【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涂层制备，具体的说是一种可提高低碳钢表面耐硫化氢溶液腐蚀的渗铝涂层的制备方法。
技术介绍
1、在石油化工行业中，部分由低碳钢制成的机械设备往往工作环境恶劣，如工作在400~800oc的中高温环境下；服役过程中接触强腐蚀性介质，如h2s、so3、so2、有机酸等；并且还常伴有硬质颗粒的冲刷磨损等。而这些恶劣工作环境中由h2s造成的腐蚀通常比较普遍且严重，这就对机械设备的材料提出了更高的要求，即具有较好的耐磨、耐蚀和抗氧化特性，符合这些要求的材料本身都比较昂贵。因此，需要寻找一种方法，使得改性后的普通低碳钢也能满足该使用要求，故渗铝钢应运而生。
2、渗铝钢是通过一定的渗铝工艺在碳钢基体上形成渗铝层，该渗铝层中因含有丰富的铝原子，能够在恶劣的石油化工使用环境下，生成氧化铝保护膜，提高基体材料的耐磨、耐蚀性能，特别是降低h2s溶液的腐蚀速率，进而使得价格低廉的低碳钢也能满足使用要求，从而降低了经济成本。
3、但现有技术中碳钢表面的渗铝层大多存在结合强度低，易脱落，成品渗铝层表面平整度差，致密度不高，抗腐蚀性能有限，服役寿命短等技术缺陷，造成碳钢在石油化工行业中的使用受限。
技术实现思路
1、本专利技术的技术目的为：通过对涂层原料配方和制备工艺的改进，在q235钢的表面通过复合电镀ni-ceo2层联合固体粉末包埋渗铝的方式，制备出外层为nial金属间化合物渗层、中间层为ceo2颗粒层、内部为铁铝固溶体层的复合结构渗铝涂层，该复合结构渗铝涂层与基体之间为冶
2、本专利技术为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，包括以下步骤：
3、步骤一、基体预处理
4、采用q235钢为基体，对该基体进行表面除油、除锈，之后，经清洗和表面吹干后，制得低碳钢试样，备用；
5、步骤二、复合电镀ni-ceo2层
6、1）取ceo2粉末置于十二烷基硫酸钠溶液中，在磁力搅拌条件下进行搅拌混合15-30min，之后，静置6-8h，制得ceo2混配液，备用；
7、2）按照ceo2的添加量为30~40g/l的比例，将步骤1）制得的ceo2混配液加入到电镀液中，制得电镀混配物，备用；
8、其中，电镀液包括硫酸镍、氯化镍和硼酸；
9、3）在电镀混配物不断搅拌条件下，将步骤一制得的低碳钢试样置于该电镀混配物中，控制电流密度为1.2-1.8a/dm2，进行电镀处理2-4h，制得电镀试样，备用；
10、步骤三、固体粉末包埋渗铝
11、将步骤二制得的电镀试样和粉末状、匀质化的渗铝物料共同放入氧化铝坩埚内，并使渗铝物料对镁合金试样的外表面进行完全覆盖式包埋，然后，将密封后的氧化铝坩埚置于箱式电阻炉中，加热至700-950oc后保温4-8h，随炉冷却至室温后，即得成品；
12、所述的渗铝物料由50-60wt%的铁铝粉、5-8wt%的催渗剂alcl3粉和剩余量的惰性添加剂al2o3粉构成，且铁铝粉中铁和铝的质量比为1:1。
13、进一步的，在步骤一中，在对基体表面进行除油、除锈前，需先将基体切割成15mm×15mm×2mm大小的块状试样。
14、进一步的，在步骤一中，除油、除锈的方式为：将试样先置于naoh和na2co3的质量比为1:1的碱洗溶液进行去油处理，再置于hcl和h2so4构成的混合酸洗液中进行酸洗除锈。
15、进一步的，在步骤一中，除油、除锈后清洗的方式为：先置于乙醇溶液中进行超声清洗，再采用蒸馏水进行表面冲洗，之后，采用冷风对试样进行表面吹干。
16、进一步的，在步骤二中，所述ceo2粉的粒径为6-8nm。
17、进一步的，在步骤二中，所述电镀处理的温度为20-30oc，电镀混配物的ph值为6-7。
18、进一步的，在步骤二中，所述电镀液中硫酸镍的含量为200-230g/l，氯化镍的含量为25-40g/l，硼酸的含量为35-50g/l。
19、进一步的，在步骤三中，所述铁铝粉的粒度为100~200目。
20、进一步的，在步骤三中，所述渗铝物料中的al2o3粉在使用前需先置于1100-1300oc温度条件下进行煅烧处理。
21、进一步的，在步骤三中，使用磷酸二氢铝对氧化铝坩埚进行密封。
22、有益效果：
23、1、本专利技术的一种低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，通过对涂层原料配方和制备工艺的改进，在q235钢的表面先复合电镀制备出ni-ceo2层，再进行固体粉末包埋渗铝制备出渗铝层，最终在低碳钢基体的表面制备出了表层为nial金属间化合物相、中间层为ceo2颗粒、内层为含铝的fe基固溶体相的复合结构渗铝涂层，该复合结构渗铝涂层与q235钢基体之间为冶金结合连接方式，联接强度高，且使用时涂层不易剥落，成品渗铝涂层晶粒细小，致密度高，表面平整度好，能够最大限度地降低h2s溶液对低碳钢设备的腐蚀速率，延长其使用寿命。
24、2、本专利技术的一种低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，在复合电镀制备ni-ceo2层的步骤中，在复配电镀液中加入有特定添加量的ceo2，ceo2的加入能够起到细化晶粒的作用，且在后续固体粉末包埋渗铝步骤后，经过ceo2的改性作用，可在ceo2颗粒层外形成有γ相nial层，该γ相nial层呈细小等轴晶状，使得最终制备得到的渗铝涂层结构均匀且致密，缺陷少，进而ceo2改性后的渗铝涂层在h2s溶液中表现出优异的耐腐性性能。
25、3、本专利技术的一种低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，在复合电镀制备ni-ceo2层的步骤中，是将ceo2粉末先置于十二烷基硫酸钠溶液中充分分散混合制成ceo2混配液，再按照特定的添加比例可一次性加入到电镀镍溶液中，且通过磁力搅拌器搅拌混合溶液，方法简便直接，易操作，整个电镀过程溶液均匀。该工艺制备出来的ni-ceo2层成分均匀，表面光滑，与基体结合较好，便于后期进行渗铝处理。
26、4、本专利技术的一种低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，在固体粉末包埋渗铝的步骤中，渗铝物料由50-60wt%的铁铝粉、5-8wt%的催渗剂alcl3粉和剩余量的惰性添加剂al2o3粉构成，其中，供铝剂中质量比为1:1的铁铝粉中铁粉的加入，可以起到促进铝原子向内扩散，加快渗铝层的形成，提高反应效率的作用，同时，铁粉的加入还起到了一定的防止粉末凝结的作用，使得最终制得的试样表面平整度好、美观。
27、5、本专利技术的一种低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，在固体粉末包埋渗铝的过程中，已形成的ni-ceo2层中，首先发生的是ni元素的向外扩散，同时ceo2也向外扩散，但本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，其特征在于：在步骤一中，在对基体表面进行除油、除锈前，需先将基体切割成15mm×15mm×2mm大小的块状试样。
3.根据权利要求1或2所述的低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，其特征在于：在步骤一中，除油、除锈的方式为：将试样先置于NaOH和Na2CO3的质量比为1:1的碱洗溶液进行去油处理，再置于HCl和H2SO4构成的混合酸洗液中进行酸洗除锈。
4.根据权利要求1或3所述的低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，其特征在于：在步骤一中，除油、除锈后清洗的方式为：先置于乙醇溶液中进行超声清洗，再采用蒸馏水进行表面冲洗，之后，采用冷风对试样进行表面吹干。
5.根据权利要求1所述的低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，其特征在于：在步骤二中，所述CeO2粉的粒径为6-8nm。
6.根据权利要求1所述的低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备
7.根据权利要求1所述的低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，其特征在于：在步骤二中，所述电镀液中硫酸镍的含量为200-230g/L，氯化镍的含量为25-40g/L，硼酸的含量为35-50g/L。
8.根据权利要求1所述的低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，其特征在于：在步骤三中，所述铁铝粉的粒度为100~200目。
9.根据权利要求1所述的低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，其特征在于：在步骤三中，所述渗铝物料中的Al2O3粉在使用前需先置于1100-1300 oC温度条件下进行煅烧处理。
10.根据权利要求1所述的低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，其特征在于：在步骤三中，使用磷酸二氢铝对氧化铝坩埚进行密封。
...【技术特征摘要】
1.低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，其特征在于：在步骤一中，在对基体表面进行除油、除锈前，需先将基体切割成15mm×15mm×2mm大小的块状试样。
3.根据权利要求1或2所述的低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，其特征在于：在步骤一中，除油、除锈的方式为：将试样先置于naoh和na2co3的质量比为1:1的碱洗溶液进行去油处理，再置于hcl和h2so4构成的混合酸洗液中进行酸洗除锈。
4.根据权利要求1或3所述的低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，其特征在于：在步骤一中，除油、除锈后清洗的方式为：先置于乙醇溶液中进行超声清洗，再采用蒸馏水进行表面冲洗，之后，采用冷风对试样进行表面吹干。
5.根据权利要求1所述的低碳钢表面耐硫化氢腐蚀型改性渗铝涂层的制备方法，其特征在于：在步骤二中，所述ceo2粉的粒径为6...
【专利技术属性】
技术研发人员：李宁宁，徐雷，李帅，韦乐余，凌自成，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：
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