一种抗垢耐蚀涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种抗垢耐蚀涂层及其制备方法和应用，涉及水环真空泵技术领域。本发明专利技术提供的抗垢耐蚀涂层，包括依次设置在基体表面的NiCrMoFeW粘结层和工作层；所述工作层为Cr2O3层经活性硅醇修饰得到。本发明专利技术将Cr2O3层经活性硅醇修饰作为工作层，使其具有良好的抗垢耐蚀性能。同时，本发明专利技术在工作层与基体之间设置NiCrMoFeW粘结层，在提高涂层抗垢耐蚀性能的同时，能够有效提高涂层与基体之间粘结性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种抗垢耐蚀涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于水环真空泵
，具体涉及一种抗垢耐蚀涂层及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]水环真空泵是一种低真空泵，在工作过程中所抽送的气体处于液体包围的环境中，可以抽送易燃易爆、有毒、温升容易引起分解的气体，在石油、化工、煤矿领域有着广泛的应用。例如在煤矿领域，水环真空泵作为瓦斯抽放系统的关键部件，很大程度上决定了瓦斯抽采系统的工作效率。
[0003]水环真空泵过流部件主要包括叶轮叶片、分配板、壳体等，常用材料为碳钢Q235B。煤矿瓦斯抽放系统是将地下水直接用作水环真空泵工作液，地下水含有较多的钙、镁等盐类，硬度比较大。由于水环真空泵工作时工作液温度较高，因此容易在过流部件表面结垢。此外，瓦斯气体中除了N2、O2、CH4外，还含有H2S、SO2、CO2等，这些气体溶于水会使工作液呈酸性，从而与水环真空泵过流部件发生化学腐蚀与电化学腐蚀。过流部件发生结垢与腐蚀后，水环真空泵的抽气量、真空度以及工作效率均会下降；结垢严重时电机功率明显上升，甚至会烧毁电机。因此，水环真空泵过流部件的结垢与腐蚀严重影响着煤矿瓦斯抽采能力。
[0004]为提高水环真空泵的工作效率，需要对水环真空泵过流部件的结垢与腐蚀问题进行处理，常用处理方法是机械除垢与采用防腐涂料。机械除垢是通过人工利用工具清除结垢层，这种方法有较好的除垢效果，但必须停机对整个水环真空泵进行拆卸，费时费力。现有技术在过流部件上常采用的防腐涂料包括有机高分子材料和金属材料，其中有机高分子材料(如环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂)制备的涂层，由于水环真空泵工作环境比较恶劣，该防腐涂料的使用寿命较短(通常为1～2年)，并且采用有机高分子材料制备涂层一般采用直接喷涂的方法，即用喷枪将所制备的有机高分子材料溶液直接喷涂到基体表面，经固化后得到涂层，例如，张雪梅等人在学术期刊《化工新型材料》(2022年50卷1期：P277
‑
281)上发表的论文“喷涂法制备超疏水涂层及其在多种基底表面的应用研究”，通过直接喷涂法在金属表面制备了具有疏水性的有机涂层，该涂层存在与基体的结合强度较差的缺陷。金属材料一般采用热喷涂的方法制备涂层，如等离子喷涂，通过将纯金属和/或金属氧化物粉末(如常用的纯金属有Al、Ti、Ni等，常用的金属氧化物有TiO2、Al2O3、ZrO2等)加热到熔融或半熔融状态，喷涂到基体上形成涂层，上述涂层虽具有较好的抗垢与耐蚀性能，但仍然存在涂层与基体的结合强度较差的缺陷。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种抗垢耐蚀涂层及其制备方法和应用，本专利技术提供的抗垢耐蚀涂层与基体之间具有较高的粘结性能，同时具有优异的抗垢性能和耐蚀性能。
[0006]为了实现本专利技术的目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0007]一种抗垢耐蚀涂层，包括依次设置在基体表面的NiCrMoFeW粘结层和工作层；所述
工作层为Cr2O3层经活性硅醇修饰得到。
[0008]优选地，所述NiCrMoFeW粘结层的厚度为50～100μm。
[0009]优选地，按质量百分含量计，所述NiCrMoFeW粘结层的元素组成包括：Ni56％％、Cr16.5％、Mo17％、Fe6％和W4.5％。
[0010]优选地，所述工作层的厚度为100～200μm。
[0011]本专利技术还提供了上述技术方案所述抗垢耐蚀涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0012]采用等离子喷涂法将NiCrMoFeW合金粉末喷涂至基体表面，得到NiCrMoFeW粘结层；
[0013]采用等离子喷涂法将Cr2O3粉末喷涂至所述NiCrMoFeW粘结层表面，得到Cr2O3层；
[0014]对所述Cr2O3层进行活性硅醇修饰形成工作层，在所述基体表面得到抗垢耐蚀涂层。
[0015]优选地，所述NiCrMoFeW合金粉末的粒度为44～105μm；所述Cr2O3粉末的粒度为15～88μm。
[0016]优选地，采用等离子喷涂法制备所述NiCrMoFeW粘结层和Cr2O3层的电弧功率独立为30～40kW；喷涂距离独立为100～110mm，喷涂角度独立为75～90
°
；载流主气为氮气，主气流量独立为30～40L/min；送粉气为氢气，送粉气流量独立为9～12L/min。
[0017]优选地，所述修饰的方式为将所述Cr2O3层浸泡于活性硅醇溶液中。
[0018]优选地，所述活性硅醇溶液的制备方法，包括以下步骤：将异丙醇、氟硅烷和乙酸混合，进行水解，得到活性硅醇溶液；所述异丙醇、氟硅烷和乙酸的体积比为9～9.8:0.1～0.5:0.1～0.5；
[0019]所述修饰的温度为20～30℃：所述修饰的时间为3～8h。
[0020]本专利技术还提供了上述技术方案所述抗垢耐蚀涂层或上述技术方案所述制备方法制备的抗垢耐蚀涂层在水环真空泵中的应用。
[0021]本专利技术提供了一种抗垢耐蚀涂层，包括依次设置在基体表面的NiCrMoFeW粘结层和工作层；所述工作层为Cr2O3层经活性硅醇修饰得到。本专利技术将Cr2O3层经活性硅醇修饰作为工作层，其中Cr2O3层不溶于酸碱盐以及除溴化钠外的各种溶剂，在高温腐蚀性气体(如H2S、SO2)中非常稳定，配合采用低表面能的活性硅醇对Cr2O3层进行修饰，使其具有良好的抗垢耐蚀性能。同时，本专利技术在工作层与基体之间设置NiCrMoFeW粘结层，其中镍、铬具有抗高温氧化、耐多种化学介质腐蚀的作用，钼具有自粘结效应，本专利技术采用NiCrMoFeW粘结层，在提高涂层抗垢耐蚀性能的同时，能够有效提高涂层与基体之间粘结性能。实施例结果表明，本专利技术提供的抗垢耐蚀涂层表面结垢质量为表面无涂层的基体表面结垢质量的30％，抗垢耐蚀涂层的缓蚀率达90％，具有优异的抗垢耐蚀性能；本专利技术提供的抗垢耐蚀涂层相比于不添加粘结层的涂层，涂层与基体的结合强度提高了50％以上，叶片使用寿命提高了1倍以上，具有优异的粘结性能。
[0022]本专利技术提供了所述抗垢耐蚀涂层的制备方法，包括以下步骤：采用等离子喷涂法将NiCrMoFeW合金粉末喷涂至基体表面，得到NiCrMoFeW粘结层；采用等离子喷涂法将Cr2O3粉末喷涂至所述NiCrMoFeW粘结层表面，得到Cr2O3层；所述Cr2O3层经活性硅醇修饰形成工作层，在所述基体表面得到抗垢耐蚀涂层。本专利技术采用等离子喷涂法制备涂层，所述等离子喷涂法通过将原料粉末加热到熔融或半熔融状态进行喷涂，以机械结合为主，冶金结合为
辅在基体上形成涂层，能够进一步提高涂层与基体的结合强度。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术提供的抗垢耐蚀涂层的制备流程图。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗垢耐蚀涂层，包括依次设置在基体表面的NiCrMoFeW粘结层和工作层；所述工作层为Cr2O3层经活性硅醇修饰得到。2.根据权利要求1所述的抗垢耐蚀涂层，其特征在于，所述NiCrMoFeW粘结层的厚度为50～100μm。3.根据权利要求1或2所述的抗垢耐蚀涂层，其特征在于，按质量百分含量计，所述NiCrMoFeW粘结层的元素组成包括：Ni56％％、Cr16.5％、Mo17％、Fe6％和W4.5％。4.根据权利要求1所述的抗垢耐蚀涂层，其特征在于，所述工作层的厚度为100～200μm。5.权利要求1～4任一项所述抗垢耐蚀涂层的制备方法，包括以下步骤：采用等离子喷涂法将NiCrMoFeW合金粉末喷涂至基体表面，得到NiCrMoFeW粘结层；采用等离子喷涂法将Cr2O3粉末喷涂至所述NiCrMoFeW粘结层表面，得到Cr2O3层；对所述Cr2O3层进行活性硅醇修饰形成工作层，在所述基体表面得到抗垢耐蚀涂层。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述NiCrMoFeW合金粉末的粒度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国勇，刘昊，赵玉刚，孟凡瑞，孟建兵，尹强，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：