一种含SiO₂的强化复合化学镀液及其应用的制作方法

专利名称：一种含SiO₂的强化复合化学镀液及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于石油化工技术领域，具体涉及一种含SiO2的强化复合化学镀液及其应用。
背景技术：
燃料重油中通常含有2 3%的硫及硫化物，燃烧中绝大部分形成二氧化硫，二氧化硫中约有I 5%在一定条件下与氧化合形成三氧化硫，干式三氧化硫对设备几乎不发生作用，但当它与烟气中水蒸气(5 18%)结合形成硫酸蒸汽时，却大幅度提高烟气的露点，
这样，当接触烟气的装置表面温度低于露点时，即发生酸液的凝结并强烈地腐蚀金属，这种现象被称为硫酸露点腐蚀。石化公司炼油厂和化工厂加热炉对流段炉管及空气预热器中普遍存在着低温露点腐蚀-S02、SO3-H2O型腐蚀，包括常减压装置、焦化装置、制氢装置、乙烯装置、动力锅炉省煤器、催化装置废热锅炉等，在引风机挡板、集尘器、烟道和烟 等与含硫燃料燃烧废气接触的低温部位也存在低温露点腐蚀。随着原油中硫含量的增加，尤其炼制高硫原油比例大幅度提高，含硫烟气的硫酸露点腐蚀问题日趋严重。因而，露点腐蚀引起的设备腐蚀失效已成为制约炼油生产装置长周期平稳运行的瓶颈。为了避免露点腐蚀的影响，通常可以采用以下措施使用低硫燃料；提高换热面金属的表面温度；选用耐硫酸露点腐蚀材料；采用耐蚀防护涂层。企业为了提高热效率，尽量降低排烟温度，造成露点腐蚀问题的出现不可避免，因此会大量地采用抗露点腐蚀材料，如碳钢表面衬C-276或者涂覆有机涂层。然而，C-276价格较高，有机涂层结合力较差。化学镀镍是以次磷酸盐为还原剂，经过自催化的氧化-还原反应而沉淀出Ni-P合金镀层的工艺。化学镀作为一种发展较早的工艺技术，因其操作简便、设备简单、所得涂层的耐腐蚀和耐磨损性较好的特点在工业中己获得了广泛的应用。化学复合镀是在化学镀基础上发展起来的一项新方法，它是将一种或几种不溶性固体颗粒均匀地分散在基础镀液中，使固体颗粒与金属离子共沉积而形成各种不同物理化学性质镀层的一种表面处理技术。化学复合镀层是表面金属基复合材料，Ni-P合金与不溶性固体粒子之间是机械搀杂，两者之间的相界面基本上是清晰的(不存在相互扩散)，它既强化了原有基质金属镀层的性质，又对原有镀层进行了改性，因此，复合镀层的功能具有相当的自由度。但是现有技术中的化学复合镀层大多存在稳定性不高，研究少等方面的缺陷，并且目前还没有人研究含SiO2的强化复合化学镀液并将其用于抗低温硫酸露点腐蚀方面。

发明内容
本发明第一个技术问题在于提供一种含SiO2的强化复合化学镀液，该含SiO2的强化复合化学镀液能提高镀液的稳定性。本发明的第二个技术问题在于提供上述含SiO2的强化复合化学镀液的制备方法，该制备方法工艺简单，成本低。
本发明的第三个技术问题在于提供一种抗低温硫酸露点腐蚀的方法，该方法抗低温硫酸露点腐蚀效果好。本发明的最后一个技术问题在于提供上述含SiO2的强化复合化学镀液在制备具有抗低温硫酸露点腐蚀镀层方面的应用。本发明的第一个技术问题是通过如下技术手段来实现的一种含SiO2的强化复合化学镀液，在IL含SiO2的强化复合化学镀液中含硫酸镍20 40g/L、次亚磷酸钠20 45g/L、柠檬酸15 30g/L、丙酸3 10mL/L、醋酸钠15 25g/L、碘化钾10 100mg/L、表面活性剂I 5mg/L, SiO2 3 20g。作为本发明的一种优选方式一种含SiO2的强化复合化学镀液，在IL含SiO2的强化复合化学镀液中含硫酸镍25 35g/L、次亚磷酸钠25 40g/L、柠檬酸20 25g/L、丙酸5 8mL/L、醋酸钠18 22g/L、碘化钾30 80mg/L、表面活性剂2 3mg/L, SiO2 5 6g。 作为本发明的一种较佳方式一种含SiO2的强化复合化学镀液，在IL含SiO2的强化复合化学镀液中含硫酸镍30g/L、次亚磷酸钠30g/L、柠檬酸22g/L、丙酸7mL/L、醋酸钠20g/L、碘化钾 50mg/L、表面活性剂 2. 5mg/L, SiO2 5. 5g。SiO2颗粒硬度高、耐磨性好、抗腐蚀能力强，同时在高温下仍具有高强、高韧、稳定性好等特点，而且纳米SiO2颗粒价格低廉。在镀液中添加纳米SiO2颗粒后，可以改善镀层的硬度、耐磨性以及耐蚀性能。本发明所述的表面活性剂优选为烷基苯磺酸钠SDBS和甲酰胺Formamide。本发明的第二个技术问题是通过如下技术方案来实现的上述含SiO2的强化复合化学镀液的制备方法，含以下步骤首先配制镀液，在IL镀液中含硫酸镍20 40g/L、次亚磷酸钠20 45g/L、柠檬酸15 30g/L、丙酸3 10mL/L、醋酸钠15 25g/L、碘化钾10 100mg/L、表面活性剂I 5mg/L ;其次配置含SiO2的强化复合化学镀液，取3 20g的SiO2添加至镀液中，并超声搅拌2 5h，得含SiO2的强化复合化学镀液。本发明的第三个技术问题是通过如下技术方案来实现的将预处理后的易受低温硫酸露点腐蚀部位置于上述含SiO2的强化复合化学镀液中，调节温度为80 90°C施镀2 3h，在易受低温硫酸露点腐蚀部位表面得到含纳米SiO2颗粒的复合化学复合镀层，从而使易受低温硫酸露点腐蚀部位能够抵抗低温硫酸露点腐蚀。易受低温硫酸露点腐蚀材料的预处理通常含除油和酸洗活化工序。本发明的最后一个技术问题是通过如下技术方案来实现的上述含SiOJA强化复合化学镀液在制备具有抗低温硫酸露点腐蚀镀层方面的应用。与现有技术相比，本发明具有如下优点本发明提供的含SiO2的强化复合化学镀液能提高镀液的稳定性；本发明提供的含SiO2的强化复合化学镀液制备方法工艺简单，成本低；本发明提供的抗低温硫酸露点腐蚀的方法，该方法抗低温硫酸露点腐蚀效果好。


图I是实施例I中制备的含SiO2的强化复合化学镀层的表面形貌SEM图；图2是实施例5中制备的含SiO2的强化复合化学镀层的模拟加热炉烟气露点腐蚀试验装置图；其中I、液态SO2 ;2、硅胶；3、流量计；4、S02 ;5、进气口 ；6、H20+空气；7、加热炉；8、热电偶；9、出气口 ；10、试验片；11、水；12、恒温箱；13、空压机。
具体实施例方式实施例I本实施例提供的含SiO2的强化复合化学镀液，含以下原料在IL含SiO2的强化复合化学镀液中含硫酸镍20g/L、次亚磷酸钠45g/L、柠檬酸15g/L、丙酸10mL/L、醋酸钠15g/L、碘化钾100mg/L、表面活性剂lmg/L，Si02 5g，表面活性剂采用烷基苯磺酸钠SDBS和甲酰胺 Formamide。该含SiO2的强化复合化学镀液的制备方法，含以下步骤首先配制镀液，在IL镀液中含硫酸镍20g/L、次亚磷酸钠45g/L、柠檬酸15g/L、丙酸10mL/L、醋酸钠15g/L、碘化钾100mg/L、表面活性剂lmg/L ;其次配置含SiO2的强化复合化学镀液，选取5g的SiO2添加至镀液中，并超声搅拌2h，得含SiO2的强化复合化学镀液。
本实施例提供的抗低温硫酸露点腐蚀的方法，将预处理后的易受低温硫酸露点腐蚀部位置于上述含SiO2的强化复合化学镀液中，调节温度为80°C施镀2h，在易受低温硫酸露点腐蚀部位表面得到含纳米SiO2颗粒的复合化学复合镀层Ni-P-SiO2复合镀层，从而使易受低温硫酸露点腐蚀部位能够抵抗低温硫酸露点腐蚀。通常来说，化工设备中易受低温硫酸露点腐蚀部位通常采用碳钢制成，碳钢在进行施镀前，通常需要先进行除油和酸化活化处理，酸化采用质量百分含量为O. 5%的稀硫酸，酸化时间为lmin。制备的含SiO2的强化复合化学镀层的表面形貌SEM图如图I所示，从图I中可以看出含SiO2的强化复合化学镀层致密。实施例2本实施例提供的含SiO2的强化复合化学镀液，含以下原料在IL含SiO2的强化复合化学镀液中含硫酸镍40g/L、次亚磷酸钠20g/L、柠檬酸30g/L、丙酸3mL/L、醋酸钠25g/L、碘化钾10mg/L、表面活性剂5mg/L，SiO2 7g，表面活性剂采用烷基苯磺酸钠SDBS和甲酰胺Formamide。该含SiO2的强化复合化学镀液的制备方法，含以下步骤首先配制镀液，在IL镀液中含硫酸镍40g/L、次亚磷酸钠20g/L、柠檬酸30g/L、丙酸3mL/L、醋酸钠25g/L、碘化钾10mg/L、表面活性剂5mg/L ;其次配置含SiO2的强化复合化学镀液，取7g的SiO2添加至镀液中，并超声搅拌2h，得含SiO2的强化复合化学镀液。本实施例提供的抗低温硫酸露点腐蚀的方法，将预处理后的易受低温硫酸露点腐蚀部位置于上述含SiO2的强化复合化学镀液中，调节温度为85°C施镀3h，在易受低温硫酸露点腐蚀部位表面得到含纳米SiO2颗粒的复合化学复合镀层Ni-P-SiO2复合镀层，从而使易受低温硫酸露点腐蚀部位能够抵抗低温硫酸露点腐蚀。通常来说，化工设备中易受低温硫酸露点腐蚀部位通常采用碳钢制成，碳钢在进行施镀前，通常需要先进行除油和酸化活化处理，酸化采用质量百分含量为O. 5%的稀硫酸，酸化时间为lmin。实施例3本实施例提供的含SiO2的强化复合化学镀液，含以下原料在IL含SiO2的强化复合化学镀液中含硫酸镍25g/L、次亚磷酸钠40g/L、柠檬酸20g/L、丙酸8mL/L、醋酸钠18g/L、碘化钾80mg/L、表面活性剂2mg/L，SiO2 IOg,表面活性剂采用烷基苯磺酸钠SDBS和甲酰胺Formamide。该含SiO2的强化复合化学镀液的制备方法，含以下步骤首先配制镀液，在IL镀液中含硫酸镍25g/L、次亚磷酸钠40g/L、柠檬酸20g/L、丙酸8mL/L、醋酸钠18g/L、碘化钾80mg/L、表面活性剂2mg/L ;其次配置含SiO2的强化复合化学镀液，取IOg的SiO2添加至镀液中，并超声搅拌2h，得含SiO2的强化复合化学镀液。本实施例提供的抗低温硫酸露点腐蚀的方法，将预处理后的易受低温硫酸露点腐蚀部位置于上述含SiO2的强化复合化学镀液中，调节温度为90°C施镀2. 5h，在易受低温硫酸露点腐蚀部位表面得到含纳米SiO2颗粒的复合化学复合镀层Ni-P-SiO2复合镀层，从而使易受低温硫酸露点腐蚀部位能够抵抗低温硫酸露点腐蚀。通常来说，化工设备中易受低温硫酸露点腐蚀部位通常采用碳钢制成，碳钢在进 行施镀前，通常需要先进行除油和酸化活化处理，酸化采用质量百分含量为O. 5%的稀硫 酸，酸化时间为lmin。实施例4本实施例提供的含SiO2的强化复合化学镀液，含以下原料在IL含SiO2的强化复合化学镀液中含硫酸镍35g/L、次亚磷酸钠25g/L、柠檬酸25g/L、丙酸5mL/L、醋酸钠22g/L、碘化钾30mg/L、表面活性剂3mg/L，SiO2 20g,表面活性剂采用烷基苯磺酸钠SDBS和甲酰胺Formamide。该含SiO2的强化复合化学镀液的制备方法，含以下步骤首先配制镀液，在IL镀液中含硫酸镍35g/L、次亚磷酸钠25g/L、柠檬酸25g/L、丙酸5mL/L、醋酸钠22g/L、碘化钾30mg/L、表面活性剂3mg/L ;其次配置含SiO2的强化复合化学镀液，取20g的SiO2添加至镀液中，并超声搅拌2h，得含SiO2的强化复合化学镀液。本实施例提供的抗低温硫酸露点腐蚀的方法，将预处理后的易受低温硫酸露点腐蚀部位置于上述含SiO2的强化复合化学镀液中，调节温度为85°C施镀2h，在易受低温硫酸露点腐蚀部位表面得到含纳米SiO2颗粒的复合化学复合镀层Ni-P-SiO2复合镀层，从而使易受低温硫酸露点腐蚀部位能够抵抗低温硫酸露点腐蚀。通常来说，化工设备中易受低温硫酸露点腐蚀部位通常采用碳钢制成，碳钢在进行施镀前，通常需要先进行除油和酸化活化处理，酸化采用质量百分含量为O. 5%的稀硫酸，酸化时间为lmin。实施例5本实施例提供的含SiO2的强化复合化学镀液，含以下原料在IL含SiO2的强化复合化学镀液中含硫酸镍30g/L、次亚磷酸钠30g/L、柠檬酸22g/L、丙酸7mL/L、醋酸钠20g/L、碘化钾50mg/L、表面活性剂2. 5mg/L, SiO2 5. 5g，表面活性剂采用烷基苯磺酸钠SDBS和甲酉先胺 Formamide。该含SiO2的强化复合化学镀液的制备方法，含以下步骤首先配制镀液，在IL镀液中含硫酸镍30g/L、次亚磷酸钠30g/L、柠檬酸22g/L、丙酸7mL/L、醋酸钠20g/L、碘化钾50mg/L、表面活性剂2. 5mg/L ;其次配置含SiO2的强化复合化学镀液，选取5. 5g的SiO2添加至镀液中，并超声搅拌2h，得含SiO2的强化复合化学镀液。
本实施例提供的抗低温硫酸露点腐蚀的方法，将预处理后的易受低温硫酸露点腐蚀部位置于上述含SiO2的强化复合化学镀液中，调节温度为80°C施镀3h，在易受低温硫酸露点腐蚀部位表面得到含纳米SiO2颗粒的复合化学复合镀层Ni-P-SiO2复合镀层，从而使易受低温硫酸露点腐蚀部位能够抵抗低温硫酸露点腐蚀。
通常来说，化工设备中易受低温硫酸露点腐蚀部位通常采用碳钢制成，碳钢在进行施镀前，通常需要先进行除油和酸化活化处理，酸化采用质量百分含量为O. 5%的稀硫酸，酸化时间为lmin。实施例6本实施例提供的含SiO2的强化复合化学镀液，含以下原料在IL含SiO2的强化复合化学镀液中含硫酸镍38g/L、次亚磷酸钠23g/L、柠檬酸18g/L、丙酸6mL/L、醋酸钠16g/L、碘化钾40mg/L、表面活性剂3. 5mg/L, SiO2 12g，表面活性剂采用烷基苯磺酸钠SDBS和甲酰胺 Formamide。该含SiO2的强化复合化学镀液的制备方法，含以下步骤首先配制镀液，在IL镀液中含硫酸镍38g/L、次亚磷酸钠23g/L、柠檬酸18g/L、丙酸6mL/L、醋酸钠16g/L、碘化钾40mg/L、表面活性剂3. 5mg/L ;其次配置含SiO2的强化复合化学镀液，取12g的SiO2添加至镀液中，并超声搅拌2h，得含SiO2的强化复合化学镀液。本实施例提供的抗低温硫酸露点腐蚀的方法，将预处理后的易受低温硫酸露点腐蚀部位置于上述含SiO2的强化复合化学镀液中，调节温度为82°C施镀3h，在易受低温硫酸露点腐蚀部位表面得到含纳米SiO2颗粒的复合化学复合镀层Ni-P-SiO2复合镀层，从而使易受低温硫酸露点腐蚀部位能够抵抗低温硫酸露点腐蚀。通常来说，化工设备中易受低温硫酸露点腐蚀部位通常采用碳钢制成，碳钢在进行施镀前，通常需要先进行除油和酸化活化处理，酸化采用质量百分含量为O. 5%的稀硫酸，酸化时间为lmin。实施例7采用实施例5中的含SiO2的强化复合化学镀液，采用图2中的模拟加热炉烟气露点腐蚀试验装置，对含纳米SiO2颗粒的复合化学复合镀层的腐蚀性能进行测试试验步骤包括将试样浸于硫酸-活性炭的混合物中并保持一定温度(110°C )，炉内通SO2与空气的混合气体(lL/min);在3. 3mL质量百分含量为85%的硫酸溶液中，添加I克活性炭，以与加热炉沉积物的条件相近。在加入活性炭的质量百分含量为85%的H2SO4溶液中，温度为110°C条件下，通302气时间为24小时，碳钢、实施例5中形成的Ni-P-SiO2复合镀层2种试样的腐蚀速率分别为0. 61mg/cm2 · h，0. 024mg/cm2 · h。实验结果数据说明，20碳钢表面进行复合化学镀后，复合镀层的抗露点腐蚀能力是原20 #碳钢的25倍，因此可以采用纳米颗粒强化复合化学镀技术抗硫酸露点腐蚀。本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。本发明的上述实施例都只能认为是对本发明的说明而不是限制，凡是依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种含SiO2的强化复合化学镀液，其特征是含以下原料在IL含SiO2的强化复合化学镀液中含硫酸镍20 40g/L、次亚磷酸钠20 45g/L、柠檬酸15 30g/L、丙酸3 10mL/L、醋酸钠15 25g/L、碘化钾10 100mg/L、表面活性剂I 5mg/L, SiO2 3 20g。
2.根据权利要求I所述的含SiO2的强化复合化学镀液，其特征是所述的表面活性剂为 SDB S+Formamide。
3.权利要求I或2所述的含SiO2的强化复合化学镀液的制备方法，其特征是含以下步骤首先配制镀液，在IL镀液中含硫酸镍20 40g/L、次亚磷酸钠20 45g/L、柠檬酸15 30g/L、丙酸3 10mL/L、醋酸钠15 25g/L、碘化钾10 100mg/L、表面活性剂I 5mg/L ;其次配置含SiO2的强化复合化学镀液，取3 20g的SiO2添加至镀液中，并超声搅拌2 5h，得含SiO2的强化复合化学镀液。
4.一种抗低温硫酸露点腐蚀的方法，其特征是将预处理后的易受低温硫酸露点腐蚀部位置于权利要求I或2中所述含SiO2的强化复合化学镀液中，调节温度为80 90°C施镀2 3h，在易受低温硫酸露点腐蚀部位表面得到含纳米SiO2颗粒的复合化学复合镀层，从而使易受低温硫酸露点腐蚀部位能够抵抗低温硫酸露点腐蚀。
5.根据权利要求4所述的抗低温硫酸露点腐蚀的方法，其特征是易受低温硫酸露点腐蚀材料的预处理含除油和酸洗活化工序。
6.权利要求I所述的含SiO2的强化复合化学镀液在制备具有抗低温硫酸露点腐蚀镀层方面的应用。
全文摘要
本发明公开了一种含SiO2的强化复合化学镀液，含以下原料在1L含SiO2的强化复合化学镀液中含硫酸镍20～40g/L、次亚磷酸钠20～45g/L、柠檬酸15～30g/L、丙酸3～10mL/L、醋酸钠15～25g/L、碘化钾10～100mg/L、表面活性剂1～5mg/L，SiO2 3～20g。还公开了该镀液的制备方法及应用，以及利用该镀液进行抗低温硫酸露点腐蚀的方法，利用本发明中含SiO2的强化复合化学镀液制成的镀层抗低温硫酸露点腐蚀的性能高。
文档编号C23C18/36GK102943254SQ20121041179
公开日2013年2月27日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者林建荣, 徐宏, 侯峰, 罗光汉, 李铭东, 黄健斌, 莫李红, 吴健, 曾为民 申请人:中国石油化工股份有限公司