專利名稱：一種耐腐蝕抗污垢的傳熱表面及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抑制熱交換器污垢粘附的傳熱表面及其制備方法，特別是一種耐腐蝕抗污垢的傳熱表面及其制備方法。
背景技術(shù)：
熱交換器表面污垢的沉積是一個(gè)固有而又嚴(yán)重的問題，廣泛存在于工業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域中，調(diào)查顯示90%以上的換熱表面都存在不同程度的污垢問題。這些污垢的沉積不但惡化了換熱面的傳熱條件，降低了傳熱效率；還會(huì)使流體通道減小，增加流體阻力，消耗更多的功率，嚴(yán)重地影響了換熱設(shè)備的正常運(yùn)行，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)和能源損失。
目前，現(xiàn)有抗垢的常規(guī)方法一般采用水處理法、化學(xué)清洗法和涂層法。其中，水處理法需要增設(shè)軟化水處理設(shè)備，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加成本，并且時(shí)效性較差；化學(xué)清洗法雖然除垢效果顯著，但由于添加了化學(xué)藥劑，不僅污染環(huán)境，還可能造成對(duì)換熱設(shè)備的腐蝕；涂層法在提高熱交換器表面抗垢性能的同時(shí)，又不可避免的降低了熱交換器傳熱表面的其它性能。例如在熱交換器傳熱表面涂覆PTFE和通過化學(xué)鍍的方法制備N1-P-PTFE非晶鍍層， 雖然可使熱交換器表面產(chǎn)生較好抗垢效果，但前者是非金屬材料，耐腐蝕性強(qiáng)，但導(dǎo)熱性極差；后者是合金鍍層，導(dǎo)熱性雖然得到明顯改善，但耐腐蝕性一般，尤其是在含氯離子的腐蝕性工況下，耐蝕性較差。發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種方法簡(jiǎn)便，導(dǎo)熱性高， 耐腐蝕性好的耐腐蝕抗污垢的傳熱表面及其制備方法。
技術(shù)方案本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的耐腐蝕抗污垢粘附的傳熱表面由硫酸鎳(NiSO4 · 6H20)主鹽，次亞磷酸鈉(NaH2PO2 · H2O)還原劑參與反應(yīng)形成，在所述的硫酸鎳 (NiSO4 · 6H20)主鹽和次亞磷酸鈉(NaH2PO2 · H2O)還原劑中加入硫酸銅(CuSO4 · 5H20)主鹽、 固含量60被％的PTFE乳液、碳氟陽(yáng)離子表面活性劑(FC-4)、檸檬酸鈉(C6H5Na3O7CH2O)絡(luò)合劑和乙酸銨(NH4AC)緩沖劑；所述的硫酸鎳(NiSO4 · 6H20)主鹽為25g/L，硫酸銅(CuSO4 · 5H20)主鹽為1. Og/L，次亞磷酸鈉(NaH2PO2 · H2O)還原劑為30g/L，固含量60wt%的PTFE乳液為4_16ml/L，碳氟陽(yáng)離子表面活性劑(FC-4)為O. 15-0. 4g/L，檸檬酸鈉(C6H5Na3O7 · 2H20)絡(luò)合劑為45g/L，乙酸銨 (NH4AC)緩沖劑為 40g/L。
本發(fā)明用于耐腐蝕抗污垢粘附的傳熱表面制備方法Cl)首先將25g/L的硫酸鎳(Ni SO4 ·6Η20)、1. Og/L的硫酸銅(CuSO4 ·5H20)主鹽分別在去離子水中充分溶解，得到A溶液和B溶液；(2)在充分?jǐn)嚢柘碌腁溶液中加入用去離子水溶解的45g/L的檸檬酸鈉 (C6H5Na3O7 · 2H20)絡(luò)合劑混合均勻，充分?jǐn)嚢瑁玫紺溶液；(3)在充分?jǐn)嚢柘碌腂溶液中加入用去離子水溶解的40g/L的乙酸銨(NH4AC)緩沖劑，充分?jǐn)嚢杈鶆颍玫紻溶液；(4)在充分?jǐn)嚢柘碌腃溶液中加入D溶液，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到E溶液；(5)在充分?jǐn)嚢柘碌腅溶液中加入用去離子水溶解后的30g/L的次亞磷酸鈉 (NaH2PO2 · H2O)還原劑，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到F溶液；(6)稱取4-16ml/L的固含量60wt%的PTFE乳液，在攪拌的同時(shí)加入用去離子水在緩慢加熱的狀態(tài)下充分溶解的O. 15-0. 4g/L碳氟陽(yáng)離子表面活性劑(FC-4)，充分?jǐn)嚢?，混合均勻，得到G溶液；(7)在充分?jǐn)嚢柘翭溶液中加入G溶液，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到H溶液；(8)用氫氧化鈉調(diào)整H溶液的PH值為8.8 9. 2 ;在80 90°C的溫度下即可在活化后的工件表面上形成具有耐腐蝕抗污垢性能的N1-Cu-P-PTFE非晶態(tài)合金傳熱表面。
有益效果，由于采用了上述方案，利用化學(xué)鍍的方法，在熱交換器傳熱表面覆蓋有 N1-Cu-P-PTFE非晶態(tài)合金鍍層。以磷作為促進(jìn)非晶形成相，添加金屬銅，能進(jìn)一步促進(jìn)鍍層的非晶態(tài)形成能力，同時(shí)提高鍍層的導(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性；添加PTFE粒子，降低鍍層的表面能，減小成垢晶核的粘附能力，抑制污垢的沉積。在腐蝕性且污垢聚集嚴(yán)重的工況下，將該抗污垢粘附的傳熱表面用于換熱器表面，污垢的沉積量比N1-P-PTFE鍍層傳熱表面減少約 21. 67%，同時(shí)耐腐蝕性提高30%左右。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，操作方便，使用效果好，導(dǎo)熱性高， 耐腐蝕性好。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 :耐腐蝕抗污垢粘附的傳熱表面，由硫酸鎳(NiSO4 · 6H20)主鹽，次亞磷酸鈉(NaH2PO2 · H2O)還原劑參與反應(yīng)形成，在所述的硫酸鎳(NiSO4 · 6H20)主鹽和次亞磷酸鈉 (NaH2PO2 · H2O)還原劑中加入硫酸銅(CuSO4 · 5H20)主鹽、固含量為60wt% PTFE乳液、碳氟陽(yáng)離子表面活性劑(FC-4)、檸檬酸鈉(C6H5Na3O7 · 2H20)絡(luò)合劑和乙酸銨(NH4AC)緩沖劑；本發(fā)明用于耐腐蝕抗污垢粘附的傳熱表面制備方法1、按硫酸鎳(NiSO4· 6H20)主鹽為25g/L，硫酸銅(CuSO4 · 5H20)主鹽為1. Og/L，次亞磷酸鈉(NaH2PO2 · H2O)還原劑為30g/L，固含量60wt%的PTFE乳液為12ml/L，碳氟陽(yáng)離子表面活性劑(FC-4)為O. 3g/L，檸檬酸鈉(C6H5Na3O7 ·2Η20)絡(luò)合劑為45g/L，乙酸銨(NH4AC)緩沖劑為40g/L稱取原料；2、將25g/L的硫酸鎳(NiSO4· 6Η20)、1· Og/L的硫酸銅(CuSO4 · 5H20)主鹽分別用去離子水在緩慢加熱的狀態(tài)下充分溶解，得到A溶液和B溶液；3、充分?jǐn)嚢璨襟E2得到的A溶液，并在攪拌的同時(shí)加入用去離子水溶解的45g/L的檸檬酸鈉(C6H5Na3O7 · 2H20)絡(luò)合劑，充分?jǐn)嚢瑁旌暇鶆?，得到C溶液；4、充分?jǐn)嚢璨襟E2得到的B溶液，并在攪拌的同時(shí)加入用去離子水溶解的40g/L的乙酸銨(NH4AC)緩沖劑，充分?jǐn)嚢瑁旌暇鶆?，得到D溶液；5、充分?jǐn)嚢璨襟E3得到的C溶液 ，并在攪拌的同時(shí)加入步驟4得到的D溶液，充分?jǐn)嚢瑁?混合均勻，得到E溶液；6、充分?jǐn)嚢璨襟E5得到的E溶液，并在攪拌的同時(shí)加入用去離子水溶解的30g/L的次亞磷酸鈉(NaH2PO2 · H2O)還原劑，充分?jǐn)嚢?，混合均勻，得到F溶液；7、稱取12ml/L的固含量60wt%的PTFE乳液，在攪拌的同時(shí)加入用去離子水在緩慢加熱的狀態(tài)下充分溶解的O. 3g/L碳氟陽(yáng)離子表面活性劑(FC-4)，充分?jǐn)嚢?，混合均勻，得到G 溶液；8、充分?jǐn)嚢璨襟E6得到的F溶液，并在攪拌的同時(shí)加入步驟7得到的G溶液，充分?jǐn)嚢瑁?混合均勻，得到H溶液；9、用氫氧化鈉調(diào)整H溶液的PH值為8.8 9. 2，并在攪拌的同時(shí)加入去離子水，使溶液量達(dá)到設(shè)定的體積即得到含有約為25g/L的硫酸鎳(NiSO4 · 6H20),1. Og/L的硫酸銅 (CuSO4 · 5H20)，30g/L 的次亞磷酸鈉(NaH2PO2 · H2O)，45g/L 的檸檬酸鈉(C6H5Na3O7 · 2H20)， 12ml/L的固含量60wt%的PTFE乳液，O. 3g/L的碳氟陽(yáng)離子表面活性劑(FC-4);將活化后的工件放入上述混合溶液中，在80 90°C的溫度下即可在工件表面形成具有耐腐蝕抗污垢性能的N1-Cu-P-PTFE非晶態(tài)合金傳熱表面。
實(shí)施例2 :稱取固含量60wt%的PTFE乳液8ml/L，碳氟陽(yáng)離子表面活性劑(FC-4)O.2g/L，其它 與實(shí)施例1同。
實(shí)施例3 :稱取固含量60wt%的PTFE乳液16ml/L，碳氟陽(yáng)離子表面活性劑(FC-4)0.4 g/L，其它與實(shí)施例1同。
上述實(shí)施例中所有的原料溶液均以升為計(jì)量單位。
權(quán)利要求
1.一種耐腐蝕抗污垢的傳熱表面，其特征在于耐腐蝕抗污垢的傳熱表面，由硫酸鎳(NiSO4 · 6H20)主鹽，次亞磷酸鈉(NaH2PO2 · H2O)還原劑參與反應(yīng)形成，在所述的硫酸鎳(NiSO4 · 6H20)主鹽和次亞磷酸鈉(NaH2PO2 · H2O)還原劑中加入硫酸銅(CuSO4 · 5H20)主鹽、固含量60被％的PTFE乳液、碳氟陽(yáng)離子表面活性劑(FC-4)、檸檬酸鈉(C6H5Na3O7CH2O)絡(luò)合劑和乙酸銨(NH4AC)緩沖劑； 所述的硫酸鎳(NiSO4 · 6H20)主鹽為25g/L，硫酸銅(CuSO4 · 5H20)主鹽為1. Og/L，次亞磷酸鈉(NaH2PO2 · H2O)還原劑為30g/L，固含量60wt%的PTFE乳液為4_16ml/L，碳氟陽(yáng)離子表面活性劑(FC-4)為O. 15-0. 4g/L，檸檬酸鈉(C6H5Na3O7. 2H20)絡(luò)合劑為45g/L，乙酸銨(NH4AC)緩沖劑為 40g/L。
2.一種耐腐蝕抗污垢的傳熱表面的制備方法，其特征在于 Cl)首先將25g/L的硫酸鎳(NiSO4 ·6Η20)、1. Og/L的硫酸銅(CuSO4 ·5H20)主鹽分別在去離子水中充分溶解，得到A溶液和B溶液； (2)在充分?jǐn)嚢柘碌腁溶液中加入用去離子水溶解的45g/L的檸檬酸鈉(C6H5Na3O7 · 2H20)絡(luò)合劑混合均勻，充分?jǐn)嚢?，得到C溶液； (3)在充分?jǐn)嚢柘碌腂溶液中加入用去離子水溶解的40g/L的乙酸銨(NH4AC)緩沖劑，充分?jǐn)嚢杈鶆颍玫紻溶液； (4)在充分?jǐn)嚢柘碌腃溶液中加入D溶液，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到E溶液； (5)在充分?jǐn)嚢柘碌腅溶液中加入用去離子水溶解后的30g/L的次亞磷酸鈉(NaH2PO2 · H2O)還原劑，充分?jǐn)嚢杈鶆颍玫紽溶液； (6)稱取4-16ml/L的固含量60wt%的PTFE乳液，在攪拌的同時(shí)加入用去離子水在緩慢加熱的狀態(tài)下充分溶解的O. 15-0. 4g/L碳氟陽(yáng)離子表面活性劑(FC-4)，充分?jǐn)嚢瑁旌暇鶆?，得到G溶液； (7)在充分?jǐn)嚢柘翭溶液中加入G溶液，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到H溶液； (8)用氫氧化鈉調(diào)整H溶液的PH值為8.8 9. 2 ;在80 90°C的溫度下即可在活化后的工件表面上形成具有耐腐蝕抗污垢性能的N1-Cu-P-PTFE非晶態(tài)合金傳熱表面。
全文摘要
一種耐腐蝕抗污垢的傳熱表面及其制備方法，屬于表面處理及制備方法。傳熱表面是在硫酸鎳主鹽和次亞磷酸鈉還原劑中加入硫酸銅主鹽，PTFE乳液，碳氟陽(yáng)離子表面活性劑和檸檬酸鈉絡(luò)合劑、乙酸銨緩沖劑；制備方法是將硫酸鎳、硫酸銅主鹽分別用去離子水溶解后，在攪拌下，分別加入用去離子水溶解的檸檬酸鈉絡(luò)合劑和乙酸銨緩沖劑；將上述得到的兩種溶液充分混合均勻，并加入用去離子水溶解的次亞磷酸鈉還原劑；再加入用碳氟陽(yáng)離子表面活性劑分散均勻的PTFE乳液，充分混合均勻；用氫氧化鈉調(diào)整上述混合溶液的PH值為8.8～9.2；在80～90℃的溫度下即可在活化后的工件表面上形成具有耐腐蝕抗污垢性能的Ni-Cu-P-PTFE非晶態(tài)合金傳熱表面。其方法簡(jiǎn)單，操作方便，使用效果好。
文檔編號(hào)C23C18/50GK103046032SQ20121058895
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者程延海, 朱真才, 陳衡陽(yáng), 彭玉興, 楊金勇, 付順玲 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)