專利名稱：：一種不銹鋼設(shè)備在高溫非氧化性介質(zhì)中的防腐處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬高溫非氧化性介質(zhì)(尤其是酸性介質(zhì))的苛刻環(huán)境中工作的不銹鋼表面防腐處理工藝，本發(fā)明所用的處理工藝應(yīng)用的電刷鍍技術(shù)屬于特殊電鍍技術(shù)，能夠?qū)嵤┰O(shè)備的現(xiàn)場鍍覆及修復(fù)。
背景技術(shù)：
：不銹鋼本身具有耐蝕性強(qiáng)、表面美觀等優(yōu)點(diǎn)，表面可以在氧化性介質(zhì)中生成一層致密的鈍化膜，阻止腐蝕介質(zhì)的滲入，從而達(dá)到保護(hù)基體的目的。但在我國的許多化工廠中一些不銹鋼設(shè)備用在高溫非氧化性介質(zhì)(尤其是酸性介質(zhì))的苛刻環(huán)境中，不銹鋼表面無法形成致密的鈍化膜，致使設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕問題。這種條件下可用的保護(hù)方法很少，一種方法是陽極保護(hù)技術(shù)，但是該技術(shù)操作較復(fù)雜，適用場合有很大局限性。另一種方法是選用更高耐蝕級別的不銹鋼或鈦合金，但是此類方法涉及到設(shè)備更新，投資巨大，無法對原有設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。傳統(tǒng)工藝對金屬材料實(shí)施電鍍、化學(xué)鍍、電刷鍍是以獲得耐蝕性更好的阻隔性膜層從而達(dá)到防護(hù)效果，或利用犧牲陽極鍍層來保護(hù)基體。如在碳鋼上鍍鎳是利用了鍍鎳層良好的耐蝕性能，但是如果鍍鎳層的局部遭到破壞漏出基體卻會加速腐蝕。而鋼鐵表面鍍鋅則是利用了鋅鍍層作為被犧牲的陽極來保護(hù)基體，同樣鋼鐵表面鍍鎳鉻合金和鋼鐵表面鍍鋅基合金等等都遵循這兩個原理。而不銹鋼本身具有非常良好的耐蝕性能，其在高溫非氧化性酸中耐蝕下降也意味著在其表面鍍敷依據(jù)傳統(tǒng)原理防腐的金屬膜層同樣不能使其耐蝕，例如在沸騰的20%硫酸中幾乎任何傳統(tǒng)防護(hù)性鍍層(除鍍沒有缺陷的金等貴金屬鍍層外，而其在化工設(shè)備上毫無實(shí)用價值)都會發(fā)生活性溶解腐蝕。而且由于是高溫環(huán)境，故對不銹鋼表面進(jìn)行高分子材料(如環(huán)氧樹脂等)涂敷非常容易失效，而且化工設(shè)備多數(shù)要接觸含有有機(jī)物的介質(zhì)，高溫下更容易使高分子材料失效。當(dāng)前文獻(xiàn)和專利中還未有電刷鍍鈀銅合金的報(bào)道。而報(bào)道的電刷鍍鈀工藝不但一次性施鍍面積小，氨濃度較大，施工環(huán)境欠佳，并且運(yùn)用領(lǐng)域主要限于銅或銅銀合金換向器表面施鍍以維持較小的接觸電阻，還沒有用于不銹鋼在高溫非氧化性介質(zhì)防腐蝕的報(bào)道，如中國專利《用于微特電機(jī)換向器的電刷鍍鈀工藝及材料》，申請?zhí)?9116933.6，其刷鍍液組成為一定濃度的PdCl2、NaN03和NH4N03，通過鍍筆在特微電機(jī)換向器上進(jìn)行刷鍍，得到質(zhì)量較好的鍍層，能夠保持較低的接觸電阻從而穩(wěn)定特微電機(jī)的性能。同樣其類似工藝電刷鍍鈀鎳，中國專利《電刷鍍鈀鎳合金及稀土鈀鎳合金鍍層材料》，申請?zhí)?9116932.8，其用途也是用于特微電機(jī)換向器。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)Σ讳P鋼在高溫非氧化性腐蝕介質(zhì)(尤其是酸性介質(zhì))中起到良好保護(hù)作用的防腐處理新工藝，開發(fā)出了一種能夠在工程設(shè)備現(xiàn)場對在用不銹鋼設(shè)備表面施鍍的電刷鍍鈀銅合金鍍液和施鍍工藝，工藝操作簡單，成本相對較低，效率高，環(huán)保性能較好。本發(fā)明的原理是Pd屬于鉑族元素，有較高的陰極氫交換電流密度和較高的熱力學(xué)電勢，從而可以促使不銹鋼在非氧化性強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中的電位提高，進(jìn)入鈍化電位區(qū)，表面形成穩(wěn)定的鈍化膜，從而提高在非氧化性腐蝕介質(zhì)中的耐蝕性能。故利用該原理對不銹鋼表面進(jìn)行處理，與傳統(tǒng)的防護(hù)鍍層完全不同，是通過表面鈀元素的電化學(xué)作用，提高了不銹鋼本身的鈍化能力從而起到了防腐的作用，并且不嚴(yán)格要求鍍層的連續(xù)性，在使用過程中即使膜層破損也能維持耐蝕能力。銅一般在冶金學(xué)中加入不銹鋼基體中可以有效提高耐點(diǎn)蝕的能力。將其與鈀一起對不銹鋼實(shí)施合金鍍能夠起到協(xié)同作用使得耐蝕性進(jìn)一步提高，尤其銅的加入顯著地增強(qiáng)了耐鹵族元素腐蝕的能力和膜層耐沖刷的能力，使得膜層的綜合性能得到了極大的提高。一種不銹鋼設(shè)備在高溫非氧化性介質(zhì)中的防腐處理工藝，依次包括表面預(yù)處理和電刷鍍步驟，其特征在于，電刷鍍的鍍液組成為鈀鹽Pd(NH3)4Cl2:其計(jì)量以Pd質(zhì)量計(jì)512g/LNH4C1:50~125g/L(NH4)2HP04:50~100g/L濃度為28%的NH3'H20:50ml150mlEDTACu:卜5g/LEDTA2NH4:80~200g/L其余為水pH值為7~8工藝參數(shù)為電壓4V10V，鍍筆作陽極，工件作陰極，鍍筆相對工件速度8~12cm/s，溫度為常溫。本發(fā)明實(shí)施鍍鈀后的不銹鋼在2(TC、6(TC和IOO'C下的5%、10%、20%、30%濃度(本說明書中的濃度均為質(zhì)量百分比濃度)的H2S04(強(qiáng)非氧化無機(jī)酸介質(zhì))，20。/。H2S04加Cr，甲乙混合酸溶液(強(qiáng)非氧化性有機(jī)酸介質(zhì))，海水、磷酸(中強(qiáng)酸)、50%NaOH(強(qiáng)堿)、乙酸(有機(jī)酸)等腐蝕介質(zhì)中，有極好的耐蝕性能，并且在流體中有很好的耐沖刷能力。本發(fā)明的創(chuàng)造性在于開發(fā)出了一種新的不銹鋼設(shè)備在高溫非氧化性介質(zhì)中的防腐處理工藝，該工藝的重要部分是開發(fā)出一種性能優(yōu)良的電刷鍍鈀銅鍍液，該工藝能夠在任何不銹鋼表面進(jìn)行電刷鍍鈀，膜層附著力良好，均勻，孔隙率低。通過鍍鈀銅合金后提高不銹鋼本身的鈍化能力從而使不銹鋼擁有在非氧化性介質(zhì)中優(yōu)異的耐蝕性能，尤其是在該鍍層中鈀元素和銅元素起到了協(xié)同作用是獲得優(yōu)異耐蝕性能和耐沖刷能力的關(guān)鍵。整個工藝操作簡單，鍍液穩(wěn)定，鍍液pH值為78，非常適合刷鍍作業(yè)。本發(fā)明所提供的一種新的不銹鋼設(shè)備在高溫非氧化性介質(zhì)中的防腐處理工藝具有如下特點(diǎn)(1)該工藝通過電刷鍍鈀銅層改變不銹鋼表面的電位和電化學(xué)性能極大地提高不銹鋼的鈍化能力，從而使不銹鋼達(dá)到非常好的耐蝕性能，而非一般防腐膜層依靠的物理阻隔作用或犧牲陽極保護(hù)作用，故膜層的耐久度好，特別是當(dāng)鍍膜發(fā)生局部破損時仍然能保持良好耐蝕性。該工藝與傳統(tǒng)工藝對材料實(shí)施電鍍、化學(xué)鍍、電刷鍍的保護(hù)原理是不一樣的。(2)本工藝開發(fā)出的電刷鍍鈀銅鍍液性能穩(wěn)定，獲得的鍍層結(jié)晶細(xì)微，無針孔，外觀均勻無缺陷(見附圖)。同時鍍液pH值控制在78，非常適合刷鍍作業(yè)。(3)利用電刷鍍鈀技術(shù)能夠進(jìn)行化工設(shè)備的現(xiàn)場防腐施工。(4)施鍍所需的時間較短，只需幾分鐘的時間即可獲得質(zhì)量良好的膜層;所需的溫度為常溫。(5)設(shè)備簡單，成本相對較低，能夠?qū)υ谟迷O(shè)備以及粗糙不平的表面施鍍，非常適用于化工行業(yè)的設(shè)備維護(hù)與防腐蝕。(6)施鍍后對不銹鋼在高溫非氧化性介質(zhì)(尤其是酸性介質(zhì))中的耐蝕能力有極大的提高。圖l:電刷鍍鈀銅合金的表面微觀形貌具體實(shí)施例方式實(shí)施例1，工業(yè)用316L(GB00Crl7Nil4Mo2)不銹鋼板材電刷鍍鈀銅合金(1)前處理包括打磨掉粗糙表面的毛刺，電凈除油，酸洗活化，去離子水沖洗。(2)隨后立即進(jìn)行電刷鍍銅合金，鍍液組成為-鈀鹽Pd(NH3)4Cl2:其計(jì)量以Pd質(zhì)量計(jì)5g/LNH4C1:50g/L(NH4)2HP04:100g/LEDTACu:lg/LEDTA2NHt:80g/L濃度為28%的NH3'H20:50ml其余為水pH值為7.2工藝參數(shù)為電壓4V，鍍筆作陽極，工件作陰極，鍍筆相對工件速度8~12cm/s，溫度為常溫。在常溫下施鍍3min后獲得結(jié)合力良好，均勻，耐蝕性優(yōu)良的鍍層。采用各種腐蝕介質(zhì)模擬實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備中非氧化性酸性介質(zhì)環(huán)境，對施鍍后的316L不銹鋼板腐蝕行為進(jìn)行了評價，部分結(jié)果如下表l試片在快速攪拌的沸騰20n/。H2SO4中的耐蝕性對比(轉(zhuǎn)速625轉(zhuǎn)/分鐘)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2試片在快速攪拌的沸騰20%H2SO4+0.01MCr中的耐蝕性對比(轉(zhuǎn)速625轉(zhuǎn)/分鐘)試樣掛片時間(h)腐蝕速率/(g.m-2.h")腐蝕現(xiàn)象電刷鍍鈀銅4800.011試片沒有明顯變化空白片2567.6全面腐蝕，有大量氣泡生成表3試片在快速攪拌的含Bf的10。/。甲酸的乙酸介質(zhì)中的耐蝕性對比(轉(zhuǎn)速625轉(zhuǎn)/分鐘)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例2，工業(yè)用316L(GB00Crl7Nil4Mo2)不銹鋼板材電刷鍍鈀銅合金(1)前處理包括打磨掉粗糙表面的毛刺，電凈除油，酸洗活化，去離子水沖洗。(2)隨后立即進(jìn)行電刷鍍鈀銅合金，鍍液組成為鈀鹽Pd(NH3)4C12:其計(jì)量以Pd質(zhì)量計(jì)8g/LNH4C1:90g/L(NH4)2HP04:80g/LEDTACu:2.5g/LEDTA2NH4:150g/L濃度為28%的NH3H20:100ml其余為水pH值為7.6工藝參數(shù)為電壓7V，鍍筆作陽極，工件作陰極，鍍筆相對工件速度812cm/s，溫度為常溫。在常溫下施鍍3min后獲得結(jié)合力良好，均勻，耐蝕性優(yōu)良的鍍層。采用各種腐蝕介質(zhì)模擬實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備中非氧化性酸性介質(zhì)環(huán)境，對施鍍后的316L不銹鋼板腐蝕行為進(jìn)行了評價，部分結(jié)果如下表4試片在快速攪拌的沸騰20。/。H2SO4中的耐蝕性對比(轉(zhuǎn)速625轉(zhuǎn)/分鐘)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例3，工業(yè)用316L(GB00Crl7Nil4Mo2)不銹鋼板材電刷鍍鈀銅合金(1)前處理包括打磨掉粗糙表面的毛刺，電凈除油，酸洗活化，去離子水沖洗。(2)隨后立即進(jìn)行電刷鍍鈀銅合金，鍍液組成為鈀鹽Pd(NH3)4C12:其計(jì)量以Pd質(zhì)量計(jì)12g/LNH4C1:125g/L(NH4)2HP04:50g/LEDTACu:5g/LEDTA2NHj:200g/L濃度為28%的NH3'H20:150ml其余為水pH值為7.8工藝參數(shù)為電壓IOV，鍍筆作陽極，工件作陰極，鍍筆相對工件速度8~12cm/s，溫度為常溫。在常溫下施鍍3min后獲得結(jié)合力良好，均勻，耐蝕性優(yōu)良的鍍層。采用各種腐蝕介質(zhì)模擬實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備中非氧化性酸性介質(zhì)環(huán)境，對施鍍后的316L不銹鋼板腐蝕行為進(jìn)行了評價，部分結(jié)果如下表7試片在攪拌的沸騰20。/。H2SO4中的耐蝕性對比(轉(zhuǎn)速625轉(zhuǎn)/分鐘)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1、一種不銹鋼設(shè)備在高溫非氧化性介質(zhì)中的防腐處理工藝，依次包括表面前處理和電刷鍍步驟，其特征在于，電刷鍍的鍍液組成鈀鹽Pd(NH3)4Cl2其計(jì)量以Pd質(zhì)量計(jì)5～12g/LNH4Cl50～125g/L(NH4)2HPO450～100g/LNH3·H2O50ml～150mlEDTA·Cu1～5g/LEDTA·2NH480～200g/L其余為水pH值為7～8電刷鍍工藝參數(shù)為電壓4V～10V，鍍筆作陽極，工件作陰極，鍍筆相對工件速度8～12cm/s。全文摘要一種不銹鋼設(shè)備在高溫非氧化性介質(zhì)中的防腐處理工藝屬于特殊電鍍
技術(shù)領(lǐng)域：
，能夠?qū)嵤┰O(shè)備的現(xiàn)場鍍覆及修復(fù)。本發(fā)明依次包括表面預(yù)處理和電刷鍍步驟，其特征在于，電刷鍍的鍍液組成為鈀鹽Pd(NH₃)₄Cl₂其計(jì)量以Pd質(zhì)量計(jì)5～12g/L；NH₄Cl50～125g/L；(NH₄)₂HPO₄50～100g/L；濃度為28％的NH₃·H₂O50ml～150ml；EDTA·Cu1～5g/L；EDTA·2NH₄80～200g/L；其余為水；pH值為7～8；工藝參數(shù)為電壓4V～10V，鍍筆作陽極，工件作陰極，鍍筆相對工件速度8～12cm/s，溫度為常溫。該工藝操作簡單，成本相對較低，效率高，環(huán)保性能較好。文檔編號C25D5/06GK101363129SQ20081022262公開日2009年2月11日申請日期2008年9月19日優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日發(fā)明者唐鋆磊,禹左,翔高申請人:北京化工大學(xué)