니켈 기반 합금의 표면 패시베이션 처리 방법
니켈 기반 합금은 기본 재료 (일반적으로 함량이 50%보다 크다)로 니켈을 갖는 열 내성 합금이며, 이는 650-1000 정도의 범위에서 강도 및 우수한 내성 및 가스 부식 저항을 갖는다. 일반적인 니켈 기반 합금에는 모넬 합금, Inconel 합금, Hastelloy 합금 등이 포함됩니다. 니켈 기반 합금은 종종 우수한 부식 저항성으로 인해 항공, 원자로 및 에너지 전환 장비에서 고온 부품의 제조에 사용됩니다. 그러나, 원자로 및 소비 된 연료 재 처리와 같은 일부 산업에서는 강한 불소 제제 (예 : F2, HF)가 도입 될 때 니켈 기반 합금이 여전히 부식되어 합금의 기계적 강도 감소와 같은 문제가 발생합니다.
니켈 기반 합금은 일정 기간 동안 강력한 불소화제 환경에서 사용 된 후 서비스 수명에 도달합니다. 따라서 원자력 산업과 같은 일부 산업에서는 니켈 기반 합금 재료를 지속적으로 교체해야합니다. 현재, 니켈 기반 합금의 부식 기술은 보호를 위해 표면에 "냉동 벽"층을 생산하는 것입니다. 냉동 벽은 특정 구성의 염에 의해 형성된 보호 안감을 지칭한다. 그러나, 동결 벽의 형성 조건은 매우 가혹하고, 내벽과 니켈 기반 합금의 외부 사이의 온도 차이는 엄격하게 제어되어야한다. 니켈 기반 합금을 사용하는 동안 동결 벽의 동적 상태를 유지하기가 어렵습니다.
그러나, 니켈 기반 합금을 강한 형광성 제에 내성화시킬 수있는 수동 기술은 발견되지 않았다.
니켈 기반 합금의 표면 처리 방법
본 발명에 의해 해결되는 기술적 문제는 현재의 니켈 기반 합금이 강한 형광제의 환경에서 부식된다는 결함을 극복하고, 니켈 기반 합금에 대한 표면 패시베이션 처리 방법을 제공하는 것이다. 본 발명에 의해 제공되는 표면 패시베이션 처리 방법을 사용하여, 조밀 한 패시베이션 층이 니켈 기반 합금의 표면에 형성되어, 불소 가스와 같은 강한 부식성 가스에 의해 합금이 부식되는 것을 방지하고, 니켈 기반 합금 재료의 부식 저항성을 향상시키고, 합금의 서비스 수명을 연장시킨다.
따라서, 본 발명은 니켈 기반 합금에 대한 표면 패시베이션 처리 방법을 제공하며, 여기에는 다음 단계가 포함된다 : 니켈 기반 합금을 사전 처리 및 건조시킨 다음 플루오린 아르곤 혼합 가스로 표면 패시베이션 처리를 수행하고; 표면 패시베이션 처리는 4 단계로 나뉩니다.
1 : 니켈 기반 합금을 100도 -150 정도로 가열하고 반응 시스템에서 물을 추가로 제거합니다.
2 : 400도 -500 정도와 같은 니켈 기반 합금을 350도 -550 정도로 계속 가열하여 니켈 기반 합금의 표면이 천천히 통과 층을 생성합니다.
3 : 4H -5 H와 같은 3H -6 h에 대한 두 번째 단계 가열의 끝에서 니켈 기반 합금을 온도에서 유지하고 니켈 기반 합금의 표면에 안정적인 패시베이션 층을 추가로 생성하는 단계;
4 : 니켈 기반 합금을 실온으로 냉각시키고 위의 냉각은 바람직하게는 천연 냉각이므로 형성된 패시베이션 층이 파손되지 않습니다. 상기 표면 패시베이션 처리의 각 단계는 불소-아르곤 혼합 가스를 통과시키는 조건 하에서 수행된다.
본 발명에서, 상기 언급 된 전처리는 일반적으로 ART에서 언급 된 전처리이며, 이는 일반적으로 니켈 기반 합금의 표면에서 불순물의 처리, 바람직하게는 하나 이상의 사포 연마, 산 세정 및 물 세척을위한 것이다; 상기 언급 된 산은 바람직하게는 NaCl 및 HnO3의 혼합 용액; 상기 언급 된 HNO3의 농도는 바람직하게는 0. 5mol\/L ~ 1.5mol\/L,보다 바람직하게는 1mol\/L이고; 상기 언급 된 NaCl의 질량 백분율은 바람직하게는 5%이다.
본 발명에서, 상기 언급 된 건조 방법 및 조건은 ART의 종래의 건조 방법 및 조건을 지칭 할 수있다. 본 발명은 바람직하게는 블라스트 건조 오븐 또는 진공 건조 오븐을 사용하고, 상기 언급 된 건조 온도는 바람직하게는 90도 ~ 110도이며, 위에서 언급 한 건조 시간은 바람직하게는 니켈 기반 합금의 표면에서 물을 청소하기 위해 1H ~ 10H이다.
ART의 상식에 따르면, 본 발명의 표면 패시베이션 처리의 반응 시스템에서, 물 또는 산소와 같은 불소 아르곤 혼합 가스와 반응 할 수있는 불순물은 없을 것이다; 바람직하게는, 표면 패시베이션 처리 전에, 희귀 가스는 ART의 종래의 방법을 참조하여 반응 시스템의 불순물을 제거하기 위해 사용된다; 상기 언급 된 희귀 가스는 ART에 전통적으로 사용되는 희귀 가스이며, 일반적으로 표면 패시베이션 처리 동안 반응하지 않는 가스, 바람직하게는 아르곤입니다.
본 발명에서, 상기 언급 된 불소-아르곤 혼합 가스에서, 불소 가스의 부피 분율은 바람직하게는 10% 내지 20%와 같은 5% 내지 30%이다.
본 발명에서, 상기 언급 된 단계에서, 불소-아르곤 혼합 가스의 유량은 바람직하게는 0 1l\/min to 0. 1l\/min, 0. 다른 단계에서, 불소-아르곤 혼합 가스의 유량은 바람직하게는 0. 0 1L\/min to 0. 위에서 언급 한 3 단계에서, 불소-아르곤 혼합 가스의 유속은 바람직하게는 0. 0 1l\/min to 0. 상기 언급 된 4 단계에서, 불소-아르곤 혼합 가스의 유속은 바람직하게는 0.05L\/분과 같은 0.01L\/분 내지 0.1L\/분이다.
본 발명에 의해 제공되는 니켈 기반 합금의 표면 패배 처리 방법은 반응 탱크, 파이프 및 나사 등과 같은 니켈 기반 합금으로 제조 된 다양한 부분에 적합하지만, 그에 국한되지는 않는다. 본 발명에 의해 제공되는 표면 패시베이션 처리 방법은 또한 다양한 플레이트, 케이블 및 니켈 기반 합금 등과 같은 다양한 형태의 니켈 기반 합금에 적합하다.
예술에서 상식을 위반하지 않으면 서, 위에서 언급 한 선호되는 조건은 임의로 결합되어 본 발명의 바람직한 경우를 얻을 수있다.
본 발명에 사용 된 시약 및 원료는 모두 상업적으로 이용 가능하다.
본 발명의 긍정적이고 점진적 효과는 본 발명에 의해 제공되는 니켈 기반 합금의 표면 패시베이션 처리 방법이 니켈 기반 합금의 표면에 황금 패권 층을 수득하기 위해 선택된다는 것이다. 수동 층은 우수한 접착력을 가지며, 균일하고 밀도가 높으며, 불소 가스 및 실온에서 불소와 같은 고 부식성 가스를 600도까지 견딜 수있어 니켈 기반 합금 재료의 부식성을 증가시켜 니켈 기반 합금 재료의 서비스 수명을 확장시킵니다.
특정 구현 방법
본 발명은 아래의 예에 의해 추가로 설명되어 있지만, 본 발명은 상기 언급 된 예의 범위에 국한되지 않는다. 다음 예에서 특정 조건이 지정되지 않은 실험 방법은 기존의 방법 및 조건에 따라 또는 제품 지침에 따라 선택됩니다.
예
니켈 기반 합금 반응 탱크는 0. 고순도 아르곤을 사용하여 반응기의 가스를 대체하고, 다음 패시베이션 처리 체계 1에 따라 니켈 기반 합금 반응기에서 패시베이션 처리를 수행하십시오.
수파화 치료 체계 1은 다음과 같습니다.
1 : 니켈 기반 합금 반응기를 1 0 0 도로 가열 하고이 기간 동안 유량 0.01L\/분으로 30% F2\/AR 혼합 가스를 도입합니다.
2 : 니켈 기반 합금 반응기를 1 0 0도에서 350도에서 가열 하고이 기간 동안 유량에서 30% F2\/AR 혼합 가스를 도입하고;
3 : 3 시간 동안 35 0 정도의 일정한 온도에서 니켈 기반 합금 반응기를 유지하고,이 기간 동안 유량에서 30% F2\/AR 혼합 가스를 도입하고;
4 : 니켈 기반 합금 반응기를 35 0 정도에서 실온으로 자연스럽게 냉각 시키고이 기간 동안 유량에서 30% F2\/AR 혼합 가스를 도입합니다.
수파화 후, 니켈 기반 합금 반응 탱크의 표면은 균일하고 밀도가 높은 황금 패시베이션 층을 형성 하였다. 반응 탱크를 KF-ZRF 4- UF4 용융 염 시스템에 넣고 불소 가스를 500 도로 불소 반응으로 도입 하였다. 결과적으로, 패시베이션 층은 니켈 기반 합금의 표면으로부터 분리되지 않았으며 반응 탱크는 부식되지 않았다.
예 2
니켈 기반 합금 반응 탱크에 1. 0 mol\/l Hno 3-5% NaCl 용액으로 절인 한 다음 물로 세척 한 다음 100도 블라스트 건조 오븐에 5 시간 동안 놓았습니다. 반응기의 가스를 고순도 아르곤 가스로 대체하고, 니켈 기반 합금 반응 탱크를 다음의 패시베이션 처리 체계 2에 따라 유동화 하였다.
패시베이션 치료 체계 2는 다음과 같습니다.
1 : 니켈 기반 합금 반응 탱크를 13 0 정도로 가열하며, 그 동안 불소 가스 부피 분획 20% F2\/AR 혼합 가스가 0.05L\/분의 유량으로 도입되고;
2 : 니켈 기반 합금 반응 탱크를 1 0 0도에서 400도에서 가열하며, 그 동안 20% F2\/AR 혼합 가스의 불소 가스 부피 분획이 0.1L\/분의 유량으로 도입되고;
3 : 니켈 기반 합금 반응 탱크를 6 시간 동안 4 0 0 도로 유지하며, 그 동안 20% F2\/AR 혼합 가스의 불소 가스 부피 분획이 0.2L\/분의 유속으로 도입되고;
4 : 니켈 기반 합금 반응 탱크를 4 0 0도에서 실온으로 가열하며, 그 동안 불소 가스 부피 분획 20% F2\/AR 혼합 가스는 0.05L\/분의 유속으로 도입됩니다.
수파화 후, 니켈 기반 합금 반응 탱크의 표면은 균일하고 밀도가 높은 황금 패시베이션 층을 형성 하였다. 반응 탱크는 Flinak-Zrf 4- UF4 용융 염 시스템에 사용되었고, 불소 가스가 형광 반응을 위해 550 도로 도입되었다. 결과적으로, 패시베이션 층은 니켈 기반 합금의 표면으로부터 분리되지 않았으며 반응 탱크는 부식되지 않았다.
예 3
니켈 기반 합금 반응 탱크에 1.5mol\/lhno 3-5%NaCl 용액으로 절인 한 다음 물로 세척 한 다음 진공 건조 오븐에 10 시간 동안 진공 건조 오븐에 넣었습니다. 반응기의 가스를 고순도 아르곤 가스로 대체하고, 니켈 기반 합금 반응 탱크를 다음의 패시베이션 처리 체계에 따라 유동화 하였다.
패시베이션 치료 체계 3은 다음과 같습니다.
1; 니켈 기반 합금 반응 탱크를 15 0 정도로 가열하는데, 그 동안 5% F2\/AR 혼합 가스의 불소 가스 부피 분율이 0.1L\/분의 유량으로 도입되고;
2; 니켈 기반 합금 반응 탱크를 15 0 정도에서 500도까지 가열하며, 그 동안 5% F2\/AR 혼합 가스의 불소 가스 부피 분획이 0.3L\/분의 유속으로 도입되고;
3; 니켈 기반 합금 반응 탱크를 5 0 0 도의 일정한 온도로 유지하며, 그 동안 5% F2\/AR 혼합 가스의 불소 가스 부피 분획이 0.2L\/분의 유량으로 도입되고;
4; 자연적으로 니켈 기반 합금 반응 탱크를 4 0 0도에서 실온에서 실온에서 냉각 시키며, 그 동안 5% F2\/AR 혼합 가스의 불소 가스 부피 분획이 0.1L\/분의 유속으로 도입된다.
수파화 후, 니켈 기반 합금 반응기의 표면은 균일하고 밀도가 높은 황금 패시베이션 층을 형성 하였다. 반응기는 Flinak-UF4 용융 염 시스템에 사용되었고, 불소 가스를 형광 반응을 위해 550 도로 도입 하였다. 결과적으로, 패시베이션 층은 니켈 기반 합금의 표면으로부터 분리되지 않았으며 반응기는 부식되지 않았다.
예 4
니켈 기반 합금 반응기를 사포로 연마 한 다음 물로 씻은 다음 8 시간 동안 100도 폭발 건조 오븐에 넣었습니다. 반응기의 가스를 고급 아르곤 가스로 대체하고, 니켈 기반 합금 반응기를 다음 반응식 4에 따라 유동화 하였다.
패시베이션 치료 체계 4는 다음과 같습니다
1; 니켈 기반 합금 반응 탱크를 1 0 0 도로 가열하며, 그 동안 10% F2\/AR 혼합 가스의 불소 가스 부피 분율이 0.1L\/분의 유량으로 도입되고;
2 : 니켈 기반 합금 반응 탱크를 1 0 0도 550도에서 가열하며, 그 동안 10% F2\/AR 혼합 가스의 불소 가스 부피 분획이 0.01L\/분의 유량으로 도입되고;
3 : 니켈 기반 합금 반응 탱크를 4 시간 동안 55 0 정도의 일정한 온도로 유지하며, 그 동안 10% F2\/AR 혼합 가스의 불소 가스 부피 분획이 0.01L\/분의 유속으로 도입되고;
4 : 자연적으로 니켈 기반 합금 반응 탱크를 55 0 정도에서 실온으로 냉각 시키며, 그 동안 불소 가스 부피 분획 10% F2\/AR 혼합 가스는 0.05L\/분의 유속으로 도입됩니다.
수파화 후, 니켈 기반 합금 반응 탱크의 표면에 균일하고 밀도가 높은 황금 패시베이션 층이 형성되었다. 반응 탱크는 Flinak-THF 4- UF4 용융 염 시스템에 사용되었고 불소 가스가 형광 반응을 위해 600 도로 도입되었다. 결과적으로, 패시베이션 층은 니켈 기반 합금 표면으로부터 분리되지 않았으며 반응 탱크는 부식되지 않았다.
