镍基耐蚀合金特性及其应用研究分析

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1、镍基耐蚀合金特性及其应用研究分析　　摘要：镍基耐蚀合金属于一种高性能的耐蚀材料。针对防腐蚀问题，笔者主要总结了纯镍的性质和耐蚀特点，探究了镍基耐蚀合金与镍铬不锈钢及镍基高温合金之间的区别与联系，同时阐述了目前在工程中使用镍基耐蚀合金的种类及其应用现状，突出了高性能通用型镍铬钼合金的特征与实际情况。　　关键词：镍基耐蚀合金；镍铬不锈钢；纯镍；镍基高温合金　　中图分类号：TB37文献标识码：A　　1.腐蚀问题和抗腐蚀材料8　　腐蚀属于机械零部件3种主要失效方式（磨损、腐蚀、疲劳）中的一种。金属腐蚀指的是周围介质对金属材料的表面产生作用从而发生状态变化同时转变为新相或是别的物质，使得零

2、件慢慢地受到损毁的一种现象。零件应用于各行各业的机械、设备之中，因此研究腐蚀问题意义重大，其直接牵涉到国民经济的每个领域，零部件的使用时间长短对于整个设备质量和使用寿命都有着至关重要的作用。据笔者查阅资料发现，腐蚀给合金材料造成的直接损失巨大，从而造成了极大的资源浪费和成本支出。目前，每年全世界因为腐蚀造成的金属报废总量达到了一亿吨以上，是每年金属产量的五分之一左右。同时，随着工业化的不断推进，世界各国的腐蚀问题都呈现严重上涨的趋势。美国的腐蚀消耗（材料消耗与腐蚀）1950年为45亿美元，到1975年已经上涨到了900亿美元，到1990年已经高达1800亿美元，和1950年相比已

3、经翻了几十倍。对比美国，尽管中国的经济体量、基础建设都远远不如，但是中国因腐蚀所带来的经济损失每年也超过了300亿人民币。国际金属腐蚀会议每3年召开一次，同时地区性的国际会议也很活跃，全球各国关于腐蚀方面出版的正规学术刊物已经超过了40种。当前，怎样加强设备的可靠性并延长使用周期，减少材料的使用量，就成为世界各国的关注重点，所以腐蚀与防护科学受到各国的普遍重视，从而寻求对于腐蚀的有效控制，以加强设备的耐用度，延长设备寿命。此外，近些年来随着环境和生态逐渐恶化以及人们环保理念的不断提升，各国都开始注重可持续发展理念，以寻求保护人类生存的家园。从微观角度出发，环境保护包括水污染和大气

4、污染的治理以及对固体废弃物的有效处理等，而污水、废水、垃圾等污染基本上都属于腐蚀性极强的介质，所以采取高性能的耐蚀材料，能够有效减少腐蚀物的产生、避免由于腐蚀破坏所导致的物质泄漏。因此，对于镍基耐蚀合金的研究与应用对于环境保护技术也有着重要意义。　　2.纯镍的性质和耐腐蚀特性　　镍属于铁磁性物质，是重有色金属，有着较好的强度与延展性，同时具备了较好的成型性。根据实验来看，纯镍的强度极限最多达到了500MPa，延伸率达到了40%。此外，镍虽然是中等活性金属，但是有着良好的耐各种介质腐蚀的性能。镍由于其自身标准电极电位比氢稍低，所以容易出现极化现象，且在腐蚀过程中不会逸出氢。同时，镍

5、的电位相对铁为正，耐化学性质活泼的卤素类气体和氰化物侵蚀的能力，耐氢氧化钠、氢氧化钾等氢氧化物介质腐蚀的能力也超出铁许多。8　　因为镍具备了明显的钝化倾向，所以其在稀的非氧化性酸，尤其是在中性与碱性溶液里，腐蚀过程将会显著地放慢。同时，镍在干、湿大气中的耐蚀能力特别强，不过对于含有二氧化硫的大气腐蚀是极为不耐的。　　除去普通的自然环境外，纯镍对于氟、碱、盐以及多种有机物的腐蚀都有较强的可耐性。同时，镍在所有碱类溶液中都能实现彻底的稳定，腐蚀率仅低于钢两个数量级，这一特点让镍成了制造熔碱与碱液容器的优秀材料。另外，虽然镍在非氧化性的稀酸中以及许多有机酸里，在室温条件下都呈现出稳定的

6、状态，不过在含有氧化剂和通气时，镍的腐蚀速度就会急剧增长。此外，镍在硝酸与亚硝酸等氧化性质里较不耐蚀。在充气条件下，其对于醋酸和蚁酸也会呈现稳定的状态，耐蚀性不足。其在充气的氨水溶液中甚至会出现溶解现象。　　从上文中可知，虽然纯镍具备了作为耐蚀材料的基本特性，不过对于目前人类社会中所发现和使用的众多苛刻且复杂的金属来说，纯镍的特性还是不够。而利用合金化的方法来形成镍基耐蚀合金就能有效解决该问题，这也属于镍在耐蚀合金中的一个显著特点，也就是镍对于铬、铜、钼等具备了超强固溶能力的合金化元素，这些合金化元素给予了镍更为突出的耐蚀能力，从而形成多种成分广泛、耐蚀性能不同的镍基耐蚀材料。　

7、　3.镍基耐腐蚀合金与镍铬不锈钢、镍基高温合金8　　镍除了在电镀中使用并构成纯镍材料外，镍大多用来生产不锈钢与镍合金，目前常见的镍基合金包括高温合金、精密合金、耐蚀合金等等。耐蚀合金除去镍基外，还包括有铁镍基等。通常来说，行业的规定是，不锈钢中所含有的镍量至少超出8%，镍基耐蚀合金中的镍比重需要大于一半，而铁镍基耐蚀合金中的含镍量则是在30%～50%。从性能上来看，不锈钢属于在自然环境下或是一定的工作介质环境下使用的钢铁材料。镍基耐蚀合金因为其镍含量极高以及多种合金化元素的复合作