[发明专利]一种提高耐熔锌腐蚀的Fe2B材料强度的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及提高Fe₂B化合物强度领域。随着钢板等型材镀锌需求和产量的不断增加，造成夹持装置等用材料的损耗量随之增加，提高耐锌液腐蚀材料的强度亦是对该类材料具有十分重要的工程应用价值。Fe₂B化合物虽然具有优良的耐锌液腐蚀性能，但是由于强度较低不太适合用于尺寸大、重量大的钢板等型材镀锌的行业。若能提高其强度将具有重要的工程应用价值。

背景技术：

金属腐蚀给国民经济带来巨大损失，镀锌层是应用最广泛的钢铁材料表面防护方法之一。虽然Fe₂B材料具有较优良的耐锌液腐蚀性能，就Fe₂B本身强度而言，只能适合用于尺寸小、重量轻的镀锌钢板用夹持装置，不太适合用于尺寸大、重量较重钢板等型材镀锌件，本发明了一种提高Fe₂B化合物强度的方法，使该材料用在尺寸大、重量较重钢板等型材镀锌件用夹持装置，具有十分重要的创新价值和工程应用意义。

发明或者实用新型内容：

本发明的目的在于提供一种提高耐熔锌腐蚀的块体Fe₂B材料强度的方法，为了达到该目的，本发明提供了一种提高耐熔锌腐蚀的块体Fe₂B材料强度的方法，包括以下步骤：

首先，将纯Fe粉、B粉按重量比100∶8.8进行迅速称重后装入球磨罐中，再称取Fe粉和B粉总重量1-3％的Cr粉加入到罐中，进行抽真空，再充入氩气保护，真空度为＜10^-1Pa；

然后，将球磨罐放入球磨机中开机转动，球磨时间为10-30小时，球磨完成之后，将Fe粉、B粉和Cr粉混合体快速充填到模具中；

最后，将盛满Fe粉、B粉和Cr粉混合体的模具放入烧结炉中进行烧结，烧结是在真空炉中进行，烧结时真空炉的真空度为：＜10^-1Pa；烧结炉的升温速度为：2-3℃/秒；压力为：20MPa；烧结温度为：900℃～1100℃；保温时间为：5分钟，烧结完毕后随烧结炉一同冷却得到块体Fe₂B材料。

所述Fe粉纯度为99.9％，Fe粉粒度小于100μm。

所述B粉纯度为99.9％，B粉粒度小于100μm。

所述Cr粉纯度为99.9％，Cr粉粒度小于100μm。

所述块体Fe₂B材料为体心四方晶格，即(Fe，Cr)₂B，B元素全部固溶于Cr晶格中。

加入Cr元素后强度提高的Fe₂B材料晶体结构没有发生变化，仍为体心四方晶格，即(Fe，Cr)₂B。

Fe粉、B粉和Cr粉的球磨过程主要作用除了为使其混合均匀，还有在球磨过程中发生机械合金化作用，B元素能全部固溶于Cr晶格中。随着球磨时间的延长，B元素在Cr晶格中固溶量增加直至全部固溶，且Fe粉与Cr-B固溶体分布更加均匀。

本发明通过加入Cr元素可明显提高Fe₂B块体材料的强度，可从最多提高约120％以上，即由原来的32MPa提高到71MPa。

具体实施方式：

本发明提出一种提高Fe₂B块体材料强度的制备方法，为替代目前所使用的铸造铁硼合金材料成为可能，从而可大节约生产成本和提高生产效率。本发明的具体技术方案为：

1)将纯净的Fe粉(纯度和粒度分别为：99.9％和小于100μm)和B粉(纯度和粒度分别为：99.99％和小于100μm)按重量比100∶8.8进行迅速称重后装入球磨罐中，再称取Fe粉和B粉总重量1-3％的Cr粉(纯度和粒度分别为：99.9％和小于100μm)加入到罐中，进行抽真空(真空度＜10^-1Pa)，再充入氩气保护，再进行密封。

2)将球磨罐放入球磨机中开机转动，在球磨时间10-30小时，球磨完成之后，将Fe粉、B粉和Cr粉混合体快速充填到模具中。

3)将盛满Fe粉、B粉和Cr粉混合体的模具放入烧结炉中进行烧结，烧结是在真空炉中进行，烧结时真空炉的真空度为：＜10^-1Pa；烧结炉的升温速度为：2-3℃/秒；压力为：20MPa；烧结温度为：900℃～1100℃；保温时间为：5分钟，烧结完毕后随烧结炉一同冷却至约200℃以下时出炉，然后从模具中取出。本发明中提高Fe₂B材料强度的方法简单，而且强度提高效果明显，同时耐熔锌腐蚀性能略有提高。