CN106222634A - 一种抗地热水腐蚀的化学镀层材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗地热水腐蚀的化学镀层材料及其制备方法，通过如下重量份的原料制备而成：硫酸镍，60～70份；乳酸，25～35份；柠檬酸钠，20～30份；磷酸二氢钠，10～20份；络合剂EDTA二钠，10～20份；纳米二氧化锆，20～30份；硫酸铜，15～25份；硫脲，2～4份；表面活性剂，12～16份；水，900～1100份；镀层强化剂，8～10份；所述镀层强化剂由石油磺酸钡、三乙醇胺和γ‑氨丙基三乙氧基硅烷于75～85℃反应2～4小时制成，边反应边搅拌；每克石油磺酸钡对应添加三乙醇胺12～16ml，γ‑氨丙基三乙氧基硅烷4～6ml。本发明提供的化学镀层材料性质稳定，对金属管道等处理后，可以显著提高金属管道的耐腐蚀性能，降低损毁率，延长使用寿命。

Description

一种抗地热水腐蚀的化学镀层材料及其制备方法
技术领域
本发明属于化学材料领域，具体涉及一种抗地热水腐蚀的化学镀层材料及其制备方法。
背景技术
地热资源是一种十分宝贵的综合性矿产资源，其功能多，用途广，不仅是一种洁净的能源资源，可供发电、采暖等利用，而且还是一种可供提取溴、碘、硼砂、钾盐、铵盐等工业原料的热卤水资源和天然肥水资源，同时还是宝贵的医疗热矿水和饮用矿泉水资源以及生活供水水源。但由于地热水温度较高，且长期在地壳内部运动，对岩石的溶解作用、离子交换作用和解析作用较强，因而具有复杂的化学成分，包括大量腐蚀性成分。腐蚀性成分的侵蚀作用使系统中金属管道及换热表面发生严重腐蚀及破坏，导致设备维修成本增加，经济效益下降，构成地热资源开发利用的严重障碍。普通地热水的输送中大量使用普通碳钢管，是因其具有加工性能好、价格低廉等优点；但当含盐地热水中溶入微量的氧气后，碳钢腐蚀严重，可产生孔蚀和缝隙腐蚀。而地热水如使用非金属管输送，如塑料等，会出现塑料耐温性能较差，且强度低、易于老化等不利后果。因此，工业上一般使用钛合金作为换热设备和管道的材料以防止腐蚀及结垢，但钛金属价格昂贵，急需选用价格较便宜的材料来代替。一般不锈钢或碳钢价格较为便宜，但在地热水中均不耐腐蚀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗地热水腐蚀的化学镀层材料及其制备方法。
本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：
一种抗地热水腐蚀的化学镀层材料，通过如下重量份的原料制备而成：硫酸镍，60～70份；乳酸，25～35份；柠檬酸钠，20～30份；磷酸二氢钠，10～20份；络合剂EDTA二钠，10～20份；纳米二氧化锆，20～30份；硫酸铜，15～25份；硫脲，2～4份；表面活性剂，12～16份；水，900～1100份；镀层强化剂，8～10份；所述镀层强化剂由石油磺酸钡、三乙醇胺和γ-氨丙基三乙氧基硅烷于75～85℃反应2～4小时制成，边反应边搅拌；每克石油磺酸钡对应添加三乙醇胺12～16ml，γ-氨丙基三乙氧基硅烷4～6ml。
进一步地，所述的抗地热水腐蚀的化学镀层材料通过如下重量份的原料制备而成：硫酸镍，65份；乳酸，30份；柠檬酸钠，25份；磷酸二氢钠，15份；络合剂EDTA二钠，15份；纳米二氧化锆，25份；硫酸铜，20份；硫脲，3份；表面活性剂，14份；水，1000份；镀层强化剂，9份。
进一步地，所述镀层强化剂由石油磺酸钡、三乙醇胺和γ-氨丙基三乙氧基硅烷于80℃反应3小时制成，边反应边搅拌。
进一步地，所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚。
上述化学镀层材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1，用水溶解乳酸、柠檬酸钠、磷酸二氢钠、络合剂EDTA二钠、硫酸镍、硫酸铜、硫脲和纳米二氧化锆，45～55℃条件下搅拌至完全溶解；
步骤S2，降至常温后，加入表面活性剂，搅拌均匀；
步骤S3，加入镀层强化剂，搅拌均匀即得。
本发明的优点：
本发明提供的化学镀层材料性质稳定，对金属管道等处理后，可以显著提高金属管道的耐腐蚀性能，降低损毁率，延长使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明保护范围。尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
实施例1：化学镀层材料的制备
原料重量份比：
硫酸镍，65份；乳酸，30份；柠檬酸钠，25份；磷酸二氢钠，15份；络合剂EDTA二钠，15份；纳米二氧化锆，25份；硫酸铜，20份；硫脲，3份；壬基酚聚氧乙烯醚，14份；水，1000份；镀层强化剂，9份。镀层强化剂由石油磺酸钡、三乙醇胺和γ-氨丙基三乙氧基硅烷于80℃反应3小时制成，边反应边搅拌。每克石油磺酸钡对应添加三乙醇胺14ml，γ-氨丙基三乙氧基硅烷5ml。
制备方法：
步骤S1，用水溶解乳酸、柠檬酸钠、磷酸二氢钠、络合剂EDTA二钠、硫酸镍、硫酸铜、硫脲和纳米二氧化锆，50℃条件下搅拌至完全溶解；
步骤S2，降至常温后，加入表面活性剂，搅拌均匀；
步骤S3，加入镀层强化剂，搅拌均匀即得。
实施例2：化学镀层材料的制备
原料重量份比：
硫酸镍，60份；乳酸，25份；柠檬酸钠，20份；磷酸二氢钠，10份；络合剂EDTA二钠，10份；纳米二氧化锆，20份；硫酸铜，15份；硫脲，2份；壬基酚聚氧乙烯醚，12份；水，900份；镀层强化剂，8份。镀层强化剂由石油磺酸钡、三乙醇胺和γ-氨丙基三乙氧基硅烷于80℃反应3小时制成，边反应边搅拌。每克石油磺酸钡对应添加三乙醇胺14ml，γ-氨丙基三乙氧基硅烷5ml。
制备方法：
步骤S1，用水溶解乳酸、柠檬酸钠、磷酸二氢钠、络合剂EDTA二钠、硫酸镍、硫酸铜、硫脲和纳米二氧化锆，50℃条件下搅拌至完全溶解；
步骤S2，降至常温后，加入表面活性剂，搅拌均匀；
步骤S3，加入镀层强化剂，搅拌均匀即得。
实施例3：化学镀层材料的制备
原料重量份比：
硫酸镍，70份；乳酸，35份；柠檬酸钠，30份；磷酸二氢钠，20份；络合剂EDTA二钠，20份；纳米二氧化锆，30份；硫酸铜，25份；硫脲，4份；壬基酚聚氧乙烯醚，16份；水，1100份；镀层强化剂，10份。镀层强化剂由石油磺酸钡、三乙醇胺和γ-氨丙基三乙氧基硅烷于80℃反应3小时制成，边反应边搅拌。每克石油磺酸钡对应添加三乙醇胺14ml，γ-氨丙基三乙氧基硅烷5ml。
制备方法：
步骤S1，用水溶解乳酸、柠檬酸钠、磷酸二氢钠、络合剂EDTA二钠、硫酸镍、硫酸铜、硫脲和纳米二氧化锆，50℃条件下搅拌至完全溶解；
步骤S2，降至常温后，加入表面活性剂，搅拌均匀；
步骤S3，加入镀层强化剂，搅拌均匀即得。
实施例4：对比实施例，不添加镀层强化剂
原料重量份比：
硫酸镍，65份；乳酸，30份；柠檬酸钠，25份；磷酸二氢钠，15份；络合剂EDTA二钠，15份；纳米二氧化锆，25份；硫酸铜，20份；硫脲，3份；壬基酚聚氧乙烯醚，14份；水，1000份。
制备方法：
步骤S1，用水溶解乳酸、柠檬酸钠、磷酸二氢钠、络合剂EDTA二钠、硫酸镍、硫酸铜、硫脲和纳米二氧化锆，50℃条件下搅拌至完全溶解；
步骤S2，降至常温后，加入表面活性剂，搅拌均匀即得。
实施例5：效果实施例
分别利用实施例1～4制备的化学镀层材料对不锈钢金属管道进行镀化处理，方法如下：
步骤S1，预处理：依次对金属管道进行水洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗；
步骤S2，镀化处理：预处理后，用化学镀层材料浸泡施镀，施镀温度75℃，时间2小时；
步骤S3，后处理：镀化处理后，再次水洗即可。
将镀化处理的不锈钢金属管道进行腐蚀处理，置于腐蚀液中腐蚀50小时。
腐蚀液成分为：水中含有硫酸钾、氯化钾、硝酸钾各5mol/L；pH为3.5；温度为45℃。
测试结果如下：
腐蚀时间(小时) 腐蚀速度(mm/a)
实施例1 50 0.4987
实施例2 50 0.5065
实施例3 50 0.5076
实施例4 50 0.8984
结果表明，本发明提供的化学镀层材料性质稳定，对金属管道等处理后，可以显著提高金属管道的耐腐蚀性能，降低损毁率，延长使用寿命。
上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。

Claims (5)

1.一种抗地热水腐蚀的化学镀层材料，其特征在于，通过如下重量份的原料制备而成：硫酸镍，60～70份；乳酸，25～35份；柠檬酸钠，20～30份；磷酸二氢钠，10～20份；络合剂EDTA二钠，10～20份；纳米二氧化锆，20～30份；硫酸铜，15～25份；硫脲，2～4份；表面活性剂，12～16份；水，900～1100份；镀层强化剂，8～10份；所述镀层强化剂由石油磺酸钡、三乙醇胺和γ-氨丙基三乙氧基硅烷于75～85℃反应2～4小时制成，边反应边搅拌；每克石油磺酸钡对应添加三乙醇胺12～16ml，γ-氨丙基三乙氧基硅烷4～6ml。
2.根据权利要求1所述的抗地热水腐蚀的化学镀层材料，其特征在于，通过如下重量份的原料制备而成：硫酸镍，65份；乳酸，30份；柠檬酸钠，25份；磷酸二氢钠，15份；络合剂EDTA二钠，15份；纳米二氧化锆，25份；硫酸铜，20份；硫脲，3份；表面活性剂，14份；水，1000份；镀层强化剂，9份。
3.根据权利要求1所述的抗地热水腐蚀的化学镀层材料，其特征在于：所述镀层强化剂由石油磺酸钡、三乙醇胺和γ-氨丙基三乙氧基硅烷于80℃反应3小时制成，边反应边搅拌。
4.根据权利要求1～3任一所述的抗地热水腐蚀的化学镀层材料，其特征在于：所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚。
5.权利要求1～3任一所述化学镀层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，用水溶解乳酸、柠檬酸钠、磷酸二氢钠、络合剂EDTA二钠、硫酸镍、硫酸铜、硫脲和纳米二氧化锆，45～55℃条件下搅拌至完全溶解；
步骤S2，降至常温后，加入表面活性剂，搅拌均匀；
步骤S3，加入镀层强化剂，搅拌均匀即得。
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