本發明涉及一種化學鍍ni-p-ptfe復合鍍層制備工藝，屬于金屬表面處理
技術領域：
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背景技術：
：在能源化工領域，換熱設備微生物污垢問題嚴峻。有害微生物能夠利用循環冷卻水中的養分進行生長和繁殖，產生黏泥狀、吸附力強的沉積物附著在設備表面，對設備的安全運行造成嚴重影響。限于環境和能源消耗的壓力，一些傳統方法如機械清洗、殺生劑及脈動流等清洗手段在應用范圍上受到很大限制。技術實現要素：為了克服上述缺陷，本發明提供一種化學鍍ni-p-ptfe復合鍍層制備工藝。本發明以碳鋼為基材一次施鍍制備而成，制備的鍍層具有結合力強，表面能低，孔隙率小的特點，同時簡化了制備工藝，施鍍過程中不用攪拌即可達到均勻的鍍覆效果。本發明所得到的ni-p-ptfe復合鍍層在10-20微米之間，鍍層較薄，能有效減少鍍層熱阻對傳熱所帶來的影響，同時具有顯著的抗蝕抑垢效果。本發明主要研究了工藝參數對ni-p-ptfe復合鍍層抗蝕抑垢性能的影響，主鹽，還原劑，絡合劑，表面活性劑等含量對沉積過程的影響及復合鍍層表面抗蝕抑垢性能的影響。整個化學鍍體系的藥品含量范圍：硫酸鎳主鹽為15-35g/l，次亞磷酸鈉還原劑為15-35g/l，絡合劑乳酸為15-35g/l，固含量60％的ptfe乳液為4-12ml/l，表面活性劑全氟辛基季胺碘化物為0.3g/l，緩沖劑醋酸鈉為10g/l，檸檬酸鈉為2-10g/l，加速劑氨基乙酸為0-8g/l。本發明采取的技術方案如下：一種化學鍍ni-p-ptfe復合鍍層制備工藝，其特征在于：包括如下步驟，(1).對低碳鋼換熱表面進行前期處理；對低碳鋼換熱表面進行前期處理包括如下步驟：(a).對低碳鋼換熱面進行打磨，用400、600、800、1000和1200目水磨砂紙依次交叉90度打磨；(b).超聲清洗；(c).堿洗除油液除油；堿洗除油液包含以下組份：naoh30g/l，na2co350g/l，na3po370g/l，op-10g/l；除油條件為：50-60℃條件下浸洗10min。(d).水洗；(e).酸洗液除銹；所述的酸洗液包含組分：濃度為20％的h2so4溶液；除銹時間為30s。(f).水洗；(g).活化液進行活化；活化液包含組分：濃度為10％的h2so4溶液；活化時間為10min。(h).水洗，所述水洗均為空氣攪拌下的水洗。(2).制備ni-p-ptfe復合鍍層液，利用制備的ni-p-ptfe復合鍍層液在低碳鋼換熱表面制備ni-p-ptfe復合鍍層；ni-p-ptfe復合鍍液的具體配方為：硫酸鎳niso4·6h2o15-35g/l，次亞磷酸鈉nah2p02·h2o15-35g/l，含量60％的ptfe乳液4-12ml/l，全氟辛基季胺碘化物0.3g/l，醋酸鈉ch3coona10g/l，檸檬酸鈉na3c6h5o7·2h2o2-10g/l，乳酸c3h6o315-35g/l，氨基乙酸c2h5no20-8g/l，碘化鉀ki0.01g/l。ni-p-ptfe復合鍍層液的制備方法包括如下步驟：(a).首先將硫酸鎳主鹽在去離子水中充分溶解，得到a溶液；(b).在充分攪拌下的a溶液中加入用去離子水溶解的乳酸和氨基乙酸絡合劑混合均勻，充分攪拌得到b溶液；(c).在充分攪拌下的b溶液中加入用去離子水溶解的次亞磷酸鈉還原劑混合均勻，充分攪拌得到c溶液；(d).在充分攪拌下的c溶液中加入用去離子水溶解的醋酸鈉和檸檬酸鈉緩沖劑混合均勻，加入碘化鉀ki充分攪拌得到d溶液；(e).取固含量60％的ptfe乳液4-12ml/l，在攪拌的情況下加入0.3g/l的全氟辛基季胺碘化物表面活性劑，攪拌2h，超聲分散30min，使混合均勻，得到e溶液；(f).在充分攪拌下的d溶液中加入e溶液，充分攪拌得到f溶液；(g).用氨水調整f溶液ph值為：4.8-5.2：在86-90℃下可在活化的低碳鋼換熱面上形成耐蝕抗垢ni-p-ptfe復合鍍層。(3).對ni-p-ptfe復合鍍層抑制和減輕微生物污垢性能的評價。對ni-p-ptfe復合鍍層抑制和減輕微生物污垢性能的評價包括以下幾個步驟：(a).將制備好的ni-p-ptfe復合鍍層表面先用無水乙醇除油，然后用75％酒精消毒，在紫外光下滅菌15分鐘待用；(b).將培養三天的黏液形成菌加入到去離子水中配置成od(opticaldensity)值為0.2和0.5的菌懸液，分裝在對應的燒杯中；(c).將ni-p-ptfe復合鍍層試樣置于放有菌懸液的燒杯中，作為對照，未經施鍍的低碳鋼片在放于同樣條件下的微生物菌懸液中；(d).將實驗燒杯統一標號放置于30℃的恒溫培養箱中進行5-7天左右的靜置實驗，五天污垢實驗后取出試樣，得到ni-p-ptfe復合鍍層的表面單位面積污垢附著量和腐蝕失重量。本發明有益效果：ptfe粒子具有較好的化學穩定性和固體潤滑特性，在酸、堿甚至王水之中都具有非常好的抗腐蝕性能，此外其摩擦因數極低，常被作為減摩材料并得到廣泛運用。在化學鍍ni-p合金的配方中添加ptfe微粒而得到的ni-p-ptfe復合鍍層，可以有效提高鍍層表面的耐磨性和疏水效果。使得這種復合鍍層的能夠適應許多復雜的環境。在q235碳鋼基材上形成牢固穩定的ni-p-ptfe復合鍍層，施鍍過程中鍍液穩定，且基本無需攪拌就可得到均勻穩定的鍍層。具體實施方式一種化學鍍ni-p-ptfe復合鍍層制備工藝，包括如下步驟，(1).對低碳鋼換熱表面進行前期處理；(2).制備ni-p-ptfe復合鍍層液，利用制備的ni-p-ptfe復合鍍層液在低碳鋼換熱表面制備ni-p-ptfe復合鍍層；(3).對ni-p-ptfe復合鍍層抑制和減輕微生物污垢性能的評價。所述的(1)步驟中的對低碳鋼換熱表面進行前期處理包括如下步驟：(a).對低碳鋼換熱面進行打磨，用400、600、800、1000和1200目水磨砂紙依次交叉90度打磨；(b).超聲清洗；(c).堿洗除油液除油；(d).水洗；(e).酸洗液除銹；(f).水洗；(g).活化液進行活化；(h).水洗。所述的堿洗除油液包含以下組份：naoh30g/l，na2co350g/l，na3po370g/l，op-10g/l；除油條件為：50-60℃條件下浸洗10min。所述的酸洗液包含組分：濃度為20％的h2so4溶液；除銹時間為30s。所述活化中的活化液包含組分：濃度為10％的h2so4溶液；活化時間為10min。所述水洗均為空氣攪拌下的水洗。所述的(2)步驟中ni-p-ptfe復合鍍液的具體配方為：硫酸鎳niso4·6h2o15-35g/l，次亞磷酸鈉nah2p02·h2o15-35g/l，含量60％的ptfe乳液4-12ml/l，全氟辛基季胺碘化物0.3g/l，醋酸鈉ch3coona10g/l，檸檬酸鈉na3c6h5o7·2h2o2-10g/l，乳酸c3h6o315-35g/l，氨基乙酸c2h5no20-8g/l，碘化鉀ki0.01g/l。所述的(2)步驟中的ni-p-ptfe復合鍍層液的制備方法包括如下步驟：(1).首先將硫酸鎳主鹽在去離子水中充分溶解，得到a溶液；(2).在充分攪拌下的a溶液中加入用去離子水溶解的乳酸和氨基乙酸絡合劑混合均勻，充分攪拌得到b溶液；(3).在充分攪拌下的b溶液中加入用去離子水溶解的次亞磷酸鈉還原劑混合均勻，充分攪拌得到c溶液；(4).在充分攪拌下的c溶液中加入用去離子水溶解的醋酸鈉和檸檬酸鈉緩沖劑混合均勻，加入碘化鉀ki充分攪拌得到d溶液；(5).取固含量60％的ptfe乳液4-12ml/l，在攪拌的情況下加入0.3g/l的全氟辛基季胺碘化物表面活性劑，攪拌2h，超聲分散30min，使混合均勻，得到e溶液；(6).在充分攪拌下的d溶液中加入e溶液，充分攪拌得到f溶液；(7).用氨水調整f溶液ph值為：4.8-5.2：在86-90℃下可在活化的低碳鋼換熱面上形成耐蝕抗垢ni-p-ptfe復合鍍層。所述的(3)步驟中的對ni-p-ptfe復合鍍層抑制和減輕微生物污垢性能的評價包括以下幾個步驟：(1).將制備好的ni-p-ptfe復合鍍層表面先用無水乙醇除油，然后用75％酒精消毒，在紫外光下滅菌15分鐘待用；(2).將培養三天的黏液形成菌加入到去離子水中配置成od(opticaldensity)值為0.2和0.5的菌懸液，分裝在對應的燒杯中；(3).將ni-p-ptfe復合鍍層試樣置于放有菌懸液的燒杯中，作為對照，未經施鍍的低碳鋼片在放于同樣條件下的微生物菌懸液中；(4).將實驗燒杯統一標號放置于30℃的恒溫培養箱中進行5-7天左右的靜置實驗，五天污垢實驗后取出試樣，得到ni-p-ptfe復合鍍層的表面單位面積污垢附著量和腐蝕失重量。實施例一。所述ni-p-ptfe復合鍍鍍液包括如下組分：硫酸鎳niso4·6h2o25g/l次亞磷酸鈉nah2p02·h2o30g/l固含量60％的ptfe乳液10ml/l全氟辛基季胺碘化物0.3g/l醋酸鈉ch3coona10g/l檸檬酸鈉na3c6h5o7·2h2o6g/l乳酸c3h6o320g/l氨基乙酸c2h5no24g/l碘化鉀ki0.01g/l實施例二。所述ni-p-ptfe復合鍍鍍液包括如下組分：硫酸鎳niso4·6h2o20g/l次亞磷酸鈉nah2p02·h2o30g/l固含量60％的ptfe乳液10ml/l全氟辛基季胺碘化物0.3g/l醋酸鈉ch3coona10g/l檸檬酸鈉na3c6h5o7·2h2o8g/l乳酸c3h6o320g/l氨基乙酸c2h5no22g/l碘化鉀ki0.01g/l實施例三。所述ni-p-ptfe復合鍍鍍液包括如下組分：硫酸鎳niso4·6h2o25g/l次亞磷酸鈉nah2p02·h2o20g/l固含量60％的ptfe乳液10ml/l全氟辛基季胺碘化物0.4g/l醋酸鈉ch3coona10g/l檸檬酸鈉na3c6h5o7·2h2o6g/l乳酸c3h6o325g/l氨基乙酸c2h5no24g/l碘化鉀ki0.01g/l實施例四。所述ni-p-ptfe復合鍍鍍液包括如下組分：次亞磷酸鈉nah2p02·h2o30g/l固含量60％的ptfe乳液6ml/l全氟辛基季胺碘化物0.3g/l醋酸鈉ch3coona10g/l檸檬酸鈉na3c6h5o7·2h2o6g/l乳酸c3h6o320g/l氨基乙酸c2h5no20g/l碘化鉀ki0.01g/l實施例五。所述ni-p-ptfe復合鍍鍍液包括如下組分：硫酸鎳niso4·6h2o25g/l次亞磷酸鈉nah2p02·h2o30g/l固含量60％的ptfe乳液12ml/l全氟辛基季胺碘化物0.4g/l醋酸鈉ch3coona6g/l檸檬酸鈉na3c6h5o7·2h2o10g/l乳酸c3h6o325g/l氨基乙酸c2h5no26g/l碘化鉀ki0.01g/l所得鍍層厚度為12.58-15.30um。微生物污垢沉積量為2.5g/m2。腐蝕失重為2.8g/m2。展現了良好的抗微生物污垢附著和腐蝕性能。當前第1頁12