[发明专利]一种不锈钢设备在高温非氧化性介质中的防腐处理工艺

说明书

技术领域

本发明属高温非氧化性介质(尤其是酸性介质)的苛刻环境中工作的不锈钢表面防腐处理工艺，本发明所用的处理工艺应用的电刷镀技术属于特殊电镀技术，能够实施设备的现场镀覆及修复。

背景技术

不锈钢本身具有耐蚀性强、表面美观等优点，表面可以在氧化性介质中生成一层致密的钝化膜，阻止腐蚀介质的渗入，从而达到保护基体的目的。但在我国的许多化工厂中一些不锈钢设备用在高温非氧化性介质(尤其是酸性介质)的苛刻环境中，不锈钢表面无法形成致密的钝化膜，致使设备发生严重的腐蚀问题。这种条件下可用的保护方法很少，一种方法是阳极保护技术，但是该技术操作较复杂，适用场合有很大局限性。另一种方法是选用更高耐蚀级别的不锈钢或钛合金，但是此类方法涉及到设备更新，投资巨大，无法对原有设备进行保护。

传统工艺对金属材料实施电镀、化学镀、电刷镀是以获得耐蚀性更好的阻隔性膜层从而达到防护效果，或利用牺牲阳极镀层来保护基体。如在碳钢上镀镍是利用了镀镍层良好的耐蚀性能，但是如果镀镍层的局部遭到破坏漏出基体却会加速腐蚀。而钢铁表面镀锌则是利用了锌镀层作为被牺牲的阳极来保护基体，同样钢铁表面镀镍铬合金和钢铁表面镀锌基合金等等都遵循这两个原理。而不锈钢本身具有非常良好的耐蚀性能，其在高温非氧化性酸中耐蚀下降也意味着在其表面镀敷依据传统原理防腐的金属膜层同样不能使其耐蚀，例如在沸腾的20％硫酸中几乎任何传统防护性镀层(除镀没有缺陷的金等贵金属镀层外，而其在化工设备上毫无实用价值)都会发生活性溶解腐蚀。而且由于是高温环境，故对不锈钢表面进行高分子材料(如环氧树脂等)涂敷非常容易失效，而且化工设备多数要接触含有有机物的介质，高温下更容易使高分子材料失效。

当前文献和专利中还未有电刷镀钯铜合金的报道。而报道的电刷镀钯工艺不但一次性施镀面积小，氨浓度较大，施工环境欠佳，并且运用领域主要限于铜或铜银合金换向器表面施镀以维持较小的接触电阻，还没有用于不锈钢在高温非氧化性介质防腐蚀的报道，如中国专利《用于微特电机换向器的电刷镀钯工艺及材料》，申请号：99116933.6，其刷镀液组成为一定浓度的PdCl₂、NaNO₃和NH₄NO₃，通过镀笔在特微电机换向器上进行刷镀，得到质量较好的镀层，能够保持较低的接触电阻从而稳定特微电机的性能。同样其类似工艺电刷镀钯镍，中国专利《电刷镀钯镍合金及稀土钯镍合金镀层材料》，申请号：99116932.8，其用途也是用于特微电机换向器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够对不锈钢在高温非氧化性腐蚀介质(尤其是酸性介质)中起到良好保护作用的防腐处理新工艺，开发出了一种能够在工程设备现场对在用不锈钢设备表面施镀的电刷镀钯铜合金镀液和施镀工艺，工艺操作简单，成本相对较低，效率高，环保性能较好。

本发明的原理是：Pd属于铂族元素，有较高的阴极氢交换电流密度和较高的热力学电势，从而可以促使不锈钢在非氧化性强腐蚀介质中的电位提高，进入钝化电位区，表面形成稳定的钝化膜，从而提高在非氧化性腐蚀介质中的耐蚀性能。故利用该原理对不锈钢表面进行处理，与传统的防护镀层完全不同，是通过表面钯元素的电化学作用，提高了不锈钢本身的钝化能力从而起到了防腐的作用，并且不严格要求镀层的连续性，在使用过程中即使膜层破损也能维持耐蚀能力。铜一般在冶金学中加入不锈钢基体中可以有效提高耐点蚀的能力。将其与钯一起对不锈钢实施合金镀能够起到协同作用使得耐蚀性进一步提高，尤其铜的加入显著地增强了耐卤族元素腐蚀的能力和膜层耐冲刷的能力，使得膜层的综合性能得到了极大的提高。

一种不锈钢设备在高温非氧化性介质中的防腐处理工艺，依次包括表面预处理和电刷镀步骤，其特征在于，电刷镀的镀液组成为：

钯盐Pd(NH₃)₄Cl₂：其计量以Pd质量计5～12g/L

NH₄Cl：50～125g/L

(NH₄)₂HPO₄：50～100g/L

浓度为28％的NH₃·H₂O：50ml～150ml

EDTA·Cu：1～5g/L

EDTA·2NH₄：80～200g/L

其余为水

pH值为7～8