CN101922608A

CN101922608A - 镀镍磷合金钢瓶及其施镀方法

Info

Publication number: CN101922608A
Application number: CN2009100596199A
Authority: CN
Inventors: 王涛; 周启雄; 范俊明; 周志强; 刘大云; 黄瑛
Original assignee: CHENGDU GREAT HIGH PRESSURE VESSEL Co Ltd
Current assignee: CHENGDU GREAT HIGH PRESSURE VESSEL Co Ltd
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2029-06-17
Also published as: CN101922608B

Abstract

一种镀镍磷合金钢瓶，包括瓶体，所述瓶体的内壁镀有非晶态镍-磷防腐层，非晶态镍-磷防腐层的厚度为3～8μm。一种镀镍磷合金钢瓶的施镀方法，步骤如下：(1)待镀钢瓶的处理，依次为水洗、酸洗、水洗、活化和预热；(2)对钢瓶进行化学镀，镀液由硫酸镍、次亚磷酸钠、络合剂A、络合剂B、缓冲剂A、缓冲剂B、稳定剂和去离子水配制而成，将待镀钢瓶放于化学镀设备中，镀液温度控制在85～95℃，施镀时间以使钢瓶内壁沉积的非晶态镍-磷防腐层厚度达到3～8μm为限；(3)将进行化学镀后的钢瓶在室温用浓度30～50g/L的Na₂CO₃水溶液浸泡，再用85℃～95℃的去离子水浸泡，然后让其自然干燥。

Description

镀镍磷合金钢瓶及其施镀方法

技术领域

本发明涉及用于装各种气体(氮气、氧气、天然气等)的钢瓶(亦称气瓶)及其防腐方法。

背景技术

鉴于钢瓶口径小、长径比较大、内壁表面粗糙等特点，钢瓶内壁的防腐(防锈)处理一直是个难题。关于钢瓶内壁的防腐处理，主要有两个阶段，涉及两种方法：1、内壁表面淌漆，从上个世纪80年代末到90年代中期，一般直接由使用厂家根据需要对气瓶内壁表面进行处理，通常采用内壁表面淌防锈底漆的方法，使用实践证明，淌漆防腐的钢瓶短时间使用不会出现问题，但长时间使用的钢瓶由于不断充放气会导致漆层脱落，脱落的漆层将堵塞管道及阀件，故该方法逐渐被淘汰。2、磷化处理，从上个世纪90年代末期到现在，出现了磷化处理钢瓶内壁表面的方法，即将钢瓶浸入磷酸、磷酸盐为主的酸性溶液中，使钢瓶内壁表面生成一层难溶的磷酸盐膜层-磷化膜。磷化处理后的钢瓶虽然耐蚀性有所提高，但同样只能在短时间起到防腐的作用，随着时间的增长，钢瓶内壁会产生白色磷化粉，所述磷化粉会随气体进入管道损坏控制阀件，若反复磷化，钢瓶容易产生氢碎，影响使用的安全性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种镀镍磷合金钢瓶及其施镀方法，以有效解决钢瓶内壁的防腐问题。

本发明所述镀镍磷合金钢瓶，包括瓶体，所述瓶体的内壁镀有非晶态镍-磷防腐层(即通过还原反应从镀液中沉积出的非晶态镍和磷组成的防腐层)。实验表明，非晶态镍-磷防腐层的厚度为3μm～8μm即可。根据需要，钢瓶有单头钢瓶和双头钢瓶。

本发明所述镀镍磷合金钢瓶的施镀方法为化学镀，工艺步骤如下：

(1)待镀钢瓶的处理

待镀钢瓶的处理依次为水洗、酸洗、水洗、活化和预热，酸洗前的水洗是用自来水冲洗掉附在钢瓶壁上的杂物，酸洗是用盐酸水溶液去除钢瓶内壁上的黑斑，酸洗后的水洗是用自来水去除钢瓶内壁的盐酸，活化是用质量浓度10％～15％的盐酸水溶液对钢瓶内壁进行浸润，温度为室温，时间为20秒～60秒，预热是将活化处理后的钢瓶用80℃～90℃的去离子水浸泡至少3分钟；

(2)对钢瓶进行化学镀

镀液的配制：

镀液由硫酸镍、次亚磷酸钠、络合剂A、络合剂B、缓冲剂A、缓冲剂B、稳定剂和去离子水配制而成，配方为：硫酸镍25g/L-30g/L，次亚磷酸钠25g/L-30g/L，络合剂A8mL/L～15mL/L，络合剂B 8g/L-12g/L，缓冲剂A 10mL/L-15mL/L，缓冲剂B 2mL/L-6mL/L，稳定剂2mg/L～4mg/L，镀液的pH值控制在4.5-5.5，所述络合剂A为乳酸或苹果酸，所述络合剂B为丁二酸，所述缓冲剂A为乙酸钠，所述缓冲剂B为硼酸，所述稳定剂为硫酸铅；

施镀操作：

将步骤(1)处理后的待镀钢瓶放于化学镀设备中，在常压下进行施镀，镀液温度控制在85℃-95℃，施镀时间以使钢瓶内壁沉积的非晶态镍-磷防腐层厚度达到3μm～8μm为限，施镀过程中，每隔15分钟～20分钟对镀液中的镍离子浓度和镀液的pH值进行检测，并根据检测结果添加新鲜镀液和用氨水调整镀液的pH值，使镀液的pH值保持在4.5-5.5；

(3)已镀钢瓶的处理

将进行化学镀后的钢瓶在室温用浓度30g/L～50g/L的Na₂CO₃水溶液浸泡1分钟～2分钟，再用温度85℃～95℃的去离子水浸泡至少3分钟，然后将被镀钢瓶从去离子水中取出让其自然干燥。

上述方法中，待镀钢瓶的处理时，酸洗步骤所用盐酸水溶液的配方是：自来水体积∶盐酸体积＝1∶0.5～1。

本发明具有以下有益效果：

1、非晶态镍-磷防腐层具有以下性能：

a)优良的抗腐蚀性能，非晶态不存在晶界、位错等晶体缺陷，是单一均匀组织，不易形成电偶腐蚀，决定其有较高的耐蚀性，

b)优良的附着力，非晶态镍-磷防腐层在钢瓶内壁产生压应力(4MPa)，且与钢瓶瓶体的热膨胀系数相当，因而与钢瓶内壁的附着力好(可达300MPa～400Mpa)，长时间使用也不会脱落，

c)硬度高、抗磨性好，非晶态镍-磷防腐层的抗拉强度超过700Mpa，经热处理硬度可达HV1100；

由于非晶态镍-磷防腐层具有上述性能，因此有效解决了钢瓶内壁的防腐问题，可延长钢瓶的使用寿命，提高钢瓶使用中的安全性。

2、由于钢瓶内壁的非晶态镍-磷防腐层通过化学沉积的方法获得，因而厚度均匀。

3、由于本发明所述施镀方法为化学镀，因而能避免电镀形成的边角效应等缺陷，并能获得具有较高光洁度的非晶态镍-磷防腐层。

附图说明

图1是本发明所述镀镍磷合金钢瓶的一种结构示意图，钢瓶为双头钢瓶；

图2是本发明所述镀镍磷合金钢瓶的又一种结构示意图，钢瓶为单头钢瓶；

图3是对双头钢瓶进行化学镀的示意图；

图4是对单头钢瓶进行化学镀的示意图。

图中，1-瓶体、2-非晶态镍-磷防腐层、3-储液槽、4-热电偶、5-温度控制器、6-自动加热器、7-搅拌器、8-液下泵、9-过滤器、10-截止阀、11-密封头、12-待镀钢瓶、13-回流管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所述镀镍磷合金钢瓶及其施镀方法作进一步说明。

实施例1

本实施例对外径为219mm、长度为1980mm的双头钢瓶进行化学镀，工艺步骤如下：

(1)待镀钢瓶的处理

待镀钢瓶的处理依次为水洗、酸洗、水洗、活化和预热；酸洗前的水洗是用自来水冲洗掉附在钢瓶壁上的杂物；酸洗采用盐酸水溶液去除钢瓶内壁上的黑斑，其配方是：自来水体积∶盐酸体积＝1∶0.5；酸洗后的水洗是用自来水去除钢瓶内壁的盐酸；活化用质量浓度15％的盐酸水溶液，温度为室温(25℃)，时间为20秒；预热用80℃的去离子水，浸泡时间为5分钟。

(2)对钢瓶进行化学镀

镀液的配制：镀液由硫酸镍、次亚磷酸钠、乳酸(络合剂A)、丁二酸(络合剂B)、乙酸钠(缓冲剂A)、硼酸(缓冲剂B)、硫酸铅(稳定剂)和去离子水配制而成，配方为：硫酸镍25g/L，次亚磷酸钠25g/L，乳酸8mL/L，丁二酸8g/L，乙酸钠10mL/L，硼酸2mL/L，硫酸铅2mg/L，镀液的pH值控制在4.5。

施镀设备：施镀设备的结构框图如图3所示，包括储液槽3、热电偶4、温度控制器5、自动加热器6、搅拌器7、液下泵8、过滤器9、截止阀10、密封头11和回流管13。温度控制器5为智能数字温度控制仪，根据热电偶4所采集的储液槽中镀液的温度控制自动加热器6的通电与断电；搅拌器7为无油鼓风机，在施镀的过程中持续工作；储液槽中的镀液由液下泵8、过滤器9、截止阀10及连接管件组成的进液流路从待镀钢瓶12的下密封头11进入钢瓶内腔，钢瓶内腔中经过还原反应的镀液从待镀钢瓶的上密封头11流出，经回流管13返回储液槽3。构成施镀设备的热电偶4、温度控制器5、自动加热器6、搅拌器7、液下泵8、过滤器9、截止阀10均可通过市场购买。

施镀操作：

将经过步骤(1)处理的待镀钢瓶12放于化学镀设备中，安装方式如图3所示。施镀在常压下进行，镀液温度控制在85℃，施镀时间以使钢瓶内壁沉积的非晶态镍-磷防腐层厚度达到3μm为限(时间为40分钟左右)，施镀过程中，每隔15分钟对镀液中的镍离子浓度和镀液的pH值进行检测，并根据检测结果添加新鲜镀液和用氨水调整镀液的pH值，使镀液的pH值保持在4.5；

(3)已镀钢瓶的处理

将进行化学镀后的钢瓶在室温(25℃)用浓度30g/L的Na₂CO₃水溶液浸泡1分钟，再用温度85℃的去离子水浸泡3分钟，然后将被镀钢瓶从去离子水中取出让其自然干燥。

通过上述施镀方法，使双头钢瓶的瓶体内壁镀上了厚度为3μm的非晶态镍-磷防腐层2，如图1所示。

实施例2

本实施例对外径为219mm、长度为1630mm的单头钢瓶进行化学镀，工艺步骤如下：

(1)待镀钢瓶的处理

待镀钢瓶的处理依次为水洗、酸洗、水洗、活化和预热；酸洗前的水洗是用自来水冲洗掉附在钢瓶壁上的杂物；酸洗采用盐酸水溶液去除钢瓶内壁上的黑斑，其配方是：自来水体积∶盐酸体积＝1∶1；酸洗后的水洗是用自来水去除钢瓶内壁的盐酸；活化用质量浓度10％的盐酸水溶液，温度为室温(25℃)，时间为60秒；预热用90℃的去离子水，浸泡时间为3分钟。

(2)对钢瓶进行化学镀

镀液的配制：镀液由硫酸镍、次亚磷酸钠、苹果酸(络合剂A)、丁二酸(络合剂B)、乙酸钠(缓冲剂A)、硼酸(缓冲剂B)、硫酸铅(稳定剂)和去离子水配制而成，配方为：硫酸镍30g/L，次亚磷酸钠30g/L，苹果酸15mL/L，丁二酸12g/L，乙酸钠15mL/L，硼酸6m L/L，硫酸铅4mg/L，镀液的pH值控制在5.5。

施镀设备：包括储液槽3、热电偶4、温度控制器5、自动加热器6、搅拌器7、液下泵8、过滤器9、截止阀10、密封头11和回流管13。储液槽3中的镀液由液下泵8、过滤器9、截止阀10及连接管件组成的进液流路从待镀钢瓶12上部的密封头11进入钢瓶内腔底部，钢瓶内腔中经过还原反应的镀液从所述密封头11流出，经回流管13返回储液槽3。

施镀操作：

将待镀钢瓶13放于化学镀设备中，安装方式如图4所示。施镀在常压下进行，镀液温度控制在95℃，施镀时间以使钢瓶内壁沉积的非晶态镍-磷防腐层厚度达到8μm为限(时间为120分钟左右)，施镀过程中，每隔15分钟对镀液中的镍离子浓度和镀液的pH值进行检测，并根据检测结果添加新鲜镀液和用氨水调整镀液的pH值，使镀液的pH值保持在5.5；

(3)已镀钢瓶的处理

将进行化学镀后的钢瓶在室温(25℃)用浓度50g/L的Na₂CO₃水溶液浸泡2分钟，再用温度95℃的去离子水浸泡5分钟，然后将被镀钢瓶从去离子水中取出让其自然干燥。

通过上述施镀方法，使单头钢瓶的瓶体内壁镀上了厚度为8μm的非晶态镍-磷防腐层2，如图2所示。

Claims

1.一种镀镍磷合金钢瓶，包括瓶体(1)，其特征在于所述瓶体的内壁镀有非晶态镍-磷防腐层(2)。

2.根据权利要去1所述的镀镍磷合金钢瓶，其特征在于非晶态镍-磷防腐层的厚度为3μm～8μm。

3.一种镀镍磷合金钢瓶的施镀方法，其特征在于工艺步骤如下：

(1)待镀钢瓶的处理

(2)对钢瓶进行化学镀

镀液的配制：

镀液由硫酸镍、次亚磷酸钠、络合剂A、络合剂B、缓冲剂A、缓冲剂B、稳定剂和去离子水配制而成，配方为：硫酸镍25g/L～30g/L，次亚磷酸钠25g/L～30g/L，络合剂A 8mL/L～15mL/L，络合剂B 8g/L～12g/L，缓冲剂A 10mL/L～15mL/L，缓冲剂B2mL/L～6m L/L，稳定剂2mg/L～4mg/L，镀液的pH值控制在4.5～5.5，所述络合剂A为乳酸或苹果酸，所述络合剂B为丁二酸，所述缓冲剂A为乙酸钠，所述缓冲剂B为硼酸，所述稳定剂为硫酸铅；

施镀操作：

将步骤(1)处理后的待镀钢瓶放于化学镀设备中，在常压下进行施镀，镀液温度控制在85℃～95℃，施镀时间以使钢瓶内壁沉积的非晶态镍-磷防腐层厚度达到3μm～8μm为限，施镀过程中，每隔15分钟～20分钟对镀液中的镍离子浓度和镀液的pH值进行检测，并根据检测结果添加新鲜镀液和用氨水调整镀液的pH值，使镀液的pH值保持在4.5～5.5；

(3)已镀钢瓶的处理

将进行化学镀后的钢瓶在室温用浓度30g/L～50g/L的Na₂CO₃水溶液浸泡1分钟～2分钟，再用温度85℃～95的去离子水浸泡至少3分钟，然后将被镀钢瓶从去离子水中取出让其自然干燥。

4.根据权利要求3所述的镀镍磷合金钢瓶的施镀方法，其特征在于待镀钢瓶的处理时，酸洗步骤所用盐酸水溶液的配方是：自来水体积∶盐酸体积＝1∶0.5～1。