專利名稱：一種納米碳化結晶須鐵合金及其制備方法與應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種納米碳化結晶須鐵合金及其制備方法與應用，尤其是涉及一種熱交換系統水處理納米碳化結晶須鐵合金及其制備方法和在熱交換系統除銹防腐裝置中的應用。
背景技術：
近一個世紀以來，人們為解決熱交換系統的腐蝕，先后研究開發了多種裝置、防腐蝕材料和工藝方法，如機械式熱力除氧，真空除氧，解吸除氧，化學除氧等，但有關設備都存在著體積龐大笨重，操作復雜，質量不穩定，造格高，耗能多，使用條件要求苛刻等缺陷，有的還污染環境；特別是，防腐蝕效率低，防銹除銹效果差，致使熱交換系統腐蝕十分嚴重。
發明內容
本發明的目的在于克服現有熱交換系統除銹防腐技術的上述缺陷，提供一種能耗低，對環境污染污少，防腐蝕效果好的防腐蝕材料碳化結晶須鐵合金及其制備方法，以及利用碳化結晶須鐵合金制作核心部件的熱交換系統除銹防腐裝置。
本發明之碳化結晶須鐵合金的組分如下銪、銀、輕重稀土、磷、硼、硫、釩、砷、鋅、鈦、鋁或微晶石墨中的兩種或兩種以上和鐵，其中銪為必要組分，其重量百分比為0.0018％-0.018％；鐵為主要組分，非鐵組分與鐵的重量配比為1∶3-30。制備方法通常分為三步(1)中間合金熔煉將上述材料中的兩種或兩種以上的混合物置于中頻電爐或坩堝爐中，在800-1350℃熔煉2-5小時，再冷卻為固體(如單獨使用上述材料中的一種，則沒有這一步)；(2)加金屬銪用擴散法往第一步制得的中間合金或上述單質中添加0.6-0.8％(重量)的銪；(3)鑄造將第二步制得的加有0.6-0.8％(重量)銪的中間合金或單質，按中間合金(單質)∶鐵水＝1∶3-30的重量比，加入爐前盛有1300-1500℃鐵水的澆包中熔化，攪勻，再澆鑄成鑄件，即得到具有除銹防腐防電化學腐蝕功能的納米碳化結晶須鐵合金鑄件。
利用本發明之納米碳化結晶須鐵合金鑄件制作中部體芯的除銹防腐裝置結構如下其包括進水端蓋，內膽，中部體芯，出水端蓋，外殼；內膽中設有進水道和返饋水道；中部體芯位于內膽中部，其外表面至少設有一條水處理凹形槽(水處理凹形槽具體數量根據應用的熱交換設備的大小確定)；水處理凹型槽斷面的形狀不限，可為三角、四方、多方形，也可為半圓形或其它形狀；水處理凹形槽與內膽中的進水道和返饋水道相通；每條水處理凹形槽槽口對應配置有磁場強度為1200-2500高斯(優選方案是1400-1700高斯，更優選的方案是1500-1600高斯)的磁塊，磁塊的形狀不限，可為圓柱形或異型；磁塊的優選配置方案是，每道(即每條槽口)2-12塊，更優選的方案是每道3-6塊。
本發明之除銹防腐裝置可以與任何形式的熱交換設備并聯或串聯組合使用。
水從進水端蓋的進水口流入內膽的進水道，再經返饋水道進入中部體芯外表面的水處理凹形槽，由于含銀、輕重稀土、磷、硼、硫、釩、砷、鋅、鈦、鋁或微晶石墨，或這些材料中的兩種或兩種以上組分的納米碳化結晶須鐵合金及磁場的共同作用，水在此脫氧，使管壁不氧化生銹；同時，所述納米碳化結晶須鐵合金會產生電子流，并使水中的硫離子以原子的形式在水中作布朗運動，使之不再腐蝕管壁；再者，由于所述納米碳化結晶須鐵合金會產生電子流，再由電子流選擇決定組合為原子或原子團，該原子或原子團以自發輻射方式進入水體中，帶進系統并很自然地與管壁接觸，這時，一旦有一定的熱量和振動能級條件之一出現，該原子或原子團會以光速在管壁上定向結成厚度小于100的納米膜，因膜的定向特性，在加熱時膜只向管壁面延伸，直到布滿整個管壁表面，這膜將隔離電荷之間的相互作用，保護管壁不致腐蝕，增加熱傳導；另外水與所述納米碳化結晶須鐵合金接觸，會釋放出氫氣，含氫氣的水流過鐵銹層，在熱和振動條件下，氫氣與鐵銹反應，生成鐵和水，因而，本發明還具有除銹作用。經實驗證明，使用本發明之除銹防腐裝置的熱交換系統，最長時間已達十二年，至今尚未生銹，且能保持原有的金屬光澤。
與現有除銹防腐設備比較，本發明之除銹防腐裝置不僅除銹防腐防腐蝕效果更好，而且節能當熱交換系統的給水為地下水、深井水、湖水、溪水、地表水時，均可節油30-40％，或節煤＞10％，或節電＞25％；提高熱效率20％以上；并且不用化學藥劑，還可減少對空氣污染，節約用水；兼有防垢除垢作用，除老垢可達70-80％，防垢率為70％左右。
本發明結構簡單，緊奏，體積小，制造成本低。
圖1為本發明除銹防腐裝置一實施例的主視圖；圖2為圖1所示實施例的A-A向剖視圖；圖3為圖2的B-B向剖視圖。
具體實施例方式
以下結合實施例和附圖對本發明作進一步說明。
納米碳化結晶須鐵合金制備實施例實施例1(1)稱取稀土7公斤，磷0.5公斤，砷0.3公斤，微晶石墨0.2公斤，鋁2公斤，混合，置于中頻電爐中，在1350℃熔煉4.5h，然后冷卻為固體；(2)用擴散法往第一步制得的中間合金中添加0.06公斤的銪；(3)將第二步制得的加有銪的中間合金，加入盛有35公斤爐前鐵水的澆包中熔化，攪勻，澆鑄，即得到具有除銹防銹防電化學腐蝕功能的納米碳化結晶須鐵合金鑄件。
實施例2(1)稱取稀土6公斤，微晶石墨0.2公斤，鋅1.8公斤，鋁1公斤，鈦1公斤，混合，置于坩鍋爐中，在1300℃熔煉4h，然后冷卻為固體；(2)用擴散法往第一步制得的中間合金中添加0.08公斤的銪；(3)將第二步制得的加有銪的中間合金，加入盛有320公斤爐前鐵水的澆包中熔化，攪勻，澆鑄，即得到具有除銹防銹防電化學腐蝕功能的納米碳化結晶須鐵合金鑄件。
實施例3(1)稱取稀土7公斤，鋅1.5公斤，鈦1.5公斤，混合，置于坩鍋爐中。在1300℃熔煉5h，然后冷卻為固體；(2)用擴散法往第一步制得的中間合金中添加0.07公斤的銪；(3)將第二步制得的加有銪的中間合金，加入盛有210公斤爐前鐵水的澆包中熔化，攪勻，澆鑄，即得到具有除銹防銹防電化學腐蝕功能的納米碳化結晶須鐵合金鑄件。
實施例4(1)稱取稀土6公斤，硼3公斤，釩1公斤，混合，置于坩鍋爐中，在1300℃熔煉4h，然后冷卻為固體；(2)用擴散法往第一步制得的中間合金中添加0.08公斤的銪；(3)將第二步制得的加有銪的中間合金，加入盛有150公斤爐前鐵水的澆包中熔化，攪勻，澆鑄，即得到具有除銹防銹防電化學腐蝕功能的納米碳化結晶須鐵合金鑄件。
實施例5
(1)稱取硫1公斤，微晶石墨8公斤，鋁1公斤，混合，置于坩鍋爐中，在1000℃熔煉3h，然后冷卻為固體；(2)用擴散法往第一步制得的中間合金中添加0.08公斤的銪；(3)將第二步制得的加有銪的中間合金，加入盛有100公斤爐前鐵水的澆包中熔化，攪勻，澆鑄，即得到具有除銹防銹防電化學腐蝕功能的納米碳化結晶須鐵合金鑄件。
實施例6(1)稱取微晶石墨8公斤，鋅2公斤，混合，置于坩鍋爐中，在1200℃熔煉3h，然后冷卻為固體；(2)用擴散法往第一步制得的中間合金中添加0.08公斤的銪；(3)鑄造將第二步制得的加有銪的中間合金，加入盛有300公斤爐前鐵水的澆包中熔化，攪勻，澆鑄，即得到具有除銹防銹防電化學腐蝕功能的納米碳化結晶須鐵合金鑄件。
實施例7(1)稱取稀土10公斤，用擴散法加入0.08公斤的銪；(2)將加有銪的稀土，放入盛有250公斤爐前鐵水的澆包中熔化，攪勻，澆鑄，即得到具有除銹防銹防電化學腐蝕功能的納米碳化結晶須鐵合金鑄件。
實施例8(1)稱取鋅10公斤，用擴散法加入0.07公斤的銪；(2)將加有銪的鋅，放入盛有200公斤爐前鐵水的澆包中熔化，攪勻，澆鑄，即得到具有除銹防銹防電化學蝕功能的納米碳化結晶須鐵合金鑄件。
實施例9(1)稱取釩10公斤，用擴散法加入0.08公斤的銪；(2)將加有銪的釩，放入盛有180公斤爐前鐵水的澆包中熔化，攪勻，澆鑄，即得到具有除銹防銹防電化學腐蝕功能的納米碳化結晶須鐵合金鑄件。
實施例10(1)稱取鈦10公斤，用擴散法加入0.08公斤的銪；(2)將加有銪的釩，放入盛有150公斤爐前鐵水的澆包中熔化，攪勻，澆鑄，即得到具有除銹防銹防電化學腐蝕功能的納米碳化結晶須鐵合金鑄件。
實施例11(1)稱取鋁10公斤，用擴散法加入0.08公斤的銪；(2)將加有銪的鋁，放入盛有100公斤爐前鐵水的澆包中熔化，攪勻，澆鑄，即得到具有除銹防銹防電化學腐蝕功能的納米碳化結晶須鐵合金鑄件。
納米碳化結晶須鐵合金應用實施例利用本發明之納米碳化結晶須鐵合金鑄件制作中部體芯的除銹防銹裝置結構如下參照附圖，其包括進水端蓋1，內膽5，中部體芯8，出水端蓋4，外殼3；進水端蓋1和內膽5之間有密封膠墊2，內膽5中設有進水道6和返饋水道9；中部體芯8位于內膽5中部，其外表面設有四條水處理凹形槽7；水處理凹型槽7斷面為四方形；水處理凹形槽7與內膽5中的進水道6和返饋水道9相通；每條水處理凹形槽7槽口對應配置有3塊磁場強度為1600高斯的磁塊10；內膽5和出水端蓋4之間有密封膠墊11；內膽5和外殼3通過等距離設置的4根螺桿12和螺帽13裝配緊固為一體。
權利要求
1.一種碳化結晶須鐵合金，其特征在于，包括以下組分銪、銀、輕重稀土、磷、硼、硫、釩、砷、鋅、鈦、鋁或微晶石墨中的兩種或兩種以上和鐵，其中銪為必要組分，其重量百分比為0.0018％-0.018％；鐵為主要組分，非鐵組分與鐵的重量配比為1∶3-30。
2.根據權利要求1所述的碳化結晶須鐵合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)中間合金熔煉 將銀、輕重稀土、磷、硼、硫、釩、砷、鋅、鈦、鋁或微晶石墨中的兩種或兩種以上的混合物置于中頻電爐或坩堝爐中，在800-1350℃熔煉2-5小時，再冷卻為固體；(2)加金屬銪 用擴散法往第一步制得的中間合金或銀、輕重稀土、釩、鋅、鈦、鋁中的一種添加0.6-0.8％(重量)的銪；(3)鑄造 將第二步制得的含有0.6-0.8％(重量)銪的中間合金或單質，按含銪中間合金或含銪單質∶鐵水＝1∶3-30的重量比，加入爐前盛有1300-1500℃鐵水的澆包中熔化，攪勻，再澆鑄成鑄件。
3.根據權利要求1所述的碳化結晶須鐵合金在除銹防腐裝置中的應用，其特征在于，所述除銹防腐裝置包括進水端蓋，內膽，中部體芯，出水端蓋，外殼；內膽中設有進水道和返饋水道；用碳化結晶須鐵合金制造的中部體芯位于內膽中部，其外表面至少設有一條水處理凹形槽；中部體芯表面的水處理凹形槽與內膽中的進水道和返饋水道相通；每條水處理凹形槽槽口對應配置有磁場強度為1200-2500高斯的磁塊。
全文摘要
本發明公開了一種納米碳化結晶須鐵合金及其制備方法與在熱交換系統除銹防腐裝置中的應用。所述碳化結晶須鐵合金，包括以下組分銪、銀、輕重稀土、磷、硼、硫、釩、砷、鋅、鈦、鋁或微晶石墨中的兩種或兩種以上和鐵，其中銪為必要組分，其重量百分比為0.0018％－0.018％；鐵為主要組分，非鐵組分與鐵的重量配比為1∶3－30。其制備方法包括中間合金熔煉，用擴散法往中間合金或單質中加銪；鑄造三個步驟。該納米碳化結晶須鐵合金主要用于制造熱交換系統除銹防腐裝置中的中部體芯。使用這種中部體芯的除銹防腐裝置不僅除銹防腐蝕效果良好，而且可節油30－40％，或節煤＞10％，或節電＞25％；提高熱效率20％以上；節約用水；兼有防垢除垢作用。
文檔編號C22C1/03GK1600886SQ20041004685
公開日2005年3月30日 申請日期2004年10月22日 優先權日2004年10月22日
發明者梁世進, 顏建平, 王祥麟 申請人:梁世進