[發明專利]一種換熱器表面防腐蝕及不積垢納米多元復合鍍層的制備方法

無效

• 申請號: 201110282467.6
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN103014796A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 李雪松;吳化;楊友;楊悅
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: C25D5/18
• 分類號: C25D5/18;C25D5/22;C25D5/20;C25D15/00
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技術領域

本發明涉及一種制備納米多元復合鍍層的方法，特別是涉及一種脈沖電沉積制備換熱器表面防腐蝕及不結垢納米多元復合鍍層的方法。

背景技術

氣-液換熱器和液-液換熱器使用的材料，既要傳熱性好，又要耐熱、耐蝕(包括防銹)，還要加工成型性優良和價格較低。目前國內外的這類換熱器都用金屬材料制造，而且以使用奧氏體(Cr18Ni9型)不銹鋼(耐熱、耐蝕、成型性都好)使用較多。也有使用銅合金如H68普通黃銅(傳熱性好)的，但在使用中都存在耐腐蝕性差及積水垢的問題，嚴重影響產品的使用壽命。

表面工程是經表面預處理后，通過表面涂覆、表面改性或多種表面工程技術復合處理，改變固體金屬表面或非金屬表面的形態、成分、組織結構和應力狀態等以獲得多需要表面性能的系統工程，使其在高溫、高壓、高速、重載以及腐蝕介質等惡劣工況下可以可靠的工作，加之表面工程本身又是節約能源和資源的技術，因而受到工程技術界的重視和在許多工程制品中應用。近期新發展起來的納米技術和納米材料用于表面工程，可能獲得更為優異的性能，近年來國內外有關這方面的研究報導在不斷增加，如國外用納米材料(如碳基鐵粉、鎳粉鐵氧體粉)用于涂料中，涂到飛機、導彈、軍艦或武器上使該設備具有隱身性，用納米尺度的TiO₂添加到鋁粉顏料或云母珠光顏料中，其涂層具有隨角異色性等，但多數在試驗研究階段。為了減少換熱器在使用中積水垢，國內外也開始用納米表面工程進行探索，如對金屬表面涂層添加了納米鈦粉的油漆，確有減慢熱水結垢的作用。但是這種涂層在熱水中作稍長時間浸泡會起皮脫落。而且，換熱器在使用中因流體快速不均勻流動時會引起震動，而相互接觸的震動部分會發生摩擦也會使這種油漆層磨損，因而失去了使用價值。

因此，研究開發導熱、耐磨、耐蝕和不積垢的材料或金屬表面功能材料蓋覆層，是換熱器制造者和使用者的期望，但目前國內外都沒有成為現實。

脈沖電沉積制備納米合金涂層的技術難點在于：脈沖電沉積工藝參數(波形、頻率、占空比、電流密度等)的優化；電沉積工藝參數(陰極電流密度、鍍液pH值、陰極移動速度、鍍液溫度等)的優化；鍍液成分(納米顆粒種類及粒徑、納米顆粒分散程度、主鹽、穩定劑、絡合劑等)的選擇和優化；控制沉積反應過程中離子交換和離子供給的方法。上述技術措施的目的是為了最大限度增加形核率、抑制長大過程，獲得成分均勻、結晶晶粒細小、納米顆粒含量可控的高質量納米合金復合涂層材料。

中國專利局授權的專利號為ZL03140832.1的發明專利“一種提高金屬表面耐高溫和耐磨損的電沉積復合鍍方法”。該發明揭示：采用單鹽酸性鍍液制備提高鑄造形模及連鑄坯結晶器表面耐高溫腐蝕和耐磨損性能的微粒增強電沉積復合鍍層，該發明采用直流電沉積，而本發明采用脈沖電沉積，該發明采用單鹽鍍液，而本發明采用多元合金復合鍍液，且對納米顆粒的處理方法也完全不同，所以，與本發明專利在工藝方法及實施手段上都存在較大差異，并不能對本發明的新穎性構成限制。

2011年中國專利局公開了長春工業大學提交的題為“一種電沉積制備大體積納米鎳鐵合金晶體的方法”的200910218153.3號發明專利，該發明揭示：在權利要求的工藝方法下制備出在電沉積中能夠連續生長、成分均勻、形成無分層結構的大體積納米晶鎳鐵合金材料，合金材料厚度達到～7000μm以上，而本發明注重在換熱器表面制備防腐蝕及不結垢納米合金防護鍍層，防護層厚度在～30μm左右；該發明注重電沉積中工藝參數、添加劑a及添加劑b的使用，而本發明注重脈沖電沉積工藝參數的選擇及鍍液中第二相納米顆粒的選擇及預處理方法。因此，該發明制備大體積納米晶合金材料的設計與本發明的防腐蝕及不結垢納米多元復合鍍層相比，顯然，在材料性能、合金成分、應用領域等方面存在很大差異性，雖然可產生有益提示，但對本發明新穎性等不構成限制。

總之，與本發明在工藝及組成等多方面密切相關的專利未見專利公開和文獻報道。本發明提出了一種脈沖電沉積制備結晶細致、成分均勻、防腐蝕及不結垢納米多元合金復合鍍層材料的方法。

發明內容