役，材料表面在使用前或使用初期形成的氧化膜会抑制空气中的氧与材料内部的合金元素相结合，起到降低电热合金材料氧化失效速率的作用。因此，电热合金材料表面氧化膜的致密度和均匀度会直接影响产品的使用寿命。而和Fe-Cr-Al系列电热合金不同的是，Ni-Cr系列电热合金中含有的Al元素含量较低，不能形成致密的Al2O3氧化膜。Ni-Cr系列电热合金氧化膜主要由Cr2O3和NiO组成，这种氧化膜在用户的日常使用中难以达到致密且均匀的效果。因此，在制造成最终产品前，对Ni-Cr电热合金产品的预氧化处理方法的突破对提升产品的使用寿命具有极为重要的作用。
鉴于此，现有技术有待改进。
发明内容
本发明的主要目的是针对现有生产技术的不足，提供一种提高Ni-Cr电热合金产品预氧化效果的方法。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
根据本发明，提供了一种提高Ni-Cr电热合金产品预氧化效果的方法，其包括以下步骤：
步骤1：对Ni-Cr电热合金产品进行浸碱处理；
步骤2：对经过浸碱处理的Ni-Cr电热合金产品进行酸洗；
步骤3：对经过酸洗的Ni-Cr电热合金产品进行烘干和预氧化处理，其中，预氧化处理温度基于Ni-Cr电热合金产品的使用温度来确定，预氧化处理时间基于预氧化处理温度来确定。
根据本发明的一些实施例，步骤1中，浸碱处理使用的碱性溶液为NaOH溶液、KMnO4溶液、KOH溶液中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，步骤1中，浸碱处理时间为1~2h。
根据本发明的一些实施例，步骤2中，酸洗使用的酸性溶液为H2SO4、NaNO3、NaCl的混合溶液。
根据本发明的一些实施例，步骤2中，酸洗温度为50~80℃，酸洗时间为8~15分钟。
根据本发明的一些实施例，步骤3中，烘干温度不高于150℃。
根据本发明的一些实施例，步骤3中，预氧化处理温度基于Ni-Cr电热合金产品的使用温度来确定包括：当使用温度不高于960℃时，预氧化处理温度设置为1010℃；当使用温度高于960℃但不高于1150℃时，预氧化处理温度设置为高于使用温度30~70℃；当使用温度高于1150℃时，预氧化处理温度设置为1200℃。
根据本发明的一些实施例，步骤3中，预氧化处理时间基于预氧化处理温度来确定包括：当预氧化处理温度不高于1080℃时，预氧化处理时间设置为6~8小时；当预氧化处理温度高于1080℃时，预氧化处理时间设置为3~6小时。
根据本发明的一些实施例，步骤3中，预氧化处理采用分段式阶梯加热方式进行。
根据本发明的一些实施例，步骤3中，预氧化处理采用三段式阶梯加热方式进行：第一阶段加热速率不高于100℃/h，加热温度控制在600~640℃之间，保温1h；第二阶段加热速率不高于180℃/h，加热温度控制在900~960℃之间，保温1h；第三阶段加热速率不高于150℃/h，继续升温至预氧化处理温度。
采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果中的至少一项：
本发明的方案中，通过对Ni-Cr电热合金产品进行浸碱处理和酸洗，可以有效清除Ni-Cr电热合金产品制备过程中表面形成的薄且不均匀甚至还可能还存在裂纹或其他损伤的氧化膜，具体地，通过前期的浸碱处理可以使氧化层变得疏松，通过后期的酸洗可以进一步去除氧化层；通过对Ni-Cr电热合金产品进行预氧化处理，可以在Ni-Cr电热合金产品表面上重新形成一层平整且致密的氧化膜；通过基于Ni-Cr电热合金产品的使用温度来确定预氧化处理温度并且基于预氧化处理温度来确定预氧化处理时间，便于进行充分氧化，建立更为致密的氧化膜，保障在正常使用过程中起到良好的保护作用。
本发明采用一种“浸碱+酸洗+预氧化热处理”的先进预氧化处理方法制备出了高品质Ni-Cr电热合金产品的预氧化产品。所述方法能够进一步提升Ni-Cr系列电热合金产品表面形成氧化膜的均匀性和致密性，能够有效抑制产品在使用过程中的氧化失效速率，进而显著提升Ni-Cr电热合金产品使用寿命，具有较好的应用前景。
附图说明
图1为本发明提供的提高Ni-Cr电热合金产品预氧化效果的方法的流程图；
图2为实施例1形成的预氧化良好的氧化膜的金相图；
图3为图2方框部分的局部放大图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施例，对本发明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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
根据需要，本发明说明书中公开了本发明的具体实施例；然而，应当理解在此公开的实施例仅为可通过多种、可替代形式实施的本发明的示例。在下文的描述中，在构想的多个实施例中描述了多个操作参数和部件。这些具体的参数和部件在本说明书中仅作为示例而并不意味着限定。
根据本发明，提供了一种提高Ni-Cr电热合金产品预氧化效果的方法。如图1所示，该方法包括以下步骤：S1：对Ni-Cr电热合金产品进行浸碱处理；S2：对经过浸碱处理的Ni-Cr电热合金产品进行酸洗；S3：对经过酸洗的Ni-Cr电热合金产品进行烘干和预氧化处理，其中，预氧化处理温度基于Ni-Cr电热合金产品的使用温度来确定，预氧化处理时间基于预氧化处理温度来确定。
本发明中提及的“预氧化”主要指Ni-Cr电热合金产品在使用前帮助其形成致密、均匀氧化膜的操作。
本发明中提及的Ni-Cr电热合金产品可以采用以下方式制备：采用真空感应熔炼（或电炉+炉外精炼）+电渣重熔+锻造开坯+热轧制备的Cr20Ni80或Cr30Ni70系列电热合金丝材或带材，根据用户的需求对Cr20Ni80或Cr30Ni70系列电热合金丝材或带材经过冷拉拔或冷轧制备出目标产品的尺寸，然后经固溶热处理处理消除冷加工应力，然后加工成不同形状的电热合金产品。当然，本发明的方法不对Ni-Cr电热合金产品的制备工艺以及具体型号进行限制，Ni-Cr电热合金产品可以采用不同于上述工艺的其他工艺制备而成，Ni-Cr电热合金产品可以是不同于上述型号的其他型号的Ni-Cr电热合金产品。
本发明的步骤S1中，对Ni-Cr电热合金产品进行浸碱处理，旨在辅助清除Ni-Cr电热合金产品制备过程中表面形成的薄且不均匀甚至还可能还存在裂纹或其他损伤的氧化膜。具体地，由于Ni-Cr电热合金在固溶热处理过程中会在表面形成较薄的一层氧化膜，在将Ni-Cr电热合金丝材或带材加工成电热合金元件的过程中经受弯曲变形作用，电热合金元件表面的氧化膜薄而不均匀，可能还存在有裂纹或其他损伤。这种氧化膜是不能起到良好的保护作用的，在预氧化处理前需要进行清除。清除过程应首先对Ni-Cr电热合金产品进行浸碱处理。浸碱处理的主要目的是为了是氧化层变成疏松。浸碱处理过程是将电热合金盘条浸入碱性溶液，使溶液中的组分与氧化层进行反应，常用的碱性溶液组分为：KMnO4（50~80g/L）、KOH（60~90g/L）、其余为水。浸碱处理时间控制在1~2h。具体地，浸碱处理时间可以设置为1h、1.5h、2h或其间的任何值。
本发明的步骤S2中，对经过浸碱处理的Ni-Cr电热合金产品进行酸洗，旨在辅助进一步清除Ni-Cr电热合金产品表面的氧化膜。Ni-Cr电热合金丝材或带材经过浸碱处理后，表面的氧化膜仍未完全去除，必须通过酸洗进一步去除。在一些实施例中，Ni-Cr电热合金酸洗过程所用的酸性溶液组成为：H2SO4（100~160mL/L）、NaNO3（30~60g/L）、NaCl（30~50g/L）、其余为水。该组成的酸性溶液具有良好的氧化层溶解能力，且由于添加一定比例的NaCl作为缓蚀剂，可以降低对金属基体的侵蚀，在具有良好的酸洗效果的同时具有较好的基体保护作用。酸洗温度控制在50~80℃为宜，酸洗时间应严格控制在8~15分钟，以防过酸洗。具体地，酸洗温度可以设置为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃或其间的任何值，酸洗时间可以设置为8分钟、9分钟、10分钟、11分钟、12分钟、13分钟、14分钟、15分钟或其间的任何值。
本发明的步骤S3中，对经过酸洗的Ni-Cr电热合金产品先进行烘干，然后再进行预氧化处理，烘干处理旨在防止酸洗溶液在产品表面残留，预防在转运或存储期间对产品表面造成二次腐蚀。在一些实施例中，对酸洗之后的Ni-Cr电热合金丝材或带材进行不高于150℃的低温烘干，以便于快速达到烘干效果。预氧化处理关键在于预氧化处理温度、时间以及加热方式。对Ni-Cr电热合金丝材或带材进行预氧化时，预氧化处理温度应根据不同使用温度进行确定以便于建立更为致密的氧化膜进而保障在正常使用过程中起到良好的保护作用：①对于使用温度T使≤960℃的产品，预氧化处理温度T预=1010℃；②对于使用温度960℃＜T使≤1150℃的产品，预氧化处理温度T预=T使+30~70℃；③对于使用温度T使＞1150℃的产品，预氧化处理温度为T预=1200℃。预氧化温度必须高于正常使用温度约50℃，这样才能在产品正式启用前建立良好的氧化膜，进而起到降低正常使用过程中材料氧化速率的效果。Ni-Cr电热合金产品表面主要形成以Cr2O3和NiO为主的氧化膜，该类氧化膜达到的致密层厚度应不低于30μm才能起到良好的保护作用，因此，产品的预氧化温度应不低于1010℃。由于Ni-Cr电热合金材料特性，超过1200℃时，材料的氧化速率将明显加快，因此该类材料加热温度应不高于1200℃。
预氧化处理时间（也即预氧化保温时间）也应根据预氧化处理温度进行匹配：①预氧化处理温度T预≤1080℃时，预氧化处理时间为6~8小时（具体地，可以为6小时、6.5小时、7小时、7.5小时、8小时或其间的任何值）；②预氧化处理温度T预＞1080℃时，预氧化处理时间为3~6小时（具体地，可以为3小时、3.5小时、4小时、4.5小时、5小时、5.5小时、6小时或其间的任何值）。为保证形成的致密氧化膜具有足够的保护厚度，预氧化处理温度T预≤1080℃时，预氧化时间不低于6h可形成30~70μm的氧化膜，可起到较好的保护效果，预氧化处理温度T预＞1080℃时，应适当降低预氧化时间，以防止高温过程中过氧化。
预氧化处理时，加热方式应采用阶梯缓慢加热方式进行，以使产品表面的氧化膜形成更为均匀。加热过程进行分段设置，例如，分三段设置，第一阶段加热速率不高于100℃/h，加热温度控制在600~640℃之间，保温1h；第二阶段加热速率不高于180℃/h，加热温度控制在900~960℃之间，保温1h；第三阶段加热速率不高于150℃/h，继续升温至目标温度T预进行保温，保温时间按上述的工艺参数确定。预氧化过程中，第一阶段充分缓慢的加热速率可以使产品温度充分均匀，降低内外温差，同时可以促使产品表面初始阶段形成的氧化物细小均匀；第二阶段在中温区适当加快升温速率，可以使产品上形成的氧化层快速覆盖全部表面，以保障样品表面形成的氧化膜具有足够的完整性，第三阶段适当降低升温速率，以便于氧化膜逐渐增厚，提升氧化膜的致密性。保温完成随炉冷却。待冷却至室温，即可包装入库。
本发明的方法适用于直径φ≥3mm的Ni-Cr电热合金丝材或厚度D≥2mm的Ni-Cr电热合金带材及其对应电热元件产品。
综上，本发明率先采用一种“浸碱+酸洗+预氧化热处理”的先进预氧化处理方法用于制备高品质Ni-Cr电热合金丝材或带材的预氧化产品。工艺具有良好的创新性：①预氧化处理采用独特的阶梯缓慢加热方式进行加热，阶梯缓慢加热方式可以使产品表面的氧化膜形成更为均匀；②预氧化处理温度根据产品正常使用温度确定，可以进行充分氧化，建立更为致密的氧化膜，保障在正常使用过程中起到良好的保护作用。预氧化较好的丝材或带材产品表面呈现墨绿色，表面氧化膜较为平整且致密。可以在正常使用过程中起到阻止材料进一步氧化的作用，进而显著提升Ni-Cr电热合金产品使用寿命。
本发明明确了Ni-Cr电热合金丝材或带材产品的浸碱、酸洗、预氧化热处理等工艺参数或控制标准，可以在实现效果提升的基础上，最大限度的保证控制工艺的稳定性，以实现产品质量的稳定性。
下面通过具体的实施例对本发明进行具体的说明。
实施例1：
按照如下方法进行实施Ni-Cr电热合金的预氧化处理：
1、电热合金产品制备：采用真空感应熔炼+电渣重熔+锻造开坯+热轧制备的Cr20Ni80电热合金丝材，根据用户的需求对Cr20Ni80电热合金丝材经过冷拉拔制备出直径φ6mm丝材，丝材相关要求满足国家标准GB/T1234-2012的要求。然后经固溶热处理处理消除冷加工应力，然后加工成弹簧型的电热合金产品。
2、浸碱：由于Cr20Ni80电热合金丝材在固溶热处理过程中会在表面形成了较薄的一层氧化膜，在加工成电热合金元件的过程中经受弯曲变形作用，电热元件表面的氧化膜薄而不均匀，可能还存在有裂纹或其他损伤。这种氧化膜是不能起到良好的保护作用的，在预氧化处理前需要进行清除。清除过程应首先对Cr20Ni80电热合金产品进行浸碱处理。浸碱处理的主要目的是为了是氧化层变成疏松。浸碱处理过程是将电热合金盘条浸入碱性溶液，使溶液中的组分与氧化层进行反应，常用的碱性溶液组分为：KMnO4（60g/L）、KOH（70g/L）、其余为水。浸碱处理时间控制在1.5h。
3、酸洗：Ni-Cr电热合金经过浸碱处理后，表面的氧化膜仍未完全去除，必须通过酸洗进一步去除。Ni-Cr电热合金酸洗过程所用的酸性溶液组成为：H2SO4（140mL/L）、NaNO3（40g/L）、NaCl（40g/L）、其余为水。酸洗温度控制在60±10℃为宜，酸洗时间应严格控制在10分钟。
4、预氧化热处理：对酸洗之后的Ni-Cr电热合金产品进行120℃左右的低温烘干，烘干之后即可进行预氧化处理。本批次产品使用温度最高为1020℃，预氧化温度根据条件②（对于使用温度960℃＜T使≤1150℃的产品，预氧化温度T预=T使+30~70℃）确定；确定采用的预氧化温度为1060℃。预氧化保温时间根据条件①（预氧化温度T预≤1080℃时，预氧化保温时间为6~8小时）确定；确定为6.5h。预氧化时，加热方式采用阶梯缓慢加热方式进行：加热过程进行分段设置，第一阶段加热速率设置为100℃/h，加热温度控制在620±10℃，保温1h；第二阶段加热速率为150℃/h，加热温度控制在950±10℃之间，保温1h；第三阶段加热速率为120℃/h，继续升温至目标温度1060±10℃，保温6.5h，保温完成随炉冷却。待冷却至室温，即可包装入库。
本实施案例中，得到的Cr20Ni80电热合金产品表面质量高，预氧化后材料表面呈现墨绿色，且表面较为均匀光滑（请参见附图2和附图3），说明预氧化效果良好。实际氧化膜厚度约50μm左右，氧化膜致密均匀。经预氧化后，产品使用寿命较原有水平提升约20%。
实施例2：
按照如下方法进行实施Ni-Cr电热合金的预氧化处理：
1、电热合金产品制备：采用真空感应熔炼+电渣重熔+锻造开坯+热轧制备的Cr30Ni70电热合金带材，根据用户的需求对Cr20Ni80电热合金带材经过冷轧制备出厚度3mm，宽度30mm的带材，带材相关要求满足国家标准GB/T1234-2012的要求。然后经固溶热处理处理消除冷加工应力，然后加工成波浪型的电热合金产品。
2、浸碱：由于Cr30Ni70电热合金带材在固溶热处理过程中会在表面形成了较薄的一层氧化膜，在加工成电热合金元件的过程中经受弯曲变形作用，电热元件表面的氧化膜薄而不均匀，可能还存在有裂纹或其他损伤。这种氧化膜是不能起到良好的保护作用的，在预氧化处理前需要进行清除。清除过程应首先对Cr30Ni70电热合金产品进行浸碱处理。浸碱处理的主要目的是为了是氧化层变成疏松。浸碱处理过程是将电热合金盘条浸入碱性溶液，使溶液中的组分与氧化层进行反应，常用的碱性溶液组分为：KMnO4（60g/L）、KOH（70g/L）、其余为水。浸碱处理时间控制在1.5h。
3、酸洗：Cr30Ni70电热合金经过浸碱处理后，表面的氧化膜仍未完全去除，必须通过酸洗进一步去除。Cr30Ni70电热合金酸洗过程所用的酸性溶液组成为：H2SO4（120mL/L）、NaNO3（40g/L）、NaCl（35g/L）、其余为水。酸洗温度控制在60±10℃为宜，酸洗时间应严格控制在10分钟。
4、预氧化热处理：对酸洗之后的Ni-Cr电热合金产品进行120℃左右的低温烘干，烘干之后即可进行预氧化处理。本批次产品使用温度最高为920℃，预氧化温度根据条件①（对于使用温度T使≤960℃的产品，预氧化温度T预=1010℃）确定；确定采用的预氧化温度为1010℃。预氧化保温时间根据条件①（预氧化温度T预≤1080℃时，预氧化保温时间为6~8小时）确定；确定为7h。预氧化时，加热方式采用阶梯缓慢加热方式进行：加热过程进行分段设置，第一阶段加热速率设置为100℃/h，加热温度控制在620±10℃，保温1h；第二阶段加热速率为150℃/h，加热温度控制在950±10℃之间，保温1h；第三阶段加热速率为120℃/h，继续升温至目标温度1010±10℃，保温7h，保温完成随炉冷却。待冷却至室温，即可包装入库。
本实施案例中，得到的Cr30Ni70电热合金产品表面质量高，预氧化后材料表面呈现墨绿色，且表面较为均匀光滑，说明预氧化效果良好。实际氧化膜厚度约40μm左右，氧化膜致密均匀。经预氧化后，产品使用寿命较原有水平提升约15%。
实施例3：
按照如下方法进行实施Ni-Cr电热合金的预氧化处理：
1、电热合金产品制备：采用真空感应熔炼+电渣重熔+锻造开坯+热轧制备的Cr20Ni80电热合金丝材，根据用户的需求对Cr20Ni80电热合金丝材经过冷拉拔制备出直径φ10mm丝材，丝材相关要求满足国家标准GB/T1234-2012的要求。然后经固溶热处理处理消除冷加工应力，然后加工成弹簧型的电热合金产品。
2、浸碱：由于Cr20Ni80电热合金丝材在固溶热处理过程中会在表面形成了较薄的一层氧化膜，在加工成电热合金元件的过程中经受弯曲变形作用，电热元件表面的氧化膜薄而不均匀，可能还存在有裂纹或其他损伤。这种氧化膜是不能起到良好的保护作用的，在预氧化处理前需要进行清除。清除过程应首先对Cr20Ni80电热合金产品进行浸碱处理。浸碱处理的主要目的是为了是氧化层变成疏松。浸碱处理过程是将电热合金盘条浸入碱性溶液，使溶液中的组分与氧化层进行反应，常用的碱性溶液组分为：KMnO4（60g/L）、KOH（70g/L）、其余为水。浸碱处理时间控制在1.5h。
3、酸洗：Ni-Cr电热合金经过浸碱处理后，表面的氧化膜仍未完全去除，必须通过酸洗进一步去除。Ni-Cr电热合金酸洗过程所用的酸性溶液组成为：H2SO4（140mL/L）、NaNO3（40g/L）、NaCl（40g/L）、其余为水。酸洗温度控制在60±10℃为宜，酸洗时间应严格控制在10分钟。
4、预氧化热处理：对酸洗之后的Ni-Cr电热合金产品进行120℃左右的低温烘干，烘干之后即可进行预氧化处理。本批次产品使用温度最高为1160℃，预氧化温度根据条件③（对于使用温度T使＞1150℃的产品，预氧化处理温度为T预=1200℃）确定；确定采用的预氧化温度为1200℃。预氧化保温时间根据条件②（预氧化处理温度T预＞1080℃时，预氧化处理时间为3~6小时）确定；确定为4h。预氧化时，加热方式采用阶梯缓慢加热方式进行：加热过程进行分段设置，第一阶段加热速率设置为100℃/h，加热温度控制在620±10℃，保温1h；第二阶段加热速率为150℃/h，加热温度控制在950±10℃之间，保温1h；第三阶段加热速率为120℃/h，继续升温至目标温度1200℃，保温4h，保温完成随炉冷却。待冷却至室温，即可包装入库。
本实施案例中，得到的Cr20Ni80电热合金产品表面质量高，预氧化后材料表面呈现墨绿色，且表面较为均匀光滑，说明预氧化效果良好。实际氧化膜厚度约45μm左右，氧化膜致密均匀。经预氧化后，产品使用寿命较原有水平提升约22%。
Claims (8)
1.一种提高Ni-Cr电热合金产品预氧化效果的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：对Ni-Cr电热合金产品进行浸碱处理；
步骤2：对经过浸碱处理的Ni-Cr电热合金产品进行酸洗；
步骤3：对经过酸洗的Ni-Cr电热合金产品进行烘干和预氧化处理，其中，预氧化处理温度基于Ni-Cr电热合金产品的使用温度来确定，预氧化处理时间基于预氧化处理温度来确定，当使用温度不高于960℃时，预氧化处理温度设置为1010℃；当使用温度高于960℃但不高于1150℃时，预氧化处理温度设置为高于使用温度30~70℃；当使用温度高于1150℃时，预氧化处理温度设置为1200℃；当预氧化处理温度不高于1080℃时，预氧化处理时间设置为6~8小时；当预氧化处理温度高于1080℃时，预氧化处理时间设置为3~6小时。
2.根据权利要求1所述的提高Ni-Cr电热合金产品预氧化效果的方法，其特征在于，步骤1中，浸碱处理使用的碱性溶液为NaOH溶液、KMnO4溶液、KOH溶液中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的提高Ni-Cr电热合金产品预氧化效果的方法，其特征在于，步骤1中，浸碱处理时间为1~2h。
4.根据权利要求1所述的提高Ni-Cr电热合金产品预氧化效果的方法，其特征在于，步骤2中，酸洗使用的酸性溶液为H2SO4、NaNO3、NaCl的混合溶液。
5.根据权利要求1或4所述的提高Ni-Cr电热合金产品预氧化效果的方法，其特征在于，步骤2中，酸洗温度为50~80℃，酸洗时间为8~15分钟。
6.根据权利要求1所述的提高Ni-Cr电热合金产品预氧化效果的方法，其特征在于，步骤3中，烘干温度不高于150℃。
7.根据权利要求1所述的提高Ni-Cr电热合金产品预氧化效果的方法，其特征在于，步骤3中，预氧化处理采用分段式阶梯加热方式进行。
8.根据权利要求7所述的提高Ni-Cr电热合金产品预氧化效果的方法，其特征在于，步骤3中，预氧化处理采用三段式阶梯加热方式进行：
第一阶段加热速率不高于100℃/h，加热温度控制在600~640℃之间，保温1h；
第二阶段加热速率不高于180℃/h，加热温度控制在900~960℃之间，保温1h；
第三阶段加热速率不高于150℃/h，继续升温至预氧化处理温度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311227264.6A CN116970896B (zh) | 2023-09-22 | 2023-09-22 | 一种提高Ni-Cr电热合金产品预氧化效果的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311227264.6A CN116970896B (zh) | 2023-09-22 | 2023-09-22 | 一种提高Ni-Cr电热合金产品预氧化效果的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116970896A CN116970896A (zh) | 2023-10-31 |
| CN116970896B true CN116970896B (zh) | 2024-02-02 |
Family
ID=88476999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311227264.6A Active CN116970896B (zh) | 2023-09-22 | 2023-09-22 | 一种提高Ni-Cr电热合金产品预氧化效果的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116970896B (zh) |
Citations (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE68921759D1 (de) * | 1989-12-05 | 1995-04-20 | Kanto Kasei Co | Verfahren zur Elektroplattierung von glänzendem Kupfer-Nickel-Chrom mit ausgezeichnetem Korrosionswiderstand und nach dem Verfahren erhaltene Plattierungsschicht. |
| CN1652639A (zh) * | 2005-01-18 | 2005-08-10 | 柯炳金 | 电热丝绝缘处理方法 |
| JP2005298934A (ja) * | 2004-04-14 | 2005-10-27 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 被膜形成方法 |
| CN102953106A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-03-06 | 无锡常安通用金属制品有限公司 | 一种用于金属表面的保护层及其制备 |
| CN103184459A (zh) * | 2013-04-12 | 2013-07-03 | 太原钢铁(集团)有限公司 | 一种去除热轧耐蚀合金氧化皮的酸洗液及其酸洗方法 |
| CN104513929A (zh) * | 2013-09-29 | 2015-04-15 | 上海埃鲁秘工业炉制造有限公司 | 一种电阻丝合金及其预氧化处理方法 |
| CN107313047A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-11-03 | 安徽凯密克企业管理咨询有限公司 | 一种汽车零部件的防氧化处理工艺 |
| CN109451605A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-03-08 | 温州科博达汽车部件有限公司 | 预热器电热带的表面处理方法 |
| CN111088447A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-05-01 | 青海大学 | 用于熔融氯化盐中的预氧化Ni-Fe-Al系合金及预氧化工艺 |
| CN111101024A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-05-05 | 江阴神辉电工材料有限公司 | 一种节能型镍基合金加热线及其生产工艺 |
| CN111876801A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-11-03 | 南昌航空大学 | 一种无裂纹Ni-Cr合金镀层及其制备方法和应用 |
| CN112064043A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-12-11 | 北京首钢吉泰安新材料有限公司 | 一种去除铁铬铝盘条表面氧化膜的方法和加热容器 |
| CN112322941A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-02-05 | 常熟市梅李合金材料有限公司 | 一种耐蚀镍铬电热合金及其生产工艺 |
| CN112323099A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-02-05 | 东北大学 | 一种镍铬合金表面制备有抗氧化耐腐蚀涂层的惰性阳极 |
| CN112575249A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-03-30 | 江苏新核合金科技有限公司 | 一种电热合金材料及其制备方法 |
| CN112593236A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-04-02 | 常熟市电热合金材料厂有限公司 | 一种电热合金丝的酸洗液及酸洗方法 |
| CN112645483A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-04-13 | 常熟市电热合金材料厂有限公司 | 一种电热合金丝酸洗产生的废酸液的回收处理系统及方法 |
| CN114058906A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-02-18 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 大规格Ni-Cr电热合金坯料及热加工方法 |
| CN115369415A (zh) * | 2022-08-19 | 2022-11-22 | 北京首钢吉泰安新材料有限公司 | 一种去除铁铬铝表面氧化皮的方法及装置 |
| CN115572964A (zh) * | 2022-11-21 | 2023-01-06 | 河北宇天材料科技有限公司 | 一种铝合金腔体导电氧化处理方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2733237A1 (en) * | 2011-01-05 | 2014-05-21 | Ecolab USA Inc. | Acid cleaning and corrosion inhibiting compositions comprising a blend of nitric and sulfuric acid |
-
2023
- 2023-09-22 CN CN202311227264.6A patent/CN116970896B/zh active Active
Patent Citations (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE68921759D1 (de) * | 1989-12-05 | 1995-04-20 | Kanto Kasei Co | Verfahren zur Elektroplattierung von glänzendem Kupfer-Nickel-Chrom mit ausgezeichnetem Korrosionswiderstand und nach dem Verfahren erhaltene Plattierungsschicht. |
| JP2005298934A (ja) * | 2004-04-14 | 2005-10-27 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 被膜形成方法 |
| CN1652639A (zh) * | 2005-01-18 | 2005-08-10 | 柯炳金 | 电热丝绝缘处理方法 |
| CN102953106A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-03-06 | 无锡常安通用金属制品有限公司 | 一种用于金属表面的保护层及其制备 |
| CN103184459A (zh) * | 2013-04-12 | 2013-07-03 | 太原钢铁(集团)有限公司 | 一种去除热轧耐蚀合金氧化皮的酸洗液及其酸洗方法 |
| CN104513929A (zh) * | 2013-09-29 | 2015-04-15 | 上海埃鲁秘工业炉制造有限公司 | 一种电阻丝合金及其预氧化处理方法 |
| CN107313047A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-11-03 | 安徽凯密克企业管理咨询有限公司 | 一种汽车零部件的防氧化处理工艺 |
| CN109451605A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-03-08 | 温州科博达汽车部件有限公司 | 预热器电热带的表面处理方法 |
| CN111101024A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-05-05 | 江阴神辉电工材料有限公司 | 一种节能型镍基合金加热线及其生产工艺 |
| CN111088447A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-05-01 | 青海大学 | 用于熔融氯化盐中的预氧化Ni-Fe-Al系合金及预氧化工艺 |
| CN111876801A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-11-03 | 南昌航空大学 | 一种无裂纹Ni-Cr合金镀层及其制备方法和应用 |
| CN112064043A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-12-11 | 北京首钢吉泰安新材料有限公司 | 一种去除铁铬铝盘条表面氧化膜的方法和加热容器 |
| CN112575249A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-03-30 | 江苏新核合金科技有限公司 | 一种电热合金材料及其制备方法 |
| CN112593236A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-04-02 | 常熟市电热合金材料厂有限公司 | 一种电热合金丝的酸洗液及酸洗方法 |
| CN112645483A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-04-13 | 常熟市电热合金材料厂有限公司 | 一种电热合金丝酸洗产生的废酸液的回收处理系统及方法 |
| CN112323099A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-02-05 | 东北大学 | 一种镍铬合金表面制备有抗氧化耐腐蚀涂层的惰性阳极 |
| CN112322941A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-02-05 | 常熟市梅李合金材料有限公司 | 一种耐蚀镍铬电热合金及其生产工艺 |
| CN114058906A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-02-18 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 大规格Ni-Cr电热合金坯料及热加工方法 |
| CN115369415A (zh) * | 2022-08-19 | 2022-11-22 | 北京首钢吉泰安新材料有限公司 | 一种去除铁铬铝表面氧化皮的方法及装置 |
| CN115572964A (zh) * | 2022-11-21 | 2023-01-06 | 河北宇天材料科技有限公司 | 一种铝合金腔体导电氧化处理方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 赵丹等.《钢铁表面化学镀镍技术》.冶金工业出版社,2017,(第1版),第39页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116970896A (zh) | 2023-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7731893B2 (en) | Method for making anodes for electrolytic capacitor with high volumetric efficiency | |
| CN106011538B (zh) | 一种控制晶粒等轴化提高Ti20Zr6.5Al4V合金塑性的方法 | |
| JPS58151478A (ja) | 金属およびセラミツク製品製造炉の炉用金具の製造方法 | |
| CN104630699A (zh) | 一种在铌合金材料表面制备抗氧化涂层的方法 | |
| WO2021046927A1 (zh) | 一种含微量稀土元素的镍铼合金旋转管状靶材及制备方法 | |
| CN108436074A (zh) | 钽钨合金箔材制备方法及钽钨合金箔材 | |
| CN104630722A (zh) | 一种在钽合金材料表面制备抗氧化涂层的方法 | |
| CN112458416A (zh) | 一种磁控溅射法制备五元高熵合金尖晶石涂层的方法 | |
| CN116970896B (zh) | 一种提高Ni-Cr电热合金产品预氧化效果的方法 | |
| CN106757275B (zh) | 一种钛合金电化学氧化后低温玻璃封接工艺 | |
| CN104513929B (zh) | 一种电阻丝合金及其预氧化处理方法 | |
| US4430055A (en) | Semi-continuous vacuum heat-treating furnace, and its operation process | |
| CN110904397B (zh) | 一种电解电容器用高压阳极铝箔的多级退火工艺 | |
| CN102330008A (zh) | 一种银氧化锌电触头的制备方法 | |
| CN101724799A (zh) | 钛及钛合金带材及型材除油退火工艺 | |
| CN103509916A (zh) | 一种非晶合金铁芯的真空退火方法 | |
| CN115928036A (zh) | 一种磁控溅射法制备四元中熵合金尖晶石涂层的方法 | |
| CN104152828B (zh) | 一种冷轧工业纯钛卷的真空退火工艺 | |
| CN104152831A (zh) | 一种冷轧工业纯钛卷的真空退火方法 | |
| CN110723751B (zh) | 一种利用废旧二硅化钼涂层制备三氧化钼的方法 | |
| CN105861984A (zh) | 一种炭/炭复合材料表面耐高温氧化涂层的制备方法 | |
| CN116891955A (zh) | 一种Ni-Cr电热合金热轧盘条的冷加工及其热处理方法 | |
| CN111411277A (zh) | 一种提高镁抗氧化能力的方法及镁钙合金 | |
| CN112080627A (zh) | GCr15轴承钢丝井式退火炉再结晶退火工艺 | |
| CN104152832A (zh) | 冷轧工业纯钛卷的真空退火工艺 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |