一種shs超聲乳化離心法制備鋼管內(nèi)表面涂層的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種SHS超聲乳化離心法制備鋼管內(nèi)表面涂層的方法。包括以下工藝過程：鋁熱焊劑和合金，在鋼管內(nèi)按下式發(fā)生自蔓延反應(yīng)：Fe2O3+合金+2AL=2Fe+新合金+AL2O3，上述反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物鐵、氧化鋁及新合金呈熔融狀態(tài)，在低速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力和超聲波乳化作用下，鐵與新合金互溶形成鐵合金層沉積在鋼管內(nèi)表面形成過渡層，低密度的氧化鋁陶瓷層沉積在過渡層之上，所述鐵合金層和氧化鋁陶瓷層存在熔點(diǎn)差異和密度差異。本發(fā)明方法具有加工自動化程度高，反應(yīng)原料廉價(jià)，采用納米改性材料促進(jìn)合金層更好地發(fā)揮粘連作用，超聲乳化技術(shù)的引入降低離心系統(tǒng)功率、提高陶瓷層分布平整度，大幅度節(jié)約能源、提高符合涂層加工質(zhì)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量一致性。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提供一種通過超聲波乳化及低速離心法控制SHS (自蔓延高溫合成）反應(yīng)， 在鋼管內(nèi)表面制備復(fù)合涂層的方法，屬于表面涂層【技術(shù)領(lǐng)域】。 一種SHS超聲乳化離心法制備鋼管內(nèi)表面涂層的方法

【背景技術(shù)】
[0002] 國防和民用工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常用管道輸送高溫、腐蝕、磨損性強(qiáng)的介質(zhì)，這時(shí)就要 求管道內(nèi)壁具有優(yōu)良的耐高溫、耐磨損和耐腐蝕性等。在鋼管內(nèi)表面制備特殊性能涂層，t匕 用整體材料制造管材可大幅度降低成本。目前涂層內(nèi)襯鋼管制備方法已經(jīng)比較成熟的主要 有：套構(gòu)法，離心燒注法，雙金屬離心燒注法，復(fù)合材料焊接法，SHS離心法和靜態(tài)SHS法等； 陶瓷材料因?yàn)榫哂休^好的耐腐蝕、耐磨損和耐高溫性能,是較為廣泛使用的內(nèi)襯材料。耐磨 陶瓷管道主要包括點(diǎn)焊裝卡式耐磨管、貼片耐磨管、一體成型耐磨管、離心澆鑄復(fù)合管、陶 瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管。其中，SHS離心法陶瓷復(fù)合鋼管生產(chǎn)成本較低、應(yīng)用廣泛，但該產(chǎn)品具有 工藝相對復(fù)雜、高耗能等特點(diǎn)，鋼管內(nèi)部涂層質(zhì)量指標(biāo)難于控制，在一定溫度和壓力條件下 容易發(fā)生涂層破裂、脫落等問題，不同批次、廠家的產(chǎn)品兼容性差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于運(yùn)用新的技術(shù)路線和工藝路線，提高陶瓷內(nèi)襯鋼管涂層質(zhì)量指 標(biāo)，減少生產(chǎn)工序、節(jié)約物料與能源，一次成型生產(chǎn)出用戶所需產(chǎn)品。同時(shí)，本工藝和其他鋼 管內(nèi)襯生成工藝之間適應(yīng)性好，使多種防腐內(nèi)襯技術(shù)可以有效銜接，便于用戶因地制宜選 擇物料流轉(zhuǎn)方案。
[0004] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的： 一種SHS超聲乳化離心法制備鋼管內(nèi)表面復(fù)合涂層的方法，所述方法包括以下工藝過 程：鋁熱焊劑、合金及納米稀土元素，經(jīng)物料傳輸系統(tǒng)精確噴灑在待反應(yīng)區(qū)域，根據(jù)鋼管毛 坯的溫度條件，決定是否需要點(diǎn)燃程序；在一定的初始溫度條件下，鋁熱焊劑、合金及納米 稀土元素與鋼管按下式發(fā)生自蔓延反應(yīng)： Fe203+合金及稀土元素+2AL=2Fe+新合金+AL20 3。經(jīng)高溫放熱反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物鐵、氧化 鋁、新合金呈熔融狀態(tài)，鐵與合金互溶形成鐵合金，電機(jī)帶動鋼管中、低速旋轉(zhuǎn)（100-4001·/ min)，超聲波發(fā)生裝置跟隨SHS反應(yīng)區(qū)域同步運(yùn)動，在超聲波乳化和離心力作用下，鋼管內(nèi) 反應(yīng)產(chǎn)物中，密度大的鐵合金作為過渡層與鋼管形成冶金結(jié)合，低密度的氧化鋁分布在鋼 管內(nèi)表面，冷卻后得到陶瓷內(nèi)襯鋼管，在鋼管內(nèi)表面特定區(qū)域得到較理想的復(fù)合涂層。
[0005] 本發(fā)明的有益效果是： 超聲乳化技術(shù)的關(guān)鍵是使所有的反應(yīng)對象處于一種類似于懸浮狀態(tài)的反應(yīng)氛圍。超聲 波和旋轉(zhuǎn)留心的共同作用在于使反應(yīng)物形成立體均勻分層效果。在離心力和溫度場共同作 用下，陶瓷層會和合金層之間因熔點(diǎn)差異而分層；超聲波的作用在于：一是降低離心力要 求(金屬管高速離心轉(zhuǎn)速要求）；二是促進(jìn)陶瓷層在合金表面均勻分布，使陶瓷層的平整度、 均勻度受控；三是控制超聲波的波形、強(qiáng)度、跟蹤方式，可以改變陶瓷層的厚度、表面積等幾
【權(quán)利要求】
1. 一種SHS超聲乳化離心法制備鋼管內(nèi)表面涂層的方法，包括以下工藝過程：鋁熱焊 劑和合金，在鋼管內(nèi)按下式發(fā)生自蔓延反應(yīng)：Fe 203+合金+2AL=2Fe+新合金+AL203，其特征 在于： 上述反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物鐵、氧化鋁及新合金呈熔融狀態(tài)，在低速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力和超 聲波乳化作用下，鐵與新合金互溶形成鐵合金層沉積在鋼管內(nèi)表面形成過渡層，低密度的 氧化鋁陶瓷層沉積在過渡層之上； 所述鐵合金層和氧化鋁陶瓷層存在熔點(diǎn)差異和密度差異。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SHS超聲乳化離心法制備鋼管內(nèi)表面涂層的方法，其特 征在于，所述原料內(nèi)還包括納米級稀土元素。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SHS超聲乳化離心法制備鋼管內(nèi)表面涂層的方法，其特 征在于，所述低速旋轉(zhuǎn)其轉(zhuǎn)速為100-400r/min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SHS超聲乳化離心法制備鋼管內(nèi)表面涂層的方法，其特 征在于，所述的合金為Mn、Cr。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SHS超聲乳化離心法制備鋼管內(nèi)表面涂層的方法，其特 征在于，還包括控制裝置，具有以下功能，通過控制超聲波的波形、強(qiáng)度、跟蹤方式，改變陶 瓷層的厚度、表面積的幾何形狀。
【文檔編號】C23C24/00GK104046978SQ201410233524
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】仲玥, 高拯 申請人:仲玥