一种在金属管道内壁制备涂层的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种金属管道内壁制备涂层的方法，包括以下步骤：制备电解液；将电解液以恒定流速送至惰性电极处，电解液通过惰性电极外部的多孔陶瓷棒进入金属管道内；接通电源，在金属管道的内壁与惰性电极之间形成脉冲直流电场，金属管道的内壁发生等离子体微弧放电并沉积晶态涂层。本发明专利技术具有生产成本低和能够管道内制备金属涂层、陶瓷涂层和金属/陶瓷复合涂层的优点。合涂层的优点。合涂层的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种在金属管道内壁制备涂层的方法及装置


[0001]本专利技术涉及制备金属管道内表面涂层
，尤其涉及一种在金属管道内壁制备涂层的方法及装置。

技术介绍

[0002]由于内涂层产品可提高管材寿命3～5倍，价格仅为管材价格的10～20％，因此，其在高铁、化工、医药、军工和污废处理给排水等领域中的研究和应用逐渐增加。但是，对于外径小于20mm的小口径金属管的内壁防护技术，例如高铁中φ10*2mm的刹车管、医药行业的φ15.9*0.45mm卫生级导管、φ19*0.6mm的污水处理管等，目前大都采用含钼不锈钢或白铜合金、蒙乃尔合金等来增加基材的使用寿命，这大大增加了设备的投资成本。另外，从金属基材中释放的铜离子也会给环境带来污染和破坏。
[0003]中国专利号CN 108144827 A公布了一种小口径钢管内壁镍基合金涂层生产方法。该方法的是利用粘喷涂雾化粘结的方式在钢管内部形成新的合金涂层，该方法对涂层的结合力、孔隙率、厚度均匀性均无法做到量化控制。另外，喷涂的过程会造成环境污染、危害人员健康，成本亦无法得到控制。该专利所述的加工内径范围为20mm
‑
127mm，对于内径20mm以下的金属管则无能为力。
[0004]等离子体电解技术是将等离子体和电化学的电解过程结合而产生的新技术，该技术的显著特点是设备投资少、工艺简单、绿色环保。中国专利号CN101724879A公布了一种等离子体电解氧化陶瓷涂层的刷镀成膜装置及方法。该方法存在的核心问题是只能在以铝、钛、镁等可伐合金作为基材，其原理是是利用阳极微弧氧化在金属表面原位“生长出”的氧化膜，对于制备金属涂层和其他成分的陶瓷涂层则束手无策。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提出一种在金属管道内壁制备涂层的方法及装置，以解决如何在内径20mm以下的金属管道内壁一次制备纳米陶瓷涂层、金属涂层或陶瓷/金属复合涂层问题。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种在金属管道内壁制备涂层的方法，包括以下步骤：
[0008]制备电解液；
[0009]将电解液以恒定流速送至惰性电极处，电解液通过惰性电极外部的多孔陶瓷棒进入金属管道内；
[0010]接通电源，在金属管道的内壁与惰性电极之间形成脉冲直流电场，金属管道的内壁发生等离子体微弧放电并沉积晶态涂层。
[0011]优选地，金属管道通过立辊与电源的负极电连接；在沉积晶态涂层的过程中，金属管道相对于惰性电极和立辊匀速移动；惰性电极和立辊始终保持相对静止。
[0012]优选地，所述电解液含有30g/L
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50g/L的钛酸四丁酯、50g/L
‑
60g/L的硫酸基钛酸、
1g/L
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3g/L的EDTA和10g/L
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15g/L的H2SO4；脉冲直流电场的频率为500Hz
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1500Hz，占空比为23％
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35％，电压为80V以上。
[0013]优选地，所述电解液含有30g/L
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60g/L的硫酸镍、10g/L
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20g/L的聚乙二醇、20g/L
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40g/L的H2SO4、10g/L
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18g/L的硼酸；脉冲直流电场的频率为600Hz
‑
1800Hz，占空比为45％
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60％，电压为55V以上。
[0014]优选地，所述电解液含有10g/L
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30g/L的勃姆石溶胶、20g/L
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38g/L的硫酸铬、4g/L
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7g/L的聚乙烯吡络烷酮、30g/L
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55g/L的H2SO4；脉冲直流电场的频率为1000Hz
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2500Hz，占空比为36％
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50％，电压为67V以上。
[0015]优选地，所述电解液含有10g/L
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20g/L的草酸、5g/L
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9g/L的植酸、20g/L
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38g/L的乙二醇、8g/L
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18g/L的盐酸；脉冲直流电场的频率为1000Hz
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1800Hz，占空比为35％
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50％，电压为95V以上。
[0016]优选地，在金属管道的内壁沉积晶态涂层结束后，将金属管道取下，置于去离子水槽中漂洗2
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3遍，然后自然晾干。
[0017]一种在金属管道内壁制备涂层的装置，包括金属连接杆、绝缘导向球、多孔陶瓷棒、立辊、电源、潜水泵和电解液箱；
[0018]所述金属连接杆为中空结构，且所述金属连接杆的一端封闭，所述多孔陶瓷棒套设于所述金属连接杆的外部，所述金属连接杆在被所述多孔陶瓷棒覆盖的部分为惰性电极，所述惰性电极的侧壁开设有通孔；所述绝缘导向球为两个，所述绝缘导向球套设于所述金属连接杆，且两个所述绝缘导向球分别位于所述多孔陶瓷棒的两端，所述绝缘导向球开设有出液孔；所述金属连接杆在未被所述多孔陶瓷棒覆盖的部分的壁面包覆有绝缘层；
[0019]所述立辊与所述电源的负极电连接，所述立辊用于与所述金属管道接触以使得所述金属管道与所述电源的负极电连接；
[0020]所述潜水泵设置于所述电解液箱内，所述电解液箱内装有电解液，所述潜水泵用于通过管道将电解液泵至所述金属连接杆内；所述电源的正极通过导线连接至所述金属连接杆的内部。
[0021]优选地，还包括储液罐、夹紧装置、固定机构、对中防溢塞、立辊丝杆滑块机构、立辊驱动电机、电极丝杆滑块机构和电极驱动电机；
[0022]所述金属连接杆的另一端与所述储液罐连通，所述夹紧装置用于将所述金属连接杆固定所述储液罐；所述潜水泵的输出端与所述储液罐连通；固定机构用于将金属管道夹紧固定；
[0023]所述对中防溢塞滑动套设于所述金属连接杆的外部，且靠近所述金属连接杆与所述储液罐连接的一端；
[0024]所述立辊安装于所述立辊丝杆滑块机构的活动端，所述立辊驱动电机与所述立辊丝杆滑块机构驱动连接，以驱动所述立辊匀速移动；
[0025]所述立辊安装于所述立辊丝杆滑块机构的活动端，所述立辊驱动电机与所述立辊丝杆滑块机构驱动连接，以驱动所述立辊匀速移动；
[0026]所述储液罐安装于所述电极丝杆滑块机构的活动端，所述电极驱动电机与所述电极丝杆滑块机构驱动连接，以驱动所述储液罐和所述金属连接杆匀速移动。
[0027]上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：
[0028]1、由于无需对金属管道内进行抽真空，并且也无需对沉积材料进行加热，因此无需配置抽真空设备以及加热设备，能够降低生产的成本；
[0029]2、由于无需对金属管道内进行抽真空，因此只需要对设备的尺寸进行相应的调整，即可在任意长度和内径大于6mm的金属管道的内壁制备出所需的涂层；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在金属管道内壁制备涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：制备电解液；将电解液以恒定流速送至惰性电极处，电解液通过惰性电极外部的多孔陶瓷棒进入金属管道内；接通电源，在金属管道的内壁与惰性电极之间形成脉冲直流电场，金属管道的内壁发生等离子体微弧放电并沉积晶态涂层。2.根据权利要求1所述的一种在金属管道内壁制备涂层的方法，其特征在于，金属管道通过立辊与电源的负极电连接；在沉积晶态涂层的过程中，金属管道相对于惰性电极和立辊匀速移动；惰性电极和立辊始终保持相对静止。3.根据权利要求1所述的一种在金属管道内壁制备涂层的方法，其特征在于，所述电解液含有30g/L
‑
50g/L的钛酸四丁酯、50g/L
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60g/L的硫酸基钛酸、1g/L
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3g/L的EDTA和10g/L
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15g/L的H2SO4；脉冲直流电场的频率为500Hz
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1500Hz，占空比为23％
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35％，电压为80V以上。4.根据权利要求1所述的一种在金属管道内壁制备涂层的方法，其特征在于，所述电解液含有30g/L
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60g/L的硫酸镍、10g/L
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20g/L的聚乙二醇、20g/L
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40g/L的H2SO4、10g/L
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18g/L的硼酸；脉冲直流电场的频率为600Hz
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1800Hz，占空比为45％
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60％，电压为55V以上。5.根据权利要求1所述的一种在金属管道内壁制备涂层的方法，其特征在于，所述电解液含有10g/L
‑
30g/L的勃姆石溶胶、20g/L
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38g/L的硫酸铬、4g/L
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7g/L的聚乙烯吡络烷酮、30g/L
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55g/L的H2SO4；脉冲直流电场的频率为1000Hz
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2500Hz，占空比为36％
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50％，电压为67V以上。6.根据权利要求1所述的一种在金属管道内壁制备涂层的方法，其特征在于，所述电解液含有10g/L
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20g/L的草酸、5g/L
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【专利技术属性】
技术研发人员：吕春荣，
申请(专利权)人：佛山市恒合信管业有限公司，
类型：发明
国别省市：