[發(fā)明專利]一種金屬構(gòu)件表面耐磨防腐改性的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110287042.4
• 申請(qǐng)日: 2011-09-26
• 公開（公告）號(hào): CN102506268A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張勁松;曹小明;楊振明;田沖;金鵬;全鋒厚;馬得舉;付超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧卓異新材料有限公司;遼寧卓異科技有限公司
• 主分類號(hào): F16L57/06
• 分類號(hào): F16L57/06;F16L58/04;C08L61/06;C08L63/00;C08L7/00;C08L21/00;C08L77/00;C08L23/06;C08L27/06;C08L23/12;B29C41/04;B29C45/00
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬構(gòu)件表面耐磨防腐保護(hù)層的制備技術(shù)，具體地說是一種利用泡沫陶瓷/高分子雙連續(xù)相復(fù)合材料對(duì)金屬構(gòu)件(內(nèi)、外)表面進(jìn)行耐磨防腐改性的方法。

背景技術(shù)

金屬材料是現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)材料。在使用過程中，金屬結(jié)構(gòu)件常常承受介質(zhì)顆粒的沖蝕磨損和腐蝕作用，如在火力發(fā)電廠、礦山和石油化工企業(yè)的用于傳輸泥漿、粉塵物料、腐蝕性氣體、液體的金屬管道、閥門和和泵體等。磨損和腐蝕是降低材料壽命、增加生產(chǎn)成本的兩個(gè)重要原因，我國每年由于磨損和腐蝕造成的直接損失約占全國國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值的2％-4％左右。

例如，在火力發(fā)電廠中，為了降低SO₂的排放，需要對(duì)煤炭燃燒過程產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行脫硫處理。在脫硫處理過程中，用于傳輸石灰石料漿的管道存在著嚴(yán)重磨損現(xiàn)象，直管使用壽命大約是一年左右，彎頭使用壽命僅僅二個(gè)月。以一臺(tái)800MW的火力發(fā)電機(jī)組為例，一年需要更換的脫硫管道為500米左右、數(shù)十個(gè)彎頭和三通，大約花費(fèi)100萬元，如果考慮到人員費(fèi)用和更換過程對(duì)生產(chǎn)造成的影響，所需費(fèi)用會(huì)更高。因此，提高金屬材料的磨耐防腐性能是降低生產(chǎn)成本避免安全隱患的主要途徑。

目前，國內(nèi)現(xiàn)有的金屬耐磨管主要有：陶瓷內(nèi)襯管、橡膠內(nèi)襯管、玻璃鋼內(nèi)襯管、高鉻鑄鋼(鐵)管、鑄石鋼管等。在實(shí)際應(yīng)用過程中，工況條件較為惡劣，傳輸介質(zhì)往往同時(shí)存在固態(tài)顆粒、液體并呈現(xiàn)一定的酸性或堿性。因此，沖刷、磨損、腐蝕會(huì)同時(shí)作用于工件表面，使現(xiàn)有的耐磨管道普遍存在磨損快、壽命短的問題，縮短了更換周期，相應(yīng)地提高了企業(yè)運(yùn)行成本。例如，橡膠內(nèi)襯和玻璃鋼內(nèi)襯的金屬管道在尖硬顆粒沖刷的環(huán)境下，使用壽命只有三個(gè)月左右；內(nèi)壁鑲嵌陶瓷片的管道常常出現(xiàn)陶瓷片剝落的現(xiàn)象，整體增強(qiáng)的效果較差；鑄石內(nèi)襯管存在著夾雜、氣孔、裂紋等缺陷限制了它的應(yīng)用范圍，高鉻鑄鋼(鐵)管的成本較高。

閥門(球閥、蝶閥等)、泵體(泥漿泵、渣漿泵等)是傳輸泥漿、粉塵物料、腐蝕性氣體、液體的重要部件，廣泛應(yīng)用在電力、礦山、化工、石油等行業(yè)，年產(chǎn)值在上千億元以上，同樣面臨著嚴(yán)重的磨損與腐蝕問題。例如，選煤廠使用的閥門一般壽命為90天，有機(jī)硅回收料系統(tǒng)使用的球閥使用壽命為11天，云南某錫礦用于在5-6個(gè)壓力下傳輸料漿的球閥使用壽命僅僅為幾個(gè)小時(shí)，泥漿泵的活塞缸套的使用壽命平均為140小時(shí)。

閥門和泵體由于嚴(yán)重的磨損和腐蝕導(dǎo)致的使用壽命短，帶來不利因素在于：1.增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本；2.頻繁的維修與更換，降低了整套設(shè)備連續(xù)運(yùn)行周期，增加了生產(chǎn)安全隱患、提高了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；3.浪費(fèi)了大量稀有資源，如鉻、鎳、鉬等。

目前，閥門和泵體采用的耐磨防腐方法主要采用了耐磨材料如高鉻鑄鐵、硬質(zhì)合金等制作耐磨層；采用表面處理工藝如等離子體噴涂、堆焊、滲氮等方法在耐磨層表面形成陶瓷層或提高耐磨層的硬度等方法來提高閥門和泵體的使用壽命，盡管取得了良好的效果，但仍不能很好地滿足用戶的要求，壽命仍有待大幅度提高。

在此背景下，研發(fā)新的金屬構(gòu)件耐磨防腐技術(shù)，可促進(jìn)我國電力、礦山、石油、化工、冶金、建筑等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種金屬構(gòu)件表面耐磨防腐改性的方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中閥門、泵體等由于嚴(yán)重的磨損和腐蝕導(dǎo)致使用壽命短等問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種金屬構(gòu)件表面耐磨防腐改性的方法，利用泡沫陶瓷/高分子雙連續(xù)相復(fù)合材料作為金屬構(gòu)件的保護(hù)層，置于金屬構(gòu)件表面，并與金屬構(gòu)件牢固結(jié)合。

所述的金屬構(gòu)件表面耐磨防腐改性的方法，高分子材料與泡沫陶瓷復(fù)合形成雙連續(xù)相復(fù)合材料的過程和雙連續(xù)相復(fù)合材料與金屬構(gòu)件的牢固結(jié)合過程在同一步驟完成。

所述的金屬構(gòu)件表面耐磨防腐改性的方法，首先，利用噴砂對(duì)需要防護(hù)的工件表面進(jìn)行毛化處理，或者利用機(jī)加工方法對(duì)需要防護(hù)的工件表面加工出的螺紋槽或環(huán)形槽；然后，將泡沫陶瓷制備成所需形狀和尺寸的構(gòu)件，并通過機(jī)械配合、連接、焊接、粘接或鑲嵌方式固定到金屬結(jié)構(gòu)件表面；接著，利用常壓灌注、離心灌注、真空吸注或注射成型方法將高分子混合澆注料注入到泡沫陶瓷網(wǎng)孔內(nèi)，經(jīng)固化、硫化或凝固后，獲得泡沫陶瓷/高分子雙連續(xù)相復(fù)合材料保護(hù)層，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)保護(hù)層與金屬構(gòu)件表面的牢固結(jié)合。