耐腐蝕復合金屬材料的制備與催化性能研究

任顯赟

（晉中師范高等?？茖W校，山西 晉中 030600）

金屬材料在目前市場中的多個領域中均有運用，具有100%的金屬成分構成，但是在實際的運用過程中容易受到外界因素例如風、雨、雪等侵蝕，而出現誘蝕現象，因此高溫耐腐蝕復合金屬材料成為一項重要的研究課題，具有重要的研究以及運用價值。

1 合金與復合材料的異同點

（1）合金成分。合金包括兩種或兩種以上金屬材料或金屬與非金屬，鋁加入其它元素如：Cu、Mg、Si、Zn、Li，采用融合的生產工藝，主要運用在鋁合金建筑業、容器和包裝業、交通運輸以及電子行業、飛機構件等領域之中。

（2）復合材料。復合材料為兩種或兩種以上不同材料。包括玻璃鋼與碳纖維等形式，碳纖維包括玻璃纖維與合成樹脂，碳纖維包括合成樹脂與碳纖維，采用特殊的加工方式，主要運用在船體、汽車車身、排水管道、紡織、機械、化工機械、宇宙工業等領域之中。

2 形形色色的耐腐蝕金屬材料

（1）運用鈦材生產耐腐蝕復合金屬。鈦材是耐腐蝕復合材料制備過程中可選擇的重要材料之一，具有顯著的耐腐蝕性特征，鈦具有較為顯著的鈍化傾向，能夠在中性水溶液、氧化性溶液以及空氣中生成氧化性保護膜，具有一定的穩定性，即使遭到外界因素的破壞，依然能夠迅速恢復。具有較廣的運用性，在中性介質、氧化性層面具有較為顯著的奶腐蝕性。在將鈦與蒙乃爾合金、Sn、Pb、Cu放置在低濃度非氧化性酸中，蒙乃爾合金、Sn、Pb、Cu會在較短時間內腐蝕，但是鈦依然保持原有的形態。這是由于鈦在與鹽酸接觸過程中，在其表面會產生生新生氫，影響了鈦的氧化膜，會出現鈦的氫脆，這可能與鈦對氫有高度的活性之間有著一定聯系。鈦中具有一定的含鐵量，這在一定程度上影響著介質的腐蝕性，由于鈦材料自身的影響以及焊接過程中鐵滲入焊道等因素的影響，導致焊道中局部具有較高的含鐵量，此時腐蝕作用出現了不均勻的特征。鈦存在于油污表面位置，其中的氧化膜在出現機械損壞狀態下，會使得氫元素滲入進金屬之中，在外界溫度、壓力等因素的誘導下，會促進氫擴散，由此造成氫脆現象。在中等壓力以及溫度下運用鈦時，要求對周圍的環境進行一定控制與管理，避免出現表面鐵污染現象。鈦在使用過程中很少出現孔蝕現象，鈦在抗腐蝕疲勞穩定性上性能較為穩定。鈦具有良好的耐縫隙腐蝕性能，其中Ti-0.2Pd合金、Ti-0.3Mo-0.8Ni合金表現尤為明顯。在容器設備的密封面材料中大量運用了Ti-0.2Pd合金、Ti-0.3Mo-0.8Ni合金，對設備密封面縫隙腐蝕問題具有顯著的改善作用。鈦在三氯化鋁中則具有較高的腐蝕性，這可能與三氯化鋁水解后出現了濃鹽酸具有一定的關系。鈦在各種濃度次氯酸鹽、熱亞氯酸鈉等溶液中均具有較好的穩定性，在漂粉精行業、真空制鹽等領域中均大量運用了鈦。

（2）運用鎳及鎳基合金生產耐腐蝕復合金屬。目前我國鎳及鎳基合金的主要種類有Monel 400、Hastelloy B-2、純鎳N6、Hastelloy B、Hastelloy C-276等，工業用鎳主要由國內自行生產，而鎳基合金則較多地依靠進口。鎳在一定的狀態下能夠轉入鈍態，在一定的溫度條件下其表面會覆蓋一層氧化膜，這使得其多種鹽類水溶液以及水之中較耐腐蝕。在＜17%硫酸、＜15%鹽酸以及部分非氧化性稀酸中，在室溫狀態下具有一定的穩定性，一旦向其添加CuCl2、AgNO3、FeCl2、HgCl2、次氯亞酸鹽等氧化劑，鎳會發生一定程度的腐蝕。在濃度不同的氫氟酸之中，在氧含量較少的情況下，蒙乃爾合金具有良好的耐腐蝕性。同時若溶液之中具有較多的銅鹽、鐵鹽等雜質，以及具有氧化劑、充氣現象，則其耐氫氟酸性能會大大下降。耐氫氟酸腐蝕性能較好的材料包括蒙乃爾合金、銀、鉑等物質。

（3）運用鋯材生產耐腐蝕復合金屬。目前市場中常見的鋯材類型主要有：R60703、R60705、非核用鋯R60702、R60704、R60706。與鎳基合金、不銹鋼、鈦相比，鋯材具有更佳的耐腐蝕性能，在容器與換熱器的制造過程中鋯材的生產工藝性能以及力學性能也較為合適。目前多種強腐蝕設備也逐漸運用鋯材，對設備性能的提升具有顯著作用。

（4）運用鉭材生產耐腐蝕復合金屬。鉭材的化學性質較為穩定，目前在多種領域之中均有運用，常見的包括Ta2、TaNB20、Ta1、TaNb3。在低于150℃下具有很強的抗化學腐蝕能力，在污染較為嚴重的大氣中也具有良好的耐腐蝕性能。鉭不耐含氟離子以及碘化鉀溶液，在濃堿液之中耐腐蝕性較為有限。鉭對切口不敏感，一旦出現腐蝕，多為全面腐蝕現象，不常出現局部類型的腐蝕現象，例如腐蝕破裂以及腐蝕疲勞等現象。因此在襯里材料以及包復中大量運用了鉭，即是運用了其這一性質。

（5）其他材料在耐腐蝕復合金屬中的運用。目前耐腐蝕復合材料中常見的雙相鋼包括標準雙相不銹鋼（2205型）、低級雙相不銹鋼（2304型）、超級雙相不銹鋼（2507型）。鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的運用既能夠達到鐵素體鋼的性質，同時也具有奧氏體鋼的特性。目前在石化、化工、制藥等多個領域之中均運用到了雙相不銹鋼。雙相不銹鋼是介于316L等普通奧氏體鋼與較高合金之間的一種類型，能夠顯著降低運用成本。標準的300系列合金相比，AL-6XN合金具有更為良好的抗壓力縫隙腐蝕、抗縫隙腐蝕、抗點蝕能力，與鎳基合金相比，生產與運用的成本較低。鉬的運用具有比300奧氏體不銹鋼更高的強度，具有顯著的抗氯離子點蝕能力。目前海水、食品以及其他化工環境中均大量運用到了AL-6XN。

3 制備耐腐蝕復合金屬材料

在眾多的金屬體系中，一些特定金屬具有防腐蝕性特征，但是其使用價格要較高，難以在多個領域中進行充分推廣與運用，而金屬復合材料的研究與運用能夠有效彌補這一不足之處[1]。金屬復合材料是由a、b、c等若干金屬在不同的生產工藝下制備的一種新型材料，實現了金屬鍵集結合，實現了單個金屬材料的更加優越的性能。對單個組元的性能進行了有效彌補，實現了對材料的合理利用，是目前材料工程學新的發展方向之一。耐腐蝕復合材料的運用具有顯著優勢，能夠實現基層材料與復層材料之間的合理組合以及最佳配比，以此達到更加良好與穩定的性能。在復合過程中可以結合使用的需要靈活調整所選材料的厚度比，為了降低工程造價，可以適當減少貴重希缺金屬的使用。在運用過程中提升結構的使用應力，并降低結構設計厚度。

4 結語

鈦材、鎳及鎳基合金、鋯材、鉭材等是耐腐蝕復合材料制備過程中選用的重要材料之一。耐腐蝕復合材料在目前多項領域中均有運用，逐漸顯示出重要的運用價值，應當積極加強對此的研究與運用，本文分析了其性質及其運用，通過本文的分析能夠促進對耐腐蝕復合材料的研究。