CN102212809B - 一种镍基合金加热管的防腐蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镍基合金加热管的防腐蚀方法，属于防腐技术领域。包括以下步骤：将镍基合金加热管基体用砂纸打磨到800#，依次用去离子水、酒精清洗，干燥；PEG200∶PEG20000∶TEOS∶HCl∶H2O按摩尔比0.00293-0.0066∶0.0022-0.00587∶0.1∶13∶100混合均匀，80℃密封反应3h，陈化3d备用；将处理好的基体浸入制备好的溶液，以10cm/min的速度匀速提拉；将试样放入马弗炉中以2℃/min的速度升温至540℃，保温10h，自然冷却，获得二氧化硅膜。本发明工艺简单，可控性好，制备的二氧化硅膜层致密、均匀、无气孔、无气泡。
Description
技术领域
本发明涉及一种镍基合金加热管的防腐蚀方法，尤其涉及一种在镍基合金加热管表面制备二氧化硅耐蚀膜的方法的技术，所制备二氧化硅膜均匀致密，可应用于电热水器加热管表面防腐领域，属于防腐技术领域。
技术背景
目前电热水器加热管外壳主要采用Incoloy800和Incoloy840两种镍基合金制成，Incoloy800和Incoloy840属于奥氏体不锈钢，具有很好的耐高温、抗腐蚀性能；但是由于加热管长时间暴漏在复杂的变温环境中，且环境中存在氯离子，加热管腐蚀、穿孔等现象经常出现。目前热水器生产厂家主要采用牺牲Mg阳极的方法对热水器内胆和加热管进行保护，Mg阳极消耗速度快，需要频繁更换，增加了厂家的售后成本，如果更换不及时可能产生内胆、加热管穿孔，导致漏电、漏水等问题。金属表面涂覆无机膜有助于提高金属的抗腐蚀性能。
申请号为200810020318的中国发明专利公开了一种多孔不锈钢-陶瓷复合膜的制备工艺，虽然此制造工艺能够提高不锈钢板材的防腐蚀性能，但是烧结温度高达1400℃，在此温度范围内表面活性剂所形成的直径均匀的二氧化硅胶束被破坏，严重影响成膜效果。申请号为200810222623采用电刷镀靶工艺，在不锈钢基体表面形成保护层，此工艺所用电镀液配比复杂，价格昂贵，大量使用在热水器加热管中成本较高。申请号为200910102234采用PVD真空镀膜法，在不锈钢表面制备了一次保护膜，通过此制造工艺不锈钢板材的防腐蚀性能得到提高，但是该法工艺复杂、制备条件苛刻、成本高。
发明内容
本发明的主要目的在于针对电热水器加热管在使用过程中出现的腐蚀问题，提供了一种镍基合金加热管表面涂敷二氧化硅膜达到防腐蚀效果的方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
(1)镍基合金加热管基体的处理
以镍基合金加热管为基体，用符合GB2481.1规定的砂纸按顺序依次打磨到800#，依次用去离子水冲洗、酒精去油污，干燥后待用。
(2)二氧化硅溶胶的制备
以正硅酸乙酯(TEOS)作为前躯体，聚乙二醇200(PEG-200)、聚乙二醇20000(PEG-20000)作为表面活性剂，PEG200∶PEG20000∶TEOS∶HCl∶H2O按摩尔比0.00293-0.0066∶0.0022-0.00587∶0.1∶13∶100混合均匀，80℃密封反应3h，陈化3d备用。
(3)二氧化硅膜的制备
将步骤(1)处理好的基体试样浸入步骤(2)制备好的溶液，10min后以10cm/min的速度匀速提拉。
(4)二氧化硅膜的煅烧
将试样放入马弗炉中以2℃/min的速度升温至540℃，保温10h，自然冷却，即可获得二氧化硅膜。
步骤(2)中优选PEG200∶PEG20000∶TEOS∶HCl∶H2O摩尔比0.00587∶0.00293∶0.1∶13∶100。
上述制备方法中，可根据实际情况和需要，多次重复步骤(3)。
采用本发明尤其适用于Incoloy800镍基合金加热管。
本发明制备的二氧化硅膜致密、均匀、无气孔、气泡。以涂覆二氧化硅膜后的试样作为待测电极、辅助电极为铂电极，参比电极为饱和甘汞电极，扫描速度为：20mV/min，测量涂覆二氧化硅膜后试样的极化曲线，根据极化曲线可得膜层能够起到降低腐蚀的趋势的作用。
具体实施方式
实施例1
(1)镍基合金加热管基体的处理
实验以Incoloy800镍基合金加热管为原材料，截取(15*15)mm的试样。用符合GB2481.1规定的砂纸按顺序依次打磨到800#，依次用去离子水冲洗、酒精去油污，干燥后待用。
(2)二氧化硅溶胶的制备
实验以正硅酸乙酯(TEOS)作为前躯体，聚乙二醇200(PEG-200)、聚乙二醇20000(PEG-20000)作为表面活性剂，PEG200∶PEG20000∶TEOS∶HCl∶H2O按摩尔比0.00587∶0.00293∶0.1∶13∶100混合均匀，80℃密封反应3h，陈化3d备用。
(3)二氧化硅膜的制备
将处理好的基体试样浸入制备好的溶液，10min后以10cm/min的速度匀速提拉，根据实际情况需要进行多层涂覆。
(4)二氧化硅膜的煅烧
将试样放入马弗炉中以2℃/min的速度升温至540℃，保温10h，自然冷却，即可获得二氧化硅膜。
制备的涂覆试样表面膜层均匀致密、无气孔、无杂质，试样的点蚀电位为0.74V，自腐蚀电位为-0.01V；与空白试样相比点蚀电位提高了0.12V，自腐蚀电位提高了0.22V。
实施例2
一种在镍基合金加热管表面制备二氧化硅耐蚀膜的方法包括如下步骤：
(1)镍基合金加热管基体的处理
实验以Incoloy800镍基合金加热管为原材料，截取(15*15)mm的试样。用符合GB2481.1规定的砂纸按顺序依次打磨到800#，依次用去离子水冲洗、酒精去油污，干燥后待用。
(2)二氧化硅溶胶的制备
实验以正硅酸乙酯(TEOS)作为前躯体，聚乙二醇200(PEG-200)、聚乙二醇20000(PEG-20000)作为表面活性剂，PEG200∶PEG20000∶TEOS∶HCl∶H2O按摩尔比0.00293∶0.00587∶0.1∶13∶100混合均匀，80℃密封反应3h，陈化3d备用。
(3)二氧化硅膜的制备
将处理好的基体试样浸入制备好的溶液，10min后以10cm/min的速度匀速提拉，根据实际情况需要进行多层涂覆。
(4)二氧化硅膜的煅烧
将试样放入马弗炉中以2℃/min的速度升温至540℃，保温10h，自然冷却，即可获得二氧化硅膜。
制备的涂覆试样表面膜层均匀致密、无气泡、有极少量杂质存在，试样的点蚀电位为0.69V，自腐蚀电位为-0.12V；与空白试样相比点蚀电位提高了0.07V，自腐蚀电位提高了0.11V。
实施例3
一种在镍基合金加热管表面制备二氧化硅耐蚀膜的方法包括如下步骤：
(1)镍基合金加热管基体的处理
实验以Incoloy800镍基合金加热管为原材料，截取(15*15)mm的试样。用符合GB2481.1规定的砂纸按顺序依次打磨到800#，依次用去离子水冲洗、酒精去油污，干燥后待用。
(2)二氧化硅溶胶的制备
实验以正硅酸乙酯(TEOS)作为前躯体，聚乙二醇200(PEG-200)、聚乙二醇20000(PEG-20000)作为表面活性剂，PEG200∶PEG20000∶TEOS∶HCl∶H2O按摩尔比0.0066∶0.0022∶0.1∶13∶100混合均匀，80℃密封反应3h，陈化3d备用。
(3)二氧化硅膜的制备
将处理好的基体试样浸入制备好的溶液，10min后以10cm/min的速度匀速提拉，根据实际情况需要进行多层涂覆。
(4)二氧化硅膜的煅烧
将试样放入马弗炉中以2℃/min的速度升温至540℃，保温10h，自然冷却，即可获得二氧化硅膜。
制备的涂覆试样表面膜层均匀致密、无气孔、无杂质，试样的点蚀电位为0.71V，自腐蚀电位为-0.03V；与空白试样相比点蚀电位提高了0.09V，自腐蚀电位提高了0.2V。
由上述实施例可以看出，在PEG200∶PEG20000∶TEOS∶HCl∶H2O按摩尔比0.00587∶0.00293∶0.1∶13∶100混合均匀，80℃密封反应3h，陈化3d备用制备的涂覆试样抗腐蚀性能最佳。
Claims (3)
1.一种镍基合金加热管的防腐蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)镍基合金加热管基体的处理
以镍基合金加热管为基体，用符合GB2481.1规定的砂纸按顺序依次打磨到800#，依次用去离子水冲洗、酒精去油污，干燥后待用；
(2)二氧化硅溶胶的制备
以正硅酸乙酯(TEOS)作为前躯体，聚乙二醇200(PEG-200)、聚乙二醇20000(PEG-20000)作为表面活性剂，PEG200∶PEG20000∶TEOS∶HCl∶H2O按摩尔比0.00293-0.0066∶0.0022-0.00587∶0.1∶13∶100混合均匀，80℃密封反应3h，陈化3天备用；
(3)二氧化硅膜的制备
将步骤(1)处理好的基体试样浸入步骤(2)制备好的溶胶中，10min后以10cm/min的速度匀速提拉；
(4)二氧化硅膜的煅烧
将试样放入马弗炉中以2℃/min的速度升温至540℃，保温10h，自然冷却，即可获得二氧化硅膜。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤(2)中PEG200∶PEG20000∶TEOS∶HCl∶H2O摩尔比为0.00587∶0.00293∶0.1∶13∶100。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于，多次重复步骤(3)。
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