專利名稱：：防腐膜層、該膜層的制造方法及含有該膜層的壓力變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及化工防腐膜層，尤其是涉及一種壓力變送器的防腐膜層及其制造方法。
背景技術(shù)：
：化工生產(chǎn)中所用的壓力變送器由于要與各種強(qiáng)酸、強(qiáng)堿測(cè)量介質(zhì)接觸，使用場(chǎng)合的腐蝕性通常較強(qiáng)，由于介質(zhì)的腐蝕導(dǎo)致其金屬膜層表面極易損壞而致使整臺(tái)儀表失靈、報(bào)廢。在較強(qiáng)腐蝕的工作環(huán)境中，壓力變送器的使用壽命大大降低，有時(shí)68個(gè)月，甚至一個(gè)星期就因膜層被腐蝕而使儀表失靈無法使用，實(shí)際使用壽命遠(yuǎn)低于5~8年的設(shè)計(jì)使用壽命。壓力變送器膜層的腐蝕問題一直困擾著化工生產(chǎn)企業(yè)。變送器價(jià)格昂貴，頻繁地更換，需大量資金，加大了生產(chǎn)成本，也影響了生產(chǎn)進(jìn)度，而且更重要的是給安全生產(chǎn)工作帶來威脅。在與腐蝕性介質(zhì)相接觸的其它化工儀表以及化工設(shè)備中，與腐蝕測(cè)量介質(zhì)相接觸的金屬膜層表面也存在同樣的腐蝕和堵塞問題，影響了儀表的使用使命和測(cè)量4青度。為解決腐蝕問題，目前采用兩種辦法一是將膜層的材質(zhì)升級(jí)，膜層由通常的304升級(jí)為316，904，鉭等材料。這樣一方面增加了價(jià)格，另一方面這些金屬材料的耐腐蝕性能也是有限的，在一些場(chǎng)合下未必能解決問題。另一種解決辦法是采用氟塑膜層將金屬膜層與腐蝕介質(zhì)隔離開來。專利CN96227159.4提供了一種壓力變送器防腐隔離膜層，該儀表防腐隔離膜層材質(zhì)為氟塑料，厚度為0.060.12毫米，抗腐蝕性能極好，適應(yīng)各種常見的腐蝕性介質(zhì)，且任何常見的粘性介質(zhì)均不能在其表面附著。將該膜層貼在原儀表金屬膜層表面，將金屬膜層與介質(zhì)隔離，既不影響測(cè)量精度，又保護(hù)了儀表金屬膜層表面不被腐蝕和堵掛。該膜層的不足之處是儀表防腐隔離膜層與相應(yīng)的儀表配套使用時(shí)，須先在金屬膜層上涂抹一層儀表防腐隔離膜層專用的粘結(jié)膏，涂層要薄、均勻，然后將儀表防腐隔離膜層貼到原儀表金屬膜層上，使兩者之間的波紋完全吻合，儀表防腐隔離膜層與原儀表金屬膜層之間不能有氣泡存在。但這是很難做到的，通常儀表防腐隔離膜層與原儀表金屬膜層之間的氣泡很難排除。這樣就會(huì)造成感應(yīng)數(shù)據(jù)失實(shí)，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致不正常的抖動(dòng)，使得測(cè)量無法進(jìn)行。這就限制了它的應(yīng)用場(chǎng)合，在壓力溫度較高的場(chǎng)合，有可能導(dǎo)致塑料膜層破壞。聚全氟乙丙稀氟塑料雖有較好的耐腐蝕性能，但由于其強(qiáng)度過低等原因不適合制作膜層。如果能在金屬膜層上涂鍍一層氟塑料，則能解決這一問題。這是由于氟塑料不但耐腐蝕性能優(yōu)異，而且其表面張力極小，不容易附著異物。但由于氟塑料與金屬之間的粘結(jié)力很小，因此氟塑料涂層很容易從金屬表面脫落下來。專利CN96227159.4提供了一種儀表防腐隔離膜層，該膜層貼在原儀表金屬膜層表面，將金屬膜層與介質(zhì)隔離。也就是該專利是采用塑料膜層將變送器與介質(zhì)隔開，以防止腐蝕的發(fā)生。這種方法有兩個(gè)缺點(diǎn)，首先氟塑料的膜層必須較厚，太薄了會(huì)由于介質(zhì)的壓力而破爛。由于氟塑料膜層的厚度過厚，必然影響壓力傳感的靈敏性。其次氟塑料膜層和不銹鋼膜層之間的空氣無法排除干凈，必然導(dǎo)致壓力傳感過程中的不穩(wěn)定。專利CN97101729.8利用聚苯硫醚既與金屬有良好的粘結(jié)力,又與聚全氟乙烯有極佳的共混性，易組成氟塑料合金這一特性，以逐步改變二者配比的噴涂方法，在氟塑料涂層和金屬本體之間形成一個(gè)偶聯(lián)過渡層,使氟塑料與金屬間形成強(qiáng)力結(jié)合。但由于不銹鋼和聚苯硫醚的粘結(jié)性也不理想，采用這種方法噴涂燒結(jié)到變送器上去的涂層，在使用中會(huì)發(fā)生脫落的現(xiàn)象。現(xiàn)有的在膜層上進(jìn)行氟塑料噴涂的工藝，其致命弱點(diǎn)就是涂層和金屬本體附著力不夠大，因此涂層常常會(huì)從金屬表面脫落下來。這是由于氟塑料與金屬的粘結(jié)力4艮小的原因所致。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明就是在金屬膜層的外側(cè)設(shè)法噴涂一種結(jié)合力較大的氟塑料涂層，使之可應(yīng)用于腐蝕性場(chǎng)合，從而來提高儀表的測(cè)量精度和使用壽命。本發(fā)明一方面是提供了一種防腐膜層，包括金屬底層、經(jīng)過點(diǎn)蝕處理的中間點(diǎn)蝕層以及在點(diǎn)蝕層外部噴涂的防腐塑料層，其中，中間點(diǎn)蝕層點(diǎn)蝕密度在每平方厘米15個(gè)以上，點(diǎn)蝕坑直徑為0.01~0.08毫米，點(diǎn)蝕層深度為0.010.08毫米；外部噴涂的防腐塑料層厚度大于0.075毫米。金屬底層可以是普通的金屬層如普通碳鋼，首選的是任何一種不銹鋼，比如304或316。外部防腐塑料層材料包含聚全氟乙丙烯或者可溶性聚四氟乙烯，首選的是在聚全氟乙丙烯或者可溶性聚四氟乙烯中添加聚苯^5危醚。本發(fā)明還包括了一種包含上述防腐膜層的壓力變送器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1，其中最外層為噴涂的防腐塑料層1，中間為經(jīng)過點(diǎn)蝕處理的點(diǎn)蝕層2，最里面為金屬底層3。本發(fā)明另一方面提供了上述防腐膜層的制造方法，包括形成點(diǎn)蝕坑和表面噴涂防腐塑料兩方面的步驟，具體如下1、底層金屬表面點(diǎn)蝕處理①、首先將標(biāo)準(zhǔn)壓力變送器的底層金屬表面進(jìn)行表面修整，噴砂清洗等工序(將現(xiàn)有膜層進(jìn)行噴砂處理前應(yīng)將膜層充油，以防噴砂的壓力將膜層吹破)，將壓力變送器膜層表面清掃干凈。②、釆用低濃度的硫酸和硫酸銨溶液進(jìn)行表面不完全活化。采用含硫酸和碌L酸銨濃度為70g/1以下的活化液在0100。C之間對(duì)壓力變送器表面進(jìn)4亍活化，活化時(shí)間為148小時(shí)。用硫酸和硫酸銨溶液進(jìn)行完全表面活化時(shí)，溶液各含硫酸和硫酸銨濃度應(yīng)達(dá)到110~120g/1以上，而本發(fā)明的目的并不是為了完全徹底去除鈍化膜，而只是為了適當(dāng)去除鈍化膜，使得被活化的部分在下一步中易于腐蝕。因此本發(fā)明所配制的活化液各含硫酸和硫酸銨濃度為70g/1以下。這樣就會(huì)使得不銹鋼表面部分區(qū)域活化，尤其是使晶間區(qū)域活化，使得該部分鈍化膜受到破壞，抵抗腐蝕的性能下降。采用不完全活化的目的是為了在下部工序中形成更好的微孔結(jié)構(gòu)。③、適宜于用于點(diǎn)蝕處理的氯化物溶液包括三氯化鐵、氯化鈉和氯化鉀溶液等，產(chǎn)生適宜點(diǎn)蝕坑的試驗(yàn)條件見表1。表l表面點(diǎn)蝕處理產(chǎn)生適宜噴涂的點(diǎn)蝕坑的試驗(yàn)條件<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>有利的是，在1070。C之間，采用5~15%(重量比)三氯化鐵溶液腐蝕1~200小時(shí)的方法使表面產(chǎn)生點(diǎn)蝕，形成微孔結(jié)構(gòu)。由于經(jīng)過了上部的不完全活化，壓力變送器表面各處腐蝕速度不同，形成更好的微孔結(jié)構(gòu)。徹底清除腐蝕產(chǎn)物，并將表面清洗干凈。晾干后再進(jìn)行供干。在點(diǎn)蝕初始階段蝕坑的直徑和深度尺寸相當(dāng)，經(jīng)過以上點(diǎn)蝕處理后，得到適宜噴涂的點(diǎn)蝕坑的數(shù)據(jù)如下點(diǎn)蝕密度點(diǎn)蝕坑每平方厘米15個(gè)以上點(diǎn)蝕直徑0.010.08毫米，點(diǎn)蝕深度0.01-0.08毫米2、點(diǎn)蝕后金屬表面噴涂底、面漆采用現(xiàn)有的各種防腐涂料，采用壓縮空氣噴涂或靜電噴涂，自然干燥后，送入爐內(nèi)加熱保溫，底漆通常一至兩遍，涂層厚度通常為2050m，面漆要涂刷兩至三遍，厚度通常為50~100ju，總涂層厚度大于0.075毫米。其中，可選的底漆為聚全氟乙丙烯涂料底漆，配方如下(重量百分比)聚全氟乙丙烯粉末(80目以上)30~50%,石墨粉(80目以上)2~5%,聚苯硫醚0~20%,乙醇2568%可選的面漆為聚全氟乙丙烯涂料面漆，配方如下(重量百分比)聚全氟乙丙烯粉末(80目以上)30~50%,乙醇5070%也可將以上配方中的聚全氟乙丙烯改為可溶性聚四氟乙烯。針對(duì)上述選擇的聚全氟乙丙烯涂料底漆和聚全氟乙丙烯涂料面漆，相應(yīng)的噴涂操作步驟如下底料噴涂，自然干燥后，送入爐內(nèi)升溫至340-370°C，^隊(duì)溫20120分鐘，底漆通常1至2遍，涂層厚度通常為20~50微米，取出冷卻后噴涂面漆，自然干燥后，送入爐內(nèi)升溫至340370°C，保溫20-120分鐘，面漆要涂刷兩至三遍，厚度通常為50100孩￡米。采用點(diǎn)蝕處理技術(shù)在金屬表面形成復(fù)雜的微孔結(jié)構(gòu)，將氟塑料噴涂在表面，燒結(jié)時(shí)，氟塑料處于熔融狀態(tài)，將這些微孔填充，冷卻后塑料層和金屬之間形成復(fù)雜的錨固結(jié)構(gòu)，這就提高了涂層和本體的附著力。由于硫酸和硫酸銨溶液很容易使不銹鋼鈍化膜破壞，4吏得不銹鋼表面活化，易于被腐蝕。采用低濃度的硫酸和硫酸銨溶液可是不銹鋼表面局部活化，因?yàn)榫Ы缣幦菀赘g。這樣如果再用氯化物進(jìn)行腐蝕，就會(huì)使活化處易于點(diǎn)蝕。氯化物很容易對(duì)不銹鋼產(chǎn)生點(diǎn)蝕，而點(diǎn)蝕坑又是千變?nèi)f化的，完全可以滿足錨固結(jié)構(gòu)的需要。只要腐蝕程度控制合適，完全可以使不銹鋼表面形成一些點(diǎn)蝕坑，而又不會(huì)使變送器金屬膜層被腐蝕穿透。這樣在點(diǎn)蝕處理過的不銹鋼膜層上噴涂氟塑料，氟塑料經(jīng)燒結(jié)后就能形成附著力很大的涂層，滿足變送器的使用要求。由于聚全氟乙丙烯和可溶性聚四氟乙烯具有較好的熱流動(dòng)性，容易填充進(jìn)微孔，經(jīng)過燒結(jié)后能夠形成密實(shí)的涂層。因此涂層的主體材料優(yōu)先選用這兩種氟塑料。添加聚苯硫醚的原因是他們與氟塑料和金屬都有一定的粘結(jié)性，也是為了改善涂層與本體的附著力。點(diǎn)蝕的時(shí)間可通過試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定。點(diǎn)蝕的深度與涂層的厚度和本體材料有關(guān)，可通過腐蝕時(shí)間進(jìn)行控制。適宜提高涂層結(jié)合力的蝕坑的尺寸和深度有一個(gè)較佳值。點(diǎn)蝕坑太深太大，會(huì)導(dǎo)致涂層不均勻，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致涂層開裂。點(diǎn)蝕坑太淺太小，起不到應(yīng)有的作用。對(duì)提高涂層的結(jié)合力作用不大。適宜提高涂層結(jié)合力的蝕坑的尺寸與基體材料的厚度基本無關(guān)。由于即使較厚的涂層也是由多次噴涂累積而成，因此適宜的點(diǎn)蝕坑也與涂層厚度幾乎無關(guān)。經(jīng)過以上點(diǎn)蝕和噴涂處理后的膜層表面質(zhì)量指標(biāo)外觀檢查平整光滑無裂紋，高頻電火花4全查無火花產(chǎn)生，附著力1級(jí)(GB1720),耐腐蝕性無腐蝕(GB1763)，鹽霧試-驗(yàn)無腐蝕(GB1771)，涂層厚度0.050-0.30毫米(GB1764)，耐沖擊(60kg/cmGB1732)本發(fā)明采用的工藝，首先將壓力變送器膜層金屬表面進(jìn)行局部活化，而后進(jìn)行腐蝕形成錯(cuò)綜復(fù)雜的點(diǎn)蝕坑，氟塑料塑化后填充入這些小的點(diǎn)蝕坑，固化后氟塑料與金屬形成錨固結(jié)構(gòu)，使得涂層牢固的附著在金屬表面，表面附著力等級(jí)可達(dá)1級(jí)(GB1720-89),在使用中不會(huì)發(fā)生脫落現(xiàn)象。圖l為含有本發(fā)明膜層的壓力變送器示意圖，圖2是本發(fā)明的膜層點(diǎn)蝕前的金相圖，圖3是點(diǎn)蝕過程金相演變圖，圖4是本發(fā)明的膜層點(diǎn)蝕處理后的金相圖。具體實(shí)施方式法。采用本工藝制作了10臺(tái)耐腐蝕壓力變送器，膜層本體材料是304不銹鋼。采用如下的處理步驟1、膜層表面處理及點(diǎn)蝕處理將標(biāo)準(zhǔn)壓力變送器的膜層金屬表面先經(jīng)過表面修整，噴沙清洗等工序后(將現(xiàn)有膜層的感壓面膜層進(jìn)行噴砂處理前，應(yīng)將膜層充油，以防噴砂的壓力將膜層吹破)，膜層金屬表面處理后點(diǎn)蝕前的金相圖如圖2，以下試驗(yàn)均釆用含硫酸和硫S吏銨濃度為50g/1的活化液在2030。C之間對(duì)壓力變送器表面進(jìn)行活化，活化時(shí)間為6小時(shí)。在35。C溫度下，采用10%三氯化鐵溶液腐蝕持續(xù)腐蝕不銹鋼膜層表面4小時(shí)，產(chǎn)生點(diǎn)蝕，點(diǎn)蝕過程的金相演變?nèi)鐖D3，點(diǎn)蝕完成后的金相如圖4。徹底清除腐蝕產(chǎn)物，并將表面清洗干凈。晾干后再進(jìn)行烘干。2、涂料的混配按以下配方將以下組份充分?jǐn)嚢枧渲贸蓱腋∫?。聚全氟乙丙烯涂料底漆配方如?重量百分比)聚全氟乙丙烯粉末(80目以上)40%石墨粉(80目以上)3%乙醇57%聚全氟乙丙烯涂料面漆配方如下(重量百分比)聚全氟乙丙烯粉末(80目以上)40%乙醇60%3、噴涂工藝采用壓縮空氣噴涂。操作步驟如下底漆噴涂，自然干燥后，送入爐內(nèi)升溫至360。C,保溫40min，取出冷卻后噴涂面漆，面漆自然干燥后，送入爐內(nèi)升溫至360。C,在350~370。C下塑化，保溫40min,面漆要如此反復(fù)涂刷3次，最終涂層總厚度達(dá)到0.075毫米。在上面的噴涂過程中，塑化溫度應(yīng)測(cè)量變送器膜層外的空氣溫度和膜層內(nèi)的空氣溫度，取二者的平均值作為控制指標(biāo)。經(jīng)過以上點(diǎn)蝕和噴涂處理后的膜層表面質(zhì)量指標(biāo)，外觀;險(xiǎn)查平整光滑無裂紋高頻電火花檢查無火花產(chǎn)生，附著力1級(jí)(GB1720),耐腐蝕性無腐蝕(GB1763)，鹽霧試驗(yàn)無腐蝕(GB1771),涂層厚度0.075毫米(GB1764)，柔韌性0.5毫米(GB1731)，耐沖擊(65kg/cmGB1732)。在對(duì)不銹鋼表面按常規(guī)要求進(jìn)行了處理后，對(duì)其中的7組進(jìn)行了不同的點(diǎn)蝕然后再噴涂試驗(yàn)，對(duì)其余的3組不進(jìn)行點(diǎn)蝕試驗(yàn)，直接進(jìn)行噴涂試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。表2點(diǎn)蝕處理后表面結(jié)合力等級(jí)(GB1720-89)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>由表2可以看到，基體表面產(chǎn)生蝕孔，可有效地增大涂層和基體的表面結(jié)合力。第1，2個(gè)由于點(diǎn)蝕坑數(shù)量過少、點(diǎn)蝕坑太小，沒有作用；6，7由于點(diǎn)蝕坑太深，結(jié)合力也只有2或3級(jí)。其他釆用點(diǎn)蝕處理后，結(jié)合力得到了顯著的提高。而在其他條件相同的情況下，同時(shí)進(jìn)行的3個(gè)無點(diǎn)蝕坑的噴涂試驗(yàn)，其結(jié)合力均為3級(jí)。本發(fā)明不限于本文中描述的細(xì)節(jié)。只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種防腐膜層，包括金屬底層、經(jīng)過點(diǎn)蝕處理的中間點(diǎn)蝕層以及在點(diǎn)蝕層外部噴涂的防腐塑料層，其特征在于中間點(diǎn)蝕層點(diǎn)蝕坑密度在每平方厘米15個(gè)以上，點(diǎn)蝕坑直徑為0.01～0.08毫米，點(diǎn)蝕層深度為0.01～0.08毫米；外部噴涂的防腐塑料層厚度大于0.075毫米。2.如權(quán)利要求1所述的防腐膜層，其特征在于，所述的金屬底層為任何一種不銹鋼。3.如權(quán)利要求1所述的防腐膜層，其特征在于，所述的防腐塑料層材料包含聚全氟乙丙烯，并添加了聚苯硫醚。4.如權(quán)利要求1所述的防腐膜層，其特征在于，所述的防腐塑料層材料包含可溶性聚四氟乙烯，并添加了聚苯硫醚。5.如權(quán)利要求1至4之一所述的防腐膜層的制造方法，包括如下步驟①、表面預(yù)處理對(duì)金屬表面進(jìn)行表面修整，噴砂清洗等工序，使表面清掃干凈；②、不完全活化處理采用含碌u酸和辟b酸銨濃度為70g/1以下的活化液在0100。C之間對(duì)壓力變送器表面進(jìn)行活化，活化時(shí)間為18小時(shí)；③、點(diǎn)蝕處理在溫度為0200。C之間，采用濃度為0.015m/l的氯化物溶液對(duì)金屬表面腐蝕0.1200小時(shí)，然后清除腐蝕產(chǎn)物，并將表面清洗干凈，晾干后再進(jìn)行烘干；④、表面涂底漆經(jīng)點(diǎn)蝕處理后的金屬表面噴涂防腐底漆，自然干燥后，送入爐內(nèi)加熱保溫，底漆層厚度為20~50微米；、表面涂面5黍經(jīng)底漆后的金屬表面噴涂防腐面漆，自然干燥后，送入爐內(nèi)加熱保溫，面漆層厚度為50~100微米。6.如權(quán)利要求5所述的防腐膜層的制造方法，其中，步驟③中點(diǎn)蝕處理步驟為在10-70。C之間，采用5~15%(重量比)三氯化鐵溶液使金屬表面腐蝕1~200小時(shí)，然后清除腐蝕產(chǎn)物，并將表面清洗干凈，晾干后再進(jìn)行烘干。7.如權(quán)利要求5所述的防腐膜層的制造方法，其中，步驟④中所用的防腐底漆為聚全氟乙丙烯涂料底漆，配方如下(重量百分比)聚全氟乙丙烯粉末(80目以上)30~50%，石墨粉(80目以上)2~5%，聚苯硫醚0~20%，乙醇25~68%,自然干燥后，送入爐內(nèi)升溫至340370。C,保溫20120分鐘。8.如權(quán)利要求5所述的防腐膜層的制造方法，其中，步驟⑤中所用的防腐面漆為聚全氟乙丙烯涂料面漆，配方如下(重量百分比)聚全氟乙丙烯并分末(80目以上)3050%，乙醇50~70%，自然干燥后，送入爐內(nèi)升溫至340370。C,保溫20120分鐘，直至總涂層厚度在0.075毫米以上。9.如權(quán)利要求7或8所述的防腐膜層的制造方法，其特征在于，聚全氟乙丙烯用可溶性聚四氟乙烯來替代。10.如權(quán)利要求5所述的防腐膜層的制造方法，其特征在于，噴涂方法為壓縮空氣噴涂。11.如權(quán)利要求5所述的防腐膜層的制造方法，其特征在于，噴涂方法為靜電噴涂。12.—種壓力變送器，其特征在于，與被測(cè)介質(zhì)接觸的表面含有權(quán)利要求1至4之一所述的防腐膜層。全文摘要一種防腐膜層，包括金屬底層、經(jīng)過點(diǎn)蝕處理的中間點(diǎn)蝕層以及在點(diǎn)蝕層外部噴涂的防腐塑料層，中間點(diǎn)蝕層點(diǎn)蝕密度在每平方厘米15個(gè)以上，點(diǎn)蝕坑直徑為0.01～0.08毫米，點(diǎn)蝕層深度為0.01～0.08毫米；外部噴涂的防腐塑料層厚度大于0.075毫米。該防腐膜層的制造方法為，將壓力變送器膜層金屬表面進(jìn)行局部活化，而后進(jìn)行腐蝕形成錯(cuò)綜復(fù)雜的點(diǎn)蝕坑，氟塑料塑化后填充入這些小的點(diǎn)蝕坑，塑化后氟塑料與金屬形成錨固結(jié)構(gòu)，使得涂層牢固的附著在金屬表面，在使用中不會(huì)發(fā)生脫落現(xiàn)象。文檔編號(hào)C23F15/00GK101333660SQ20071004267公開日2008年12月31日申請(qǐng)日期2007年6月26日優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日發(fā)明者張曉峰,張海明,軍陶申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司