專利名稱：與軟玻璃封接耐蝕合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵鉻基合金、特別是涉及一種耐溴氣、氯氣腐蝕的并且能與軟玻璃進(jìn)行封接的合金材料。
測(cè)量α、β、γ射線能量的計(jì)數(shù)管，在管內(nèi)均充有溴氣、氯氣等，其目的在于使計(jì)數(shù)管內(nèi)的電子不產(chǎn)生二次電離作用。因此，計(jì)數(shù)管所用金屬材料必須耐溴、氯等氣體的腐蝕，如果金屬材料耐腐蝕性能差，則計(jì)數(shù)管的內(nèi)壁將會(huì)因被腐蝕而發(fā)生變化，這將使計(jì)數(shù)管的性能參數(shù)發(fā)生波動(dòng)而影響測(cè)量的精度。所以如何使計(jì)數(shù)管在長(zhǎng)期使用期間技術(shù)參數(shù)穩(wěn)定，是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外該行業(yè)急需解決的問(wèn)題。本合金不但具有良好耐溴、氯腐蝕的性能，而且能與軟玻璃進(jìn)行封接，其室溫到500℃范圍內(nèi)膨脹系數(shù)為10.4-11.6×10-6/℃。
日本專利特開(kāi)昭61-147850、特開(kāi)昭62-188753和特開(kāi)昭62-44526分別公開(kāi)了鐵(Fe)-錳(Mn)-鈮(Nb)-鉻(Cr)-鋁(Al)系統(tǒng)的合金配方，以作為玻璃封接用合金。同樣，鐵(Fe)-錳(Mn)-鉻(Cr)-鈹(Be)系統(tǒng)的合金配方也在特開(kāi)昭62-188751和62-188752中被公開(kāi)。另外，在美國(guó)專利4，711，826和4，816，216中分別闡述了一種具有改進(jìn)的玻璃封接性能的鐵(Fe)-鎳(Ni)合金材料。美國(guó)專利4，214，903和4，083，718中也揭示了作為封接材料的鉍(Bi)-錫(Sn)-銦(In)合金。在美國(guó)專利4，492，603和3，929，470中揭示了鐵(Fe)-鎳(Ni)-鉻(Cr)合金作為封接材料。綜上所述，從化學(xué)成分的設(shè)計(jì)方面，尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明相同成分的合金材料。
本發(fā)明的目的在于提供一種能耐溴、氯氣腐蝕且能與軟玻璃封接的新型合金。
本發(fā)明的目的是通過(guò)下列化學(xué)成分和工藝來(lái)達(dá)到的。
一種耐溴氣、氯氣腐蝕的新型封接合金，其特征在于，該合金的化學(xué)成分為碳(C) 0.01-0.03%(重量)錳(Mn) 0.1-0.285%(重量)硅(Si) 0.1-0.288%(重量)鎳(Ni) 0.6-1.5%(重量)鈮(Nb) 0.6-1.5%(重量)鉬(Mo) 1-3%(重量)鈰(Ce) 0.001-0.008%(重量)鉻(Cr) 18-24%(重量)鐵(Fe) 69.16-79.589%(重量)上述化學(xué)成分的封接合金材料可用真空感應(yīng)爐冶煉，合金鋼錠通過(guò)鍛造、熱軋、冷軋、冷拉等工序加工成各種規(guī)格、各種形狀的帶材、管材、絲材和棒材。
本發(fā)明所揭示的合金與上述日美等國(guó)專利文獻(xiàn)所揭示的各種配方的合金相比，其特點(diǎn)是在鐵(Fe)-鉻(Cr)合金中加入適量的鈮(Nb)、Mo(鉬)、鎳(Ni)和稀土元素鈰(Ce)。使合金在燒氫過(guò)程中產(chǎn)生富鈮(Nb)的碳化物，富鉻(Cr)的致密氧化膜層，從而使本合金具有優(yōu)異的耐溴氣和氯氣的性能。本發(fā)明合金的膨脹系數(shù)，從室溫到500℃范圍內(nèi)為10.4-11.6×10-6/℃;它能與計(jì)數(shù)管常用的型號(hào)為DB-403軟玻璃良好地相封接。另外，本發(fā)明合金的冷、熱加工性能也十分好，能加工成各種規(guī)格、形狀的帶材、管材、絲材和棒材。如可加工成φ2×0.04毫米的管材，甚至能加工成壁厚為0.03毫米的毛細(xì)管。
下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的揭示，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)更為明顯。
實(shí)施例1
一種耐溴、氯腐蝕的新型封接合金，其化學(xué)成分重量百分?jǐn)?shù)為C 0.029 Mo 2.99Mn 0.285 Ce 0.0078Si 0.288 Cr 23.9Ni 1.485 Fe 余量Nb 1.495對(duì)上述化學(xué)成分的新型封接合金與常規(guī)使用的Cr28合金進(jìn)行耐腐蝕對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
耐鹽酸腐蝕試驗(yàn)試驗(yàn)條件1.相同鹽酸濃度38%2.相同試驗(yàn)溫度室溫3.二種材料的表面積相同(均為186.6毫米2)、兩者重量大致相同。
表1未燒氫的Cr28合金與本實(shí)施例合金耐鹽酸腐蝕性能比較
從表1和表2可見(jiàn)，兩種材料對(duì)鹽酸的腐蝕速度(1)未燒氫的Cr28是未燒氫的實(shí)施例1材料的400倍，(2)燒氫的Cr28是燒氫的實(shí)施例材料的143倍。
(3)未燒氫的Cr28是燒氫的Cr28的50倍。
(4)未燒氫的實(shí)施例1材料是燒氫的實(shí)施例1材料的2倍。
從以上的結(jié)果表明實(shí)施例1材料的耐鹽酸腐蝕大大優(yōu)于Cr28。
同種材料經(jīng)燒氫后耐鹽酸腐蝕亦均優(yōu)于未燒氫前。
實(shí)施例2一種耐溴氣、氯氣腐蝕的新型封接合金，其化學(xué)成分重量百分?jǐn)?shù)為C 0.019 Mo 2.08Mn 0.26 Ce 0.0042Si 0.25 Cr 21.2Ni 1.1 Fe 余量Nn 1.05上述化學(xué)成分的封接合金與常規(guī)使用的Cr28不銹鋼進(jìn)行耐腐蝕對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
耐氯氣腐蝕試驗(yàn)試驗(yàn)條件各取四支相同大小的管殼，分別裝入四個(gè)玻管同在真空系統(tǒng)中抽空達(dá)10-5mmHg量級(jí)，然后均充入130mm油柱純氯氣。
(1)在室溫下存放21天，未見(jiàn)到明顯的變化。
(2)再經(jīng)加熱200℃，2小時(shí)變化不明顯，再加溫400℃10小時(shí)，所出現(xiàn)的現(xiàn)象見(jiàn)下表3。
表3
從表3可見(jiàn)實(shí)施例2材料耐氯氣腐蝕性優(yōu)于Cr28，同種材料燒氫后的耐氯氣腐蝕性能優(yōu)于燒氫前。
耐溴氣腐蝕試驗(yàn)試驗(yàn)條件與耐氯氣試驗(yàn)條件全相同，而溴量為260油柱。
(1)在室溫下存放20天未見(jiàn)到明顯變化。
(2)加熱400℃小時(shí)后的變化所出現(xiàn)的現(xiàn)象詳見(jiàn)下表，表4表4
從表4可見(jiàn)實(shí)施例2材料的耐溴腐蝕性能優(yōu)于Cr28，同種材料經(jīng)燒氫后，耐溴氣腐蝕的性能均優(yōu)于燒氫前。
實(shí)施例3一種耐溴、氯腐蝕的新型封接合金，其化學(xué)成分重量百分?jǐn)?shù)為C 0.011 Mo 1.02Mn 0.105 Ce 0.001Si 0.11 Cr 18.1Ni 0.62 Fe 余量Nb 0.61上述化學(xué)成分的封接合金與常規(guī)使用的Cr28不銹鋼進(jìn)行加速壽命試驗(yàn)。
加速壽命試驗(yàn)條件1.制作工藝條件和測(cè)試條件相同;
2.加速電流為50μA，電壓為580V。
表5Cr28和實(shí)施例3材料制成的計(jì)數(shù)管加速壽命試驗(yàn)
從表5可見(jiàn)，實(shí)施例3樣管的加速工作壽命是Cr28材料的3倍左右。
3.本實(shí)施例的計(jì)數(shù)管和Cr28樣管存放三年后性能變化見(jiàn)表6表6
從上面對(duì)比實(shí)驗(yàn)不難看出，本發(fā)明的新合金其各項(xiàng)理化性能指標(biāo)均優(yōu)于普通材料Cr28。從微觀結(jié)構(gòu)分析，Cr28型不銹鋼中碳化物是富Cr的M23C6，它在晶界析出會(huì)引起晶界貧鉻，導(dǎo)致晶界腐蝕，本合金中碳化物是富Nb的M6C，從而避免了碳化周?chē)氥t區(qū)的存在。而且也使氧化膜致密，有效提高了合金的耐腐蝕性能。
此外，在本發(fā)明的合金中加入了鉬(Mo)和鈰(Ce)，能進(jìn)一步提高耐氯離子腐蝕和氧化膜致密性，改善燒氫后氧化膜組成，所以本發(fā)明的合金的耐鹽酸、氯氣和溴氣的腐蝕性均優(yōu)于普通不銹鋼Cr28。
權(quán)利要求
1.一種與軟玻璃封接耐蝕合金，其特征在于，該合金的化學(xué)成分重量百分?jǐn)?shù)為碳(C) 0.01-0.03錳(Mn) 0.1-0.285硅(Si) 0.1-0.288鎳(Ni) 0.6-1.5鈮(Nb) 0.6-1.5鉬(Mo) 1-3鈰(Ce) 0.001-0.008鉻(Cr) 18-24鐵(Fe) 余量
2.如權(quán)利要求1所述的合金，其特征在于，該合金材料可用真空感應(yīng)爐冶煉，鋼錠通過(guò)鍛造、熱軋、冷軋、冷拉等工序加工成各種規(guī)格、各種形狀的帶材、管材、絲材和棒材。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種與軟玻璃封接新型耐蝕合金，其化學(xué)成分重量百分?jǐn)?shù)分別為碳0.01—0.03、錳0.1—0.285、硅0.1—0.288、鎳0.6—1.5、鈮0.6—1.5、鉬1—3、鈰0.001—0.008、鉻18—24和其余為鐵。該新型合金不但具有比普通Cr28不銹鋼更好的耐溴、氯腐蝕性能、且能與軟玻璃封接，該合金價(jià)廉物美、能滿足計(jì)數(shù)管對(duì)壽命的要求。
文檔編號(hào)C22C38/48GK1094096SQ9310433
公開(kāi)日1994年10月26日 申請(qǐng)日期1993年4月13日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月13日
發(fā)明者劉金才, 吳國(guó)強(qiáng), 龔張耀 申請(qǐng)人:上海鋼鐵研究所