CN107053781B - 一种换热器用防腐耐高温复合铜合金板 - Google Patents
一种换热器用防腐耐高温复合铜合金板 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种换热器用防腐耐高温复合铜合金板,包括铜合金基板、稀土防护层,所述铜合金基板为多晶莫来石短纤维改性铜合金,所述稀土防护层为铈‑铬‑累托石复合材料,所述铜合金基板与所述稀土防护层通过高温粘结剂复合,本发明制得的复合铜合金板具有良好的耐高温、防腐蚀、耐酸碱的性能,且机械强度和导热性能均显著升高,提高了换热器的工作效率和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及换热器技术领域,具体涉及一种换热器用防腐耐高温复合铜合金板。
背景技术
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备,又称热交换器。换热器是是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备,在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中,常常用作把低温流体加热或者把高温流体冷却,把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体,使流体温度达到流程规定的指标,以满足过程工艺条件的需要,同时也提高能源利用率。换热器的功效决定了换热器需要优异的耐温性能,且现在很多工业流体具有一定的腐蚀污染性,对换热器损伤很大,需要经常设备或维护,降低了生产效率,因此,对换热器防腐性能的要求也越来越高。
发明内容
针对上述存在的问题,本发明提出了一种换热器用防腐耐高温复合铜合金板,制得的复合铜合金板具有良好的耐高温、防腐蚀、耐酸碱的性能,且机械强度和导热性能均显著升高,提高了换热器的工作效率和使用寿命。
为了实现上述的目的,本发明采用以下的技术方案:
一种换热器用防腐耐高温复合铜合金板,包括铜合金基板、稀土防护层,所述铜合金基板为多晶莫来石短纤维改性铜合金,所述稀土防护层为铈-铬-累托石复合材料,所述铜合金基板与所述稀土防护层通过高温粘结剂复合。
优选的,所述铜合金基板采用铸渗工艺制得,工艺步骤如下:1)将水玻璃溶于去离子水中,然后将多晶莫来石短纤维、氯化钠、氯化铵加入其中,超声分散5-10min,得预制液,将预制液喷涂在注模表面,烘干备用;2)将铜合金置于中频感应炉中,先在氮气氛围下150-180℃预热1-1.5h,然后升温至熔融,取样分析、调整合格后,在1180-1200℃条件下采用负压浇注即得铜合金基板。
优选的,所述预制液中各组分百分含量如下:水玻璃15-25%、氯化钠8-10%、氯化铵2-3%、多晶莫来石短纤维4.5-6.5%、余量为去离子水。
优选的,所述多晶莫来石短纤维长径比为130-140。
优选的,步骤2)中负压浇注具体为负压度0.05-0.055MPa。
优选的,步骤2)中注模在喷涂预制液前需在100℃条件下预热30min,注模在浇注前需在180℃条件下预热30min。
优选的,所述稀土防护层制备工艺如下:1)将累托石真空研磨至粒径小于0.05mm,备用;2)将铬酸钠、氯化铈、氯化钠溶于去离子水,搅拌均匀后向其中加入丙二醇丁醚,然后在30℃条件下恒温振荡20-30min,得混合液;3)将研磨后的累托石在搅拌条件下缓慢加入混合液中,添加完成后在60℃条件下保温1-1.5h,即得稀土防护层材料。
优选的,所述混合液中各组分百分含量如下:铬酸钠5-8%、氯化铈10-12%、氯化钠2-4%、丙二醇丁醚2-5%、去离子水余量。
优选的,累托石与混合液的质量比为1:10。
由于采用上述的技术方案,本发明的有益效果是:本发明采用合理的配方和工艺步骤制得的复合铜合金板具有良好的耐高温、防腐蚀、耐酸碱的性能,且机械强度和导热性能均显著升高,提高了换热器的工作效率和使用寿命。采用多晶莫来石短纤维铸渗改性铜合金一方面提高了铜合金的高温稳定性,另一方面短纤维工艺简便,提高了整体的机械性能,且制备过程中采用氮气分为有利于渗氮,进一步提高了铜合金的强韧性;采用铈-铬-累托石复合涂覆材料,提高了铜合金表面的钝化防护,耐腐蚀性显著增强,且累托石具有优异的成膜平整性、耐温、耐酸碱范围广,其与金属硅、铝、稀土等离子交换一方面提高了与基板的结合力,另一方面形成的空间二维通道配合基板的铸渗处理,双重防护,大大提高了铜合金板的综合性能,延长了使用寿命,保证了高效的工作效率。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
一种换热器用防腐耐高温复合铜合金板,包括铜合金基板、稀土防护层,所述铜合金基板为多晶莫来石短纤维改性铜合金,所述稀土防护层为铈-铬-累托石复合材料,所述铜合金基板与所述稀土防护层通过高温粘结剂复合。
其中,铜合金基板采用铸渗工艺制得,工艺步骤如下:1)将水玻璃溶于去离子水中,然后将长径比135的多晶莫来石短纤维、氯化钠、氯化铵加入其中,超声分散10min,得预制液,将预制液喷涂在注模表面,喷涂厚度为0.3-0.4mm,烘干备用;2)将铜合金置于中频感应炉中,先在氮气氛围下160℃预热1.2h,然后升温至熔融,取样分析、调整合格后,在1180℃条件下采用负压浇注即得铜合金基板,负压度为0.05MPa。预制液中各组分百分含量如下:水玻璃15%、氯化钠10%、氯化铵2.5%、多晶莫来石短纤维6%、余量为去离子水。
稀土防护层制备工艺如下:1)将累托石真空研磨至粒径小于0.05mm,备用;2)将铬酸钠、氯化铈、氯化钠溶于去离子水,搅拌均匀后向其中加入丙二醇丁醚,然后在30℃条件下恒温振荡25min,得混合液;3)将研磨后的累托石在搅拌条件下缓慢加入混合液中,添加完成后在60℃条件下保温1.2h,即得稀土防护层材料。混合液中各组分百分含量如下:铬酸钠6%、氯化铈12%、氯化钠4%、丙二醇丁醚2.5%、去离子水余量。
实施例2:
一种换热器用防腐耐高温复合铜合金板,包括铜合金基板、稀土防护层,所述铜合金基板为多晶莫来石短纤维改性铜合金,所述稀土防护层为铈-铬-累托石复合材料,所述铜合金基板与所述稀土防护层通过高温粘结剂复合。
其中,铜合金基板采用铸渗工艺制得,工艺步骤如下:1)将水玻璃溶于去离子水中,然后将长径比140的多晶莫来石短纤维、氯化钠、氯化铵加入其中,超声分散10min,得预制液,将预制液喷涂在注模表面,喷涂厚度为0.3-0.4mm,烘干备用;2)将铜合金置于中频感应炉中,先在氮气氛围下180℃预热1h,然后升温至熔融,取样分析、调整合格后,在1190℃条件下采用负压浇注即得铜合金基板,负压度为0.055MPa。预制液中各组分百分含量如下:水玻璃20%、氯化钠9%、氯化铵3%、多晶莫来石短纤维5.5%、余量为去离子水。
稀土防护层制备工艺如下:1)将累托石真空研磨至粒径小于0.05mm,备用;2)将铬酸钠、氯化铈、氯化钠溶于去离子水,搅拌均匀后向其中加入丙二醇丁醚,然后在30℃条件下恒温振荡30min,得混合液;3)将研磨后的累托石在搅拌条件下缓慢加入混合液中,添加完成后在60℃条件下保温1.5h,即得稀土防护层材料。混合液中各组分百分含量如下:铬酸钠7%、氯化铈11%、氯化钠4%、丙二醇丁醚3%、去离子水余量。
实施例3:
一种换热器用防腐耐高温复合铜合金板,包括铜合金基板、稀土防护层,所述铜合金基板为多晶莫来石短纤维改性铜合金,所述稀土防护层为铈-铬-累托石复合材料,所述铜合金基板与所述稀土防护层通过高温粘结剂复合。
其中,铜合金基板采用铸渗工艺制得,工艺步骤如下:1)将水玻璃溶于去离子水中,然后将长径比137的多晶莫来石短纤维、氯化钠、氯化铵加入其中,超声分散5min,得预制液,将预制液喷涂在注模表面,喷涂厚度为0.3-0.4mm,烘干备用;2)将铜合金置于中频感应炉中,先在氮气氛围下150℃预热1.5h,然后升温至熔融,取样分析、调整合格后,在1180℃条件下采用负压浇注即得铜合金基板,负压度为0.053MPa。预制液中各组分百分含量如下:水玻璃20%、氯化钠9%、氯化铵3%、多晶莫来石短纤维5%、余量为去离子水。
稀土防护层制备工艺如下:1)将累托石真空研磨至粒径小于0.05mm,备用;2)将铬酸钠、氯化铈、氯化钠溶于去离子水,搅拌均匀后向其中加入丙二醇丁醚,然后在30℃条件下恒温振荡30min,得混合液;3)将研磨后的累托石在搅拌条件下缓慢加入混合液中,添加完成后在60℃条件下保温1.5h,即得稀土防护层材料。混合液中各组分百分含量如下:铬酸钠8%、氯化铈11%、氯化钠3%、丙二醇丁醚4.5%、去离子水余量。
实施例4:
一种换热器用防腐耐高温复合铜合金板,包括铜合金基板、稀土防护层,所述铜合金基板为多晶莫来石短纤维改性铜合金,所述稀土防护层为铈-铬-累托石复合材料,所述铜合金基板与所述稀土防护层通过高温粘结剂复合。
其中,铜合金基板采用铸渗工艺制得,工艺步骤如下:1)将水玻璃溶于去离子水中,然后将长径比130的多晶莫来石短纤维、氯化钠、氯化铵加入其中,超声分散5min,得预制液,将预制液喷涂在注模表面,喷涂厚度为0.3-0.4mm,烘干备用;2)将铜合金置于中频感应炉中,先在氮气氛围下170℃预热1.4h,然后升温至熔融,取样分析、调整合格后,在1190℃条件下采用负压浇注即得铜合金基板,负压度为0.052MPa。预制液中各组分百分含量如下:水玻璃25%、氯化钠8%、氯化铵2.5%、多晶莫来石短纤维6.5%、余量为去离子水。
稀土防护层制备工艺如下:1)将累托石真空研磨至粒径小于0.05mm,备用;2)将铬酸钠、氯化铈、氯化钠溶于去离子水,搅拌均匀后向其中加入丙二醇丁醚,然后在30℃条件下恒温振荡20min,得混合液;3)将研磨后的累托石在搅拌条件下缓慢加入混合液中,添加完成后在60℃条件下保温1h,即得稀土防护层材料。混合液中各组分百分含量如下:铬酸钠8%、氯化铈10%、氯化钠4%、丙二醇丁醚5%、去离子水余量。
实施例5:
一种换热器用防腐耐高温复合铜合金板,包括铜合金基板、稀土防护层,所述铜合金基板为多晶莫来石短纤维改性铜合金,所述稀土防护层为铈-铬-累托石复合材料,所述铜合金基板与所述稀土防护层通过高温粘结剂复合。
其中,铜合金基板采用铸渗工艺制得,工艺步骤如下:1)将水玻璃溶于去离子水中,然后将长径比135的多晶莫来石短纤维、氯化钠、氯化铵加入其中,超声分散10min,得预制液,将预制液喷涂在注模表面,喷涂厚度为0.3-0.4mm,烘干备用;2)将铜合金置于中频感应炉中,先在氮气氛围下160℃预热1.3h,然后升温至熔融,取样分析、调整合格后,在1200℃条件下采用负压浇注即得铜合金基板,负压度为0.055MPa。预制液中各组分百分含量如下:水玻璃25%、氯化钠8%、氯化铵2%、多晶莫来石短纤维4.5%、余量为去离子水。
稀土防护层制备工艺如下:1)将累托石真空研磨至粒径小于0.05mm,备用;2)将铬酸钠、氯化铈、氯化钠溶于去离子水,搅拌均匀后向其中加入丙二醇丁醚,然后在30℃条件下恒温振荡20min,得混合液;3)将研磨后的累托石在搅拌条件下缓慢加入混合液中,添加完成后在60℃条件下保温1.2h,即得稀土防护层材料。混合液中各组分百分含量如下:铬酸钠5%、氯化铈10%、氯化钠2%、丙二醇丁醚2%、去离子水余量。
实施例6:
一种换热器用防腐耐高温复合铜合金板,包括铜合金基板、稀土防护层,所述铜合金基板为多晶莫来石短纤维改性铜合金,所述稀土防护层为铈-铬-累托石复合材料,所述铜合金基板与所述稀土防护层通过高温粘结剂复合。
其中,铜合金基板采用铸渗工艺制得,工艺步骤如下:1)将水玻璃溶于去离子水中,然后将长径比136的多晶莫来石短纤维、氯化钠、氯化铵加入其中,超声分散5min,得预制液,将预制液喷涂在注模表面,喷涂厚度为0.3-0.4mm,烘干备用;2)将铜合金置于中频感应炉中,先在氮气氛围下170℃预热1.5h,然后升温至熔融,取样分析、调整合格后,在1180℃条件下采用负压浇注即得铜合金基板,负压度为0.054MPa。预制液中各组分百分含量如下:水玻璃15%、氯化钠10%、氯化铵2.5%、多晶莫来石短纤维5.5%、余量为去离子水。
稀土防护层制备工艺如下:1)将累托石真空研磨至粒径小于0.05mm,备用;2)将铬酸钠、氯化铈、氯化钠溶于去离子水,搅拌均匀后向其中加入丙二醇丁醚,然后在30℃条件下恒温振荡25min,得混合液;3)将研磨后的累托石在搅拌条件下缓慢加入混合液中,添加完成后在60℃条件下保温1.2h,即得稀土防护层材料。混合液中各组分百分含量如下:铬酸钠7%、氯化铈12%、氯化钠3%、丙二醇丁醚4%、去离子水余量。
将本发明制得的产品进行性能测试,数据如下:抗拉强度为452MPa,耐盐雾时间(至表面出现气泡、白点等现象)为680h,130℃工作1000h后,抗拉强度变化率为4.5%,耐盐雾时间变化率为6%。(以上数据均为实施例平均值)
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种换热器用防腐耐高温复合铜合金板,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将水玻璃溶于去离子水中,然后将多晶莫来石短纤维、氯化钠、氯化铵加入其中,超声分散5-10min,得预制液,将预制液喷涂在注模表面,烘干备用;
(2)将铜合金置于中频感应炉中,先在氮气氛围下150-180℃预热1-1.5h,然后升温至熔融,取样分析、调整合格后,在1180-1200℃条件下采用负压浇注即得铜合金基板,所述铜合金基板为多晶莫来石短纤维改性铜合金;
(3)将累托石真空研磨至粒径小于0.05mm,备用;
(4)将铬酸钠、氯化铈、氯化钠溶于去离子水,搅拌均匀后向其中加入丙二醇丁醚,然后在30℃条件下恒温振荡20-30min,得混合液;
(5)将研磨后的累托石在搅拌条件下缓慢加入混合液中,添加完成后在60℃条件下保温1-1.5h,即得稀土防护层材料,所述稀土防护层为铈-铬-累托石复合材料;
(6)所述铜合金基板与所述稀土防护层通过高温粘结剂复合,得到复合铜合金板。
2.根据权利要求1所述的换热器用防腐耐高温复合铜合金板,其特征在于,所述预制液中各组分百分含量如下:水玻璃15-25%、氯化钠8-10%、氯化铵2-3%、多晶莫来石短纤维4.5-6.5%、余量为去离子水。
3.根据权利要求1所述的换热器用防腐耐高温复合铜合金板,其特征在于:所述多晶莫来石短纤维长径比为130-140。
4.根据权利要求1所述的换热器用防腐耐高温复合铜合金板,其特征在于:步骤2)中负压浇注具体为负压度0.05-0.055MPa。
5.根据权利要求1所述的换热器用防腐耐高温复合铜合金板,其特征在于:步骤2)中注模在喷涂预制液前需在100℃条件下预热30min,注模在浇注前需在180℃条件下预热30min。
6.根据权利要求1所述的换热器用防腐耐高温复合铜合金板,其特征在于,所述混合液中各组分百分含量如下:铬酸钠5-8%、氯化铈10-12%、氯化钠2-4%、丙二醇丁醚2-5%、去离子水余量。
7.根据权利要求1所述的换热器用防腐耐高温复合铜合金板,其特征在于:累托石与混合液的质量比为1:10。
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Application publication date: 20170818 Assignee: Nanjing Goethe Sealing Technology Co.,Ltd. Assignor: ANHUI PROPELLENT HEAT TRANSFER TECHNOLOGY Co.,Ltd. Contract record no.: X2023980033028 Denomination of invention: Anti-corrosion and high-temperature resistant composite copper alloy plate for heat exchanger Granted publication date: 20181116 License type: Common License Record date: 20230227 |
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