一种有防结蜡功能的粉末冶金黄铜基刻蚀材料及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属功能材料，尤指一种具有防结蜡功能的黄铜基刻蚀材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]原油运输过程中的结蜡现象给石油行业带来了巨大损失。目前采用的清防蜡措施主要有:机械清蜡、热力清蜡、防蜡剂清防蜡、磁防蜡、生物防蜡和合金器件防蜡等。但是在这些方法中仍然存在各种各样的问题，如成本高，实施难度大，需要定期停产处理等。且采用常规方法制备复杂防结蜡零件生产周期长、成本高。
【发明内容】
[0003]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种具有防结蜡功能的粉末冶金黄铜基刻蚀材料及其制备方法。先通过粉末冶金法制备黄铜基材料，可降低材料制造成本、时间周期，而且通过粉末冶金技术可以研制与生产一般冶炼、加工技术无法获得的结构与性能的材料。然后，对制备的粉末冶金黄铜进行刻蚀处理，使该材料表面获得亲水成分及微观粗糙结构，从而可以在水-油-固三相体系中稳定地形成一层“水膜”，有效地阻隔液体中油相与表面的接触，进而取得良好的防结蜡性能，可用于含蜡液体的防蜡处理。
[0004]本发明提供了一种具有防结蜡功能的粉末冶金黄铜基刻蚀材料及其制备方法，包括:步骤I，采用粉末冶金法制备黄铜基材料；步骤2，采用三氯化铁溶液对上述黄铜基材料进行刻蚀处理。
[0005]进一步地，上述步骤I中，按重量百分比记，黄铜基材料的化学组成为72wt % Cu 80wt %、16wt % Zn 20wt %、Owt % Ni 1wt % ；
[0006]上述粉末冶金法的具体步骤为，(I)球磨混粉:将铜锌预合金粉、镍粉与润滑剂硬脂酸锌通过球磨细化并混合，得到原料粉末；(2)压制压坯:将上述原料粉末通过模具压制成形，压制压力为320?960MPa，得到压坯；(3)烧结:将上述压坯进行封填烧结，封填烧结的烧结温度为840?880°C，填料为ZnO及石墨粉，烧结气氛为分解氨，烧结后得到黄铜基材料。
[0007]进一步地，上述刻蚀处理的具体步骤为:(I)配制三氯化铁溶液，上述三氯化铁溶液的质量浓度为15%?25% ;(2)采用上述三氯化铁溶液对黄铜基材料进行刻蚀处理，刻蚀处理的时间为10?120min。
[0008]其原理为，该黄铜基材料通过表面刻蚀，可在表面形成亲水成分及微观粗糙结构，使表面获得超亲水性能。由于水是由极性无机小分子组成的，粘度较小，容易吸附和润湿亲水的高表面能表面。而油相是由以非极性烷烃为主的有机大分子组成的，由于粘度较高，因而吸附和润湿表面的速度比水要慢。从而表面在水-油-固三相体系中稳定地形成一层“水膜”，有效地阻隔液体中油相与表面的接触，进而取得良好的防结蜡性能，可用于含蜡液体的防蜡处理。
[0009]与现有技术相比，本发明制备的黄铜基表面在含水蜡液中防结蜡效果好，且用粉末冶金方法制备基体材料，可以拓展到其他防结蜡复杂零件的制备中
【附图说明】
[0010]图1为本发明中具有防结蜡功能的粉末冶金黄铜基刻蚀材料的制备工艺流程；
[0011]图2为本发明中具有防结蜡功能的粉末冶金黄铜基刻蚀材料的防结蜡测试结果O
【具体实施方式】
[0012]下面结合具体实施例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。而且本发明通过下面实施例，本领域技术人员是能够完全实现本发明权利要求记载的所有内容的。
[0013]实施例1
[0014]—种具有防结蜡功能的粉末冶金黄铜基刻蚀材料及其制备方法，包括以下步骤:
[0015]第一步骤，制备粉末冶金黄铜:
[0016](I)球磨混粉:将合金成分为CuSOwt^^Zr^Owt?"^^预合金粉末与0.6wt%硬脂酸锌混合，采用QM-3A高能摆振球磨机球磨混粉，使原料粉末成分均匀化并细化颗粒。
[0017](2)压制压坯:采用SJY50-150T手动等静压机压坯，压制压力为800MPa。
[0018](3)烧结:烧结路线为，先10°C /min的速度升温至640°C，保温40min，随后减慢升温速度为5°C /min,升至烧结温度880°C，烧结时间60min。烧结气氛为分解氨。烧结时，为减小锌的损失，防止压坯受炉子的火焰帘和炉内气氛气体的直接冲击。试样采用1.5% ZnO混合石墨粉包裹封填，将坩祸盖上铁片密封。
[0019]通过以上步骤得到粉末冶金黄铜。
[0020]第二步骤，刻蚀工艺:
[0021](I)将粉末冶金黄铜试样通过500目和1000目金相砂纸打磨，依次在丙酮溶液、无水乙醇、去离子水中用超声波清洗机分别清洗2min。
[0022](2)配制37.5g质量浓度为20%的三氯化铁溶液，并加入100 μ I浓度为37%的盐酸，搅拌均匀。
[0023](3)采用上述三氯化铁溶液对粉末冶金黄铜进行浸泡刻蚀处理，刻蚀处理的时间为 120min。
[0024]该实施例制备的表面为超亲水表面，且在水相中超疏油。对该表面进行防结蜡测试，单位面积结蜡量为0.03mg/cm2,防结蜡功能显著。如附图2所示表面几乎没有石蜡的粘附。
[0025]实施例2
[0026]该实施例所述的合金成分为72wt% Cu、18wt% Zn、1wt% Ni。其余制备工艺与实施例I相同。对该表面进行防结錯测试，单位面积结錯量为3.18mg/cm2。
[0027]实施例3
[0028]该实施例中制备粉末冶金黄铜的压制压力为320MPa，烧结温度为840°C，未进行刻蚀处理。对该表面进行防结蜡测试，单位面积结蜡量为8.31mg/cm2。
[0029]实施例4
[0030]该实施例粉末冶金黄铜的制备与实施例1相同。刻蚀工艺中，三氯化铁刻蚀液的质量浓度为25%，刻蚀时间lOmin，对该表面进行防结錯测试，单位面积结錯量为0.4Img/cm2。防结錯功能良好。
[0031]实施例5
[0032]该实施例粉末冶金黄铜的制备与实施例1相同。刻蚀工艺中，三氯化铁刻蚀液的质量浓度为15%，刻蚀时间120min，对该表面进行防结錯测试，单位面积结錯量为0.13mg/cm2。防结錯功能良好。
【主权项】
1.一种有防结錯功能的粉末冶金黄铜基刻蚀材料及制备方法，其特征在于:所述有防结蜡功能的黄铜基刻蚀材料及制备方法包括: 步骤1:采用粉末冶金法制备黄铜基材料； 步骤2:采用三氯化铁溶液对所述黄铜基材料进行刻蚀处理。2.根据权利要求1所述的步骤1，其特征在于:按重量百分比记，所述黄铜基材料的化学组成为 72wt%< Cu 80wt% N 16wt%^i Zn 20wt%、Owt%< Ni 1wt % ； 所述粉末冶金法的具体步骤如下: (1)球磨混粉:将铜锌预合金粉、镍粉与润滑剂硬脂酸锌通过球磨细化并混合，得到原料粉末； (2)压制压坯:将所述原料粉末通过模具压制成形，压制压力为320?960MPa，得到压坯； (3)烧结:将所述压坯进行封填烧结，所述封填烧结的烧结温度为840?880°C，填料为ZnO及石墨粉，烧结气氛为分解氨，烧结后得到黄铜基材料。3.根据权利要求1所述的步骤2，所述刻蚀处理的具体步骤如下: (1)配制三氯化铁溶液，所述三氯化铁溶液的质量浓度为15%?25%; (2)采用所述三氯化铁溶液对所述黄铜基材料进行刻蚀处理，所述刻蚀处理的时间为10 ?120mino
【专利摘要】本发明公开了一种有防结蜡功能的粉末冶金黄铜基刻蚀材料及制备方法。其特征在于：上述有防结蜡功能的粉末冶金黄铜基刻蚀材料及制备方法包括：步骤1，采用粉末冶金法制备黄铜基材料；步骤2，采用三氯化铁溶液对所述黄铜基材料进行刻蚀处理。该黄铜基刻蚀表面在水-油-固三项体系中通过形成稳定的“水膜”，阻隔油与表面的接触，进而使油中的石蜡难以粘附在固体表面。其防结蜡性能优异，为研制复杂结构粉末冶金防结蜡器件提供了支持。
【IPC分类】C22C1/04, C23F1/18, C22C9/04
【公开号】CN105039778
【申请号】CN201510406025
【发明人】刘琳, 刘成臣, 李海周
【申请人】中国矿业大学(北京)
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月10日