一種耐腐蝕板式換熱器復合表面涂層及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種耐腐蝕板式換熱器復合表面涂層，復合表面涂層包括B4C過渡層和CZr表面層，其制備方法為：首先按照重量百分比稱取B4C原料粉，將研磨后的B4C制成過渡層壓坯；接著對板式換熱器進行表面處理；然后過渡層壓坯和板式換熱器進行熱壓燒結反應，結束后對板式換熱器進行第二次表面處理；最后使用包埋法制備CZr表面層。本發明復合表面涂層可以有效對板式換熱器進行防護，增強其耐腐蝕性延長其使用壽命，有效地保護工件，又能節約成本，適合在工業上大規模推廣。
【專利說明】
一種耐腐蝕板式換熱器復合表面涂層及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及表面涂層領域，具體涉及一種耐腐蝕板式換熱器復合表面涂層及其制備方法。
【背景技術】
[0002]板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過板片進行熱量交換。板式換熱器是液-液、液-汽進行熱交換的理想設備。它具有換熱效率高、熱損失小、結構緊湊輕巧、占地面積小、安裝清洗方便、應用廣泛、使用壽命長等特點。在相同壓力損失情況下，其傳熱系數比列管式換熱器高3-5倍，占地面積為管式換熱器的三分之一，熱回收率可高達90 %以上。
[0003]隨著現代工業工作環境的嚴酷性越來越高，迫切需要板式換熱器能夠在耐磨、耐蝕、高溫等工況下工作且不影響自身的性質。另外工業中對于材料的整體要求也越來越高，因此在保留板式換熱器基體本構造和成分不變的前提下，只能在板式換熱器關鍵部位實行復合表面涂層防護，這樣既能有效地保護工件，又能節約成本。因此工業實際生產中，設計出可以保護板式換熱器的復合表面涂層是非常有必要的。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的不足，本發明提供了一種耐腐蝕板式換熱器復合表面涂層及其制備方法，使得表面涂層可以有效對板式換熱器進行防護，延長其使用壽命。
[0005]為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現:
[0006]本發明提供了一種耐腐蝕板式換熱器復合表面涂層，所述的復合表面涂層包括B4C過渡層和CZr表面層，所述的B4C過渡層由以下重量百分比組分構成:B4C:75-85%、B203: 15-25 %，所述的CZr表面層由以下重量百分比組分構成:CZr: 85-90 %,C:10-15% ；
[0007]其制備方法為:
[0008](I)首先按照重量百分比稱取B4C原料粉，然后在球磨機上進行研磨5_6h，其中球料質量比為3:1，接著在30MPa壓力下將研磨后的B4C制成過渡層壓坯；
[0009](2)接著對板式換熱器進行表面處理；
[0010](3)將壓制完畢的過渡層壓坯和板式換熱器放入石墨模具中，在真空環境下對壓坯進行熱壓燒結反應并保溫擴散，結束后對板式換熱器進行第二次表面處理；
[0011](4)按照重量百分比稱取CZr原料粉在球磨機上進行研磨5-6h，球料質量比為3:1，然后將研磨后的CZr粉末均勻鋪滿坩禍，然后放入步驟(3)處理后的板式換熱器，接著再放入CZr粉末，使CZr粉末包埋板式換熱器，將坩禍放入真空爐中處理，結束后取出板式換熱器即可。
[0012]優選地，所述的B4C過渡層由以下重量百分比組分構成:B4C: 83%、B203:17%，所述的CZr表面層由以下重量百分比組分構成:CZr: 87 %、C: 12 %。
[0013]優選地，所述的B4C過渡層由以下重量百分比組分構成:B4C: 80%、B203:20%，所述的CZr表面層由以下重量百分比組分構成:CZr: 90 %、C:1O %。
[0014]優選地，所述的B4C過渡層厚度為0.5-0.7mm，所述的CZr表面層厚度為I _2mm。
[0015]優選地，所述的的制備方法步驟(3)中熱壓燒結反應及保溫擴散過程中:施加壓力為 30-45MPa，燒結溫度 1000-1150°(:，保溫時間120-1801^11。
[0016]優選地，所述的制備方法步驟(4)中處理過程為:首先將真空爐抽真空至-0.1MPa，保真空30min后通入氬氣至常壓，之后以5-10°C/min的升溫速率將爐溫升至2000-2200 °C后保溫3-5h，隨后以6-10°C/min的速度降溫至1200°C，關電源冷卻到室溫。
[0017]本發明有益效果:
[0018]本發明提供的耐腐蝕板式換熱器復合表面涂層包括B4C過渡層和CZr表面層，CZr具有尚恪點，硬度尚等特點，作為復合表面涂層具有良好的耐磨性，耐蝕性，耐尚溫等性能，B4C具有強硬度、低密度、與板式換熱器結合緊密等優良的性質，作為過渡層可以克服CZr粉末與板式換熱器結合不牢固導致易產生氣泡和夾雜的缺陷。本發明中采用在真空環境下對壓坯進行熱壓燒結反應并保溫擴散制成B4C過渡層，使得所形成金屬基體與過渡層間的界面結合良好，復合表面涂層致密性高。利用包埋法制備CZr表面層，可以提高復合表面涂層致密性，解決復合表面涂層容易發生開裂、翹曲和脫落的問題。本發明成分設計合理，制備方法科學有效，適合在板式換熱器復合表面涂層領域大規模推廣。
【具體實施方式】
[0019]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明的實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。基體于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0020]實施例1:
[0021]一種耐腐蝕板式換熱器復合表面涂層，包括B4C過渡層和CZr表面層，B4C過渡層由以下重量百分比構成:B4C:75%、B203:25%，，CZr表面層由以下重量百分比構成:CZr:85%^C:15%0
[0022]其制備方法，包括以下步驟:
[0023](I)首先按照重量百分比稱取B4C原料粉，然后在球磨機上進行研磨5h，其中球料質量比為3:1，接著在30MPa壓力下將研磨后的B4C制成厚度為0.5mm過渡層壓坯；
[0024](2)接著對板式換熱器進行表面處理；
[0025](3)將壓制完畢的過渡層壓坯和表面處理過板式換熱器放入石墨模具中，在真空環境下對壓坯施加30MPa的壓力進行熱壓燒結反應，其中燒結溫度為1000°C，保溫擴散時間為120min，結束后對板式換熱器進行第二次表面處理；
[0026](4)按照重量百分比稱取CZr原料粉在球磨機上進行研磨5h，球料質量比為3:1，然后將研磨后的CZr粉末均勻鋪滿坩禍，然后放入步驟(3)處理后的板式換熱器，接著再放入CZr粉末，使CZr粉末包埋板式換熱器，將坩禍放入真空爐中處理，首先將真空爐抽真空至-
0.1MPa，保真空3min后通入氬氣至常壓，之后以5°C/min的升溫速率將爐溫升至2000°C后保溫3h，隨后以6°C/min的速度降溫至1200°C，關電源冷卻到室溫，形成厚度為l_2mm的CZr表面層，結束后取出板式換熱器即可。
[0027]實施例2:
[0028]一種耐腐蝕板式換熱器復合表面涂層，包括B4C過渡層和CZr表面層，B4C過渡層由以下重量百分比構成:B4C:80%、B203:20%，，CZr表面層由以下重量百分比構成:CZr:85%^C:15%0
[0029]其制備方法，包括以下步驟:
[0030](I)首先按照重量百分比稱取B4C原料粉，然后在球磨機上進行研磨6h，其中球料質量比為3:1，接著在30MPa壓力下將研磨后的B4C制成厚度為0.7mm過渡層壓坯；
[0031 ] (2)接著對板式換熱器進行表面處理；
[0032](3)將壓制完畢的過渡層壓坯和表面處理過板式換熱器放入石墨模具中，在真空環境下對壓坯施加30MPa的壓力進行熱壓燒結反應，其中燒結溫度為1000°C，保溫擴散時間為120min，結束后板式換熱器進行第二次表面處理；
[0033](4)按照重量百分比稱取CZr原料粉在球磨機上進行研磨6h，球料質量比為3:1，然后將研磨后的CZr粉末均勻鋪滿坩禍，然后放入步驟(3)處理后的板式換熱器，接著再放入CZr粉末，使CZr粉末包埋板式換熱器，將坩禍放入真空爐中處理，首先將真空爐抽真空至-
0.lMPa，保真空30min后通入氬氣至常壓，之后以6°C/min的升溫速率將爐溫升至2000°C后保溫4h，隨后以6°C/min的速度降溫至1200°C，關電源冷卻到室溫，形成厚度為l_2mm的CZr表面層，結束后取出板式換熱器即可。
[0034]實施例3:
[0035]一種耐腐蝕板式換熱器復合表面涂層，包括B4C過渡層和CZr表面層，B4C過渡層由以下重量百分比構成:B4C:78%、B203:22%，，CZr表面層由以下重量百分比構成:CZr:90%^C:10%o
[0036]其制備方法，包括以下步驟:
[0037](I)首先按照重量百分比稱取B4C原料粉，然后在球磨機上進行研磨6h，其中球料質量比為3:1，接著在30MPa壓力下將研磨后的B4C制成厚度為0.7mm過渡層壓坯；
[0038](2)接著對板式換熱器進行表面處理；
[0039](3)將壓制完畢的過渡層壓坯和表面處理過板式換熱器放入石墨模具中，在真空環境下對壓坯施加30MPa的壓力進行熱壓燒結反應，其中燒結溫度為1000°C，保溫擴散時間為120min，結束后板式換熱器進行第二次表面處理；
[0040](4)按照重量百分比稱取CZr原料粉在球磨機上進行研磨6h，球料質量比為3:1，然后將研磨后的CZr粉末均勻鋪滿坩禍，然后放入步驟(3)處理后的板式換熱器，接著再放入CZr粉末，使CZr粉末包埋板式換熱器，將坩禍放入真空爐中處理，首先將真空爐抽真空至-
0.lMPa，保真空30min后通入氬氣至常壓，之后以6°C/min的升溫速率將爐溫升至2100°C后保溫4h，隨后以6°C/min的速度降溫至1200°C，關電源冷卻到室溫，形成厚度為l_2mm的CZr表面層，結束后取出板式換熱器即可。
[0041 ] 實施例4:
[0042]一種耐腐蝕板式換熱器復合表面涂層，包括B4C過渡層和CZr表面層，B4C過渡層由以下重量百分比構成:84(::82%、8203:18%，，CZr表面層由以下重量百分比構成:CZr:88%^C:12%0
[0043]其制備方法，包括以下步驟:
[0044](I)首先按照重量百分比稱取B4C原料粉，然后在球磨機上進行研磨6h，其中球料質量比為3:1，接著在30MPa壓力下將研磨后的B4C制成厚度為0.7mm過渡層壓坯；
[0045](2)接著對板式換熱器進行表面處理；
[0046](3)將壓制完畢的過渡層壓坯和表面處理過板式換熱器放入石墨模具中，在真空環境下對壓坯施加30MPa的壓力進行熱壓燒結反應，其中燒結溫度為1000°C，保溫擴散時間為120min，結束后板式換熱器進行第二次表面處理；
[0047](4)按照重量百分比稱取CZr原料粉在球磨機上進行研磨6h，球料質量比為3:1，然后將研磨后的CZr粉末均勻鋪滿坩禍，然后放入步驟(3)處理后的板式換熱器，接著再放入CZr粉末，使CZr粉末包埋板式換熱器，將坩禍放入真空爐中處理，首先將真空爐抽真空至-
0.lMPa，保真空30min后通入氬氣至常壓，之后以5°C/min的升溫速率將爐溫升至2200°C后保溫5h，隨后以8°C/min的速度降溫至1200°C，關電源冷卻到室溫，形成厚度為l_2mm的CZr表面層，結束后取出板式換熱器即可。
[0048]實施例5:
[0049]一種耐腐蝕板式換熱器復合表面涂層，包括B4C過渡層和CZr表面層，B4C過渡層由以下重量百分比構成:B4C:80%、B203:20%，，CZr表面層由以下重量百分比構成:CZr:85%^C:15%0
[0050]其制備方法，包括以下步驟:
[0051](I)首先按照重量百分比稱取B4C原料粉，然后在球磨機上進行研磨5h，其中球料質量比為3:1，接著在30MPa壓力下將研磨后的B4C制成厚度為0.5mm過渡層壓坯；
[0052](2)接著對板式換熱器進行表面處理；
[0053](3)將壓制完畢的過渡層壓坯和表面處理過板式換熱器放入石墨模具中，在真空環境下對壓坯施加30MPa的壓力進行熱壓燒結反應，其中燒結溫度為1000°C，保溫擴散時間為120min，結束后板式換熱器進行第二次表面處理；
[0054](4)按照重量百分比稱取CZr原料粉在球磨機上進行研磨5-6h，球料質量比為3:1，然后將研磨后的CZr粉末均勻鋪滿坩禍，然后放入步驟(3)處理后的板式換熱器，接著再放入CZr粉末，使CZr粉末包埋板式換熱器，將坩禍放入真空爐中處理，首先將真空爐抽真空至-0.110^，保真空3011^11后通入氬氣至常壓，之后以8°(:/1^11的升溫速率將爐溫升至22001€后保溫5h，隨后以8°C/min的速度降溫至1200°C，關電源冷卻到室溫，形成厚度為l_2mm的CZr表面層，結束后取出板式換熱器即可。
[0055]以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種耐腐蝕板式換熱器復合表面涂層，其特征在于，所述的復合表面涂層包括B4C過渡層和CZr表面層，所述的B4C過渡層由以下重量百分比組分構成:B4C: 75-85 %、B2O3:15-25 %，所述的CZr表面層由以下重量百分比組分構成:CZr: 85-90 %,C:10-15%； 其制備方法為: (1)首先按照重量百分比稱取B4C原料粉，然后在球磨機上進行研磨5-6h，其中球料質量比為3:1，接著在30MPa壓力下將研磨后的B4C制成過渡層壓坯； (2)接著對板式換熱器進行表面處理； (3)將壓制完畢的過渡層壓坯和板式換熱器放入石墨模具中，在真空環境下對壓坯進行熱壓燒結反應并保溫擴散，結束后對板式換熱器進行第二次表面處理； (4)按照重量百分比稱取CZr原料粉在球磨機上進行研磨5-6h，球料質量比為3:1，然后將研磨后的CZr粉末均勻鋪滿坩禍，然后放入步驟(3)處理后的板式換熱器，接著再放入CZr粉末，使CZr粉末包埋板式換熱器，將坩禍放入真空爐中處理，結束后取出板式換熱器即可。2.如權利要求1所述的耐腐蝕板式換熱器復合表面涂層，其特征在于，所述的B4C過渡層由以下重量百分比組分構成:B4C: 83 %、B2O3:17 %，所述的CZr表面層由以下重量百分比組分構成:CZr:87%、C:12%。3.如權利要求1所述的耐腐蝕板式換熱器復合表面涂層，其特征在于，所述的B4C過渡層由以下重量百分比組分構成:B4C:80%、B203:20%，所述的CZr表面層由以下重量百分比組分構成:CZr:90%、C:10%。4.如權利要求1所述的耐腐蝕板式換熱器復合表面涂層，其特征在于，所述的B4C過渡層厚度為0.5-0.7mm，所述的CZr表面層厚度為l-2mm。5.如權利要求1所述的耐腐蝕板式換熱器復合表面涂層，其特征在于，所述的的制備方法步驟(3)中熱壓燒結反應及保溫擴散過程中:施加壓力為30-45MPa，燒結溫度1000-1150°C，保溫時間 120-180min。6.如權利要求1所述的耐腐蝕板式換熱器復合表面涂層，其特征在于，所述的制備方法步驟(4)中處理過程為:首先將真空爐抽真空至-0.1MPa，保真空30min后通入氬氣至常壓，之后以5-10°C/min的升溫速率將爐溫升至2000-2200°C后保溫3-5h，隨后以6-10°C/min的速度降溫至1200°C，關電源冷卻到室溫。
【文檔編號】F28F19/02GK106091791SQ201610389071
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月30日 公開號201610389071.4, CN 106091791 A, CN 106091791A, CN 201610389071, CN-A-106091791, CN106091791 A, CN106091791A, CN201610389071, CN201610389071.4
【發明人】張凌霞
【申請人】安徽普瑞普勒傳熱技術有限公司