[其他]多孔表面?zhèn)鳠嵩娀瘜W(xué)制造方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85102762
• 申請(qǐng)日: 1985-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN85102762B
• 公開（公告）日: 1987-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張振邦;火時(shí)中;彭喬;谷金香;葛文霖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連工學(xué)院
• 主分類號(hào): C25F3/06
• 分類號(hào): C25F3/06;F28F13/00
• 代理公司: 大連工學(xué)院專利代理事務(wù)所
• 代理人: 潘迅,榮守宇

本發(fā)明涉及一種以不銹鋼工作為正極，使其在電解質(zhì)溶液中陽(yáng)極極化發(fā)生局部腐蝕形成表面多孔層的多孔表面?zhèn)鳠嵩谱鞣椒ā?/p>

多孔表面?zhèn)鳠嵩捎谟卸嗫讓幼鳛槠行模稍诘蜏夭钕卤３指咝Х序v傳熱。多孔表面?zhèn)鳠嵩膽?yīng)用，可使工業(yè)熱能得到充分利用，化工過程得到強(qiáng)化，還可廣泛用于低品位余熱的回收。

傳熱元件多孔層的制造，通常有燒結(jié)法、機(jī)加工法、電鍍法和火焰噴涂法。這些方法制造工藝復(fù)雜，成本高，而且難于在傳熱管的內(nèi)表面造孔。

日本公開特許報(bào)《昭53-138969》、《昭54-76440》提出了金屬管外表面多孔層的電解加工方法，該方法較前幾種方法加工簡(jiǎn)單，成本較低。對(duì)不銹鋼傳熱管外表面多孔層的制造，其具體步驟為：先將奧氏體不銹鋼管在400-850℃下進(jìn)行晶間敏化熱處理（推薦650℃下加熱1.5小時(shí)，爐冷20小時(shí)）;再將不銹鋼管置2.4NHCl溶液中浸漬4-6小時(shí)，進(jìn)行預(yù)腐蝕;最后將不銹鋼置NaCl和HCl混合溶液中，在攪拌條件下進(jìn)行電解加工1.5-4小時(shí)，制造出表面多孔層。

在電解加工前引入晶間腐蝕敏化熱處理和HCl溶液預(yù)腐蝕等工序，存在下列弊端：（1）電解時(shí)蝕孔必定優(yōu)先在晶粒邊界密集誘發(fā)，勢(shì)必造成蝕孔分布不均勻，從而影響傳熱效率的提高。（2）發(fā)生晶間腐蝕，使材料強(qiáng)度受到影響。（3）使制造周期延長(zhǎng)，成本增加。

這些不利因素是由于把多孔表面?zhèn)鳠峁艿闹圃旆椒ǎ⒃诰чg腐蝕的理論基礎(chǔ)上造成的。

本發(fā)明的目的，是提出一種直接電解加工，制造不銹鋼多孔表面?zhèn)鳠嵩姆椒ǎ怪圃熘芷诳s短，蝕孔分布較前述非直接電解加工法所得的孔分布更均勻。為適應(yīng)各種傳熱設(shè)備的需要，本發(fā)明還提出了不銹鋼直管內(nèi)表面和蛇形管外表面多孔層的制造方法。

本發(fā)明的要點(diǎn)是用氧化性氯化物鹽FeCl₃溶液做電解液，將不銹鋼直接陽(yáng)極極化發(fā)生局部腐蝕制取多孔表面?zhèn)鳠嵩?/p>

以小孔腐蝕原理為理論基礎(chǔ)，根據(jù)發(fā)明者對(duì)不銹鋼小孔腐蝕的多年研究經(jīng)驗(yàn)，歸納出發(fā)生孔蝕的基本條件為：（1）環(huán)境介質(zhì)中必須存在臨界濃度以上的活性陰離子;（2）材料-介質(zhì)體系的溫度必須高于孔蝕臨界溫度（T_c）;（3）材料的電極電位必須高于孔蝕臨界電位E_b。本發(fā)明采用FeCl₃溶液作電解液，其中所含的活性陰離子Cl^-，是破壞不銹鋼表面鈍化膜，使蝕孔得以誘發(fā)所需的離子;而Fe³⁺離子，則用以維持介質(zhì)的氧化性，保證被加工工件的電位高于孔蝕臨界電位E_b。

本發(fā)明所采用的極化電流密度為8-15A/dm²，通電時(shí)間為40-80分鐘，電解液含F(xiàn)eCl₃的濃度在1-15%范圍內(nèi)，其中以2-4%的濃度效果較好。工作溫度應(yīng)保持在孔蝕臨界溫度以上，對(duì)于18-8類型不銹鋼工件，溫度可在25-45℃范圍內(nèi);對(duì)25-20類型不銹鋼工件，溫度可在30-50℃范圍內(nèi)。

不銹鋼管外表面造孔，可以直接在電解槽中進(jìn)行。將用有機(jī)溶劑洗凈油污后的不銹鋼工件置于FeCl₃電解液中，工件接正極，輔助電極（可有碳鋼或不銹鋼）接負(fù)極，按本發(fā)明提供的參數(shù)通電極化，便能獲得均勻的表面多孔層。為使工件受腐蝕均勻，必須保持電力線均勻分布。加工直管時(shí)，可用定位卡環(huán)保持陰陽(yáng)極同心;加工蛇形管時(shí)，可在管盤內(nèi)外都安裝上陰極，如將陰極做成套筒形式，并使管盤內(nèi)外的陰極套同心。電解槽中還需安裝控溫設(shè)備。由于蛇形管被加工表面較大，單位時(shí)間內(nèi)送入電解槽的電功率比較大，通電后電解液和工件的溫度會(huì)急劇上升，為控制溫度，可用被加工的蛇形管本身作為換熱器，在管子內(nèi)部通冷卻液降溫。

不銹鋼內(nèi)表面造孔時(shí)，為避免管子外表面與電解液接觸，可采用電解液循環(huán)系統(tǒng)，把需要加工的管子串聯(lián)在回路中。這時(shí)陰極在管內(nèi)，同樣應(yīng)注意陰陽(yáng)極同心。

如果外表面造孔時(shí)管子太長(zhǎng)，或沒有深電解槽，也可以設(shè)計(jì)循環(huán)電解液系統(tǒng)進(jìn)行加工。總之只要滿足蝕孔發(fā)生的三個(gè)條件，并注意到電力線均勻分布等問題，按照本發(fā)明提供的工藝條件，即可在不銹鋼表面制造出多孔層。除傳熱管以外，還可以制造板式或蜂窩式結(jié)構(gòu)等其它形式的多孔表面?zhèn)鳠嵩?/p>

本發(fā)明由于采用孔蝕原理直接腐蝕加工出多孔層，事先不需要進(jìn)行敏化熱處理和HCl預(yù)腐蝕，因此節(jié)省了設(shè)備投資和原材料消耗，制造周期只要約1小時(shí)，還避免了蝕孔在晶間密集和晶間腐蝕引起材料力學(xué)性能下降等問題。所得多孔表面孔分布均勻，加工后材料性能不受影響。