[发明专利]一种耐腐蚀板式换热器复合表面涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及表面涂层领域，具体涉及一种耐腐蚀板式换热器复合表面涂层及其制备方法。

背景技术

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液-液、液-汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比列管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90％以上。

随着现代工业工作环境的严酷性越来越高，迫切需要板式换热器能够在耐磨、耐蚀、高温等工况下工作且不影响自身的性质。另外工业中对于材料的整体要求也越来越高，因此在保留板式换热器基体本构造和成分不变的前提下，只能在板式换热器关键部位实行复合表面涂层防护，这样既能有效地保护工件，又能节约成本。因此工业实际生产中，设计出可以保护板式换热器的复合表面涂层是非常有必要的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐腐蚀板式换热器复合表面涂层及其制备方法，使得表面涂层可以有效对板式换热器进行防护，延长其使用寿命。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提供了一种耐腐蚀板式换热器复合表面涂层，所述的复合表面涂层包括B4C过渡层和CZr表面层，所述的B4C过渡层由以下重量百分比组分构成：B4C：75-85％、B2O3：15-25％，所述的CZr表面层由以下重量百分比组分构成：CZr：85-90％、C：10-15％；

其制备方法为：

(1)首先按照重量百分比称取B4C原料粉，然后在球磨机上进行研磨5-6h，其中球料质量比为3:1，接着在30MPa压力下将研磨后的B4C制成过渡层压坯；

(2)接着对板式换热器进行表面处理；

(3)将压制完毕的过渡层压坯和板式换热器放入石墨模具中，在真空环境下对压坯进行热压烧结反应并保温扩散，结束后对板式换热器进行第二次表面处理；

(4)按照重量百分比称取CZr原料粉在球磨机上进行研磨5-6h，球料质量比为3:1，然后将研磨后的CZr粉末均匀铺满坩埚，然后放入步骤(3)处理后的板式换热器，接着再放入CZr粉末，使CZr粉末包埋板式换热器，将坩埚放入真空炉中处理，结束后取出板式换热器即可。

优选地，所述的B4C过渡层由以下重量百分比组分构成：B4C：83％、B2O3：17％，所述的CZr表面层由以下重量百分比组分构成：CZr：87％、C：12％。

优选地，所述的B4C过渡层由以下重量百分比组分构成：B4C：80％、B2O3：20％，所述的CZr表面层由以下重量百分比组分构成：CZr：90％、C：10％。

优选地，所述的B4C过渡层厚度为0.5-0.7mm，所述的CZr表面层厚度为1-2mm。

优选地，所述的的制备方法步骤(3)中热压烧结反应及保温扩散过程中：施加压力为30-45MPa，烧结温度1000-1150℃，保温时间120-180min。

优选地，所述的制备方法步骤(4)中处理过程为：首先将真空炉抽真空至-0.1MPa，保真空30min后通入氩气至常压，之后以5-10℃/min的升温速率将炉温升至2000-2200℃后保温3-5h，随后以6-10℃/min的速度降温至1200℃，关电源冷却到室温。

本发明有益效果：

本发明提供的耐腐蚀板式换热器复合表面涂层包括B4C过渡层和CZr表面层，CZr具有高熔点，硬度高等特点，作为复合表面涂层具有良好的耐磨性，耐蚀性，耐高温等性能，B4C具有强硬度、低密度、与板式换热器结合紧密等优良的性质，作为过渡层可以克服CZr粉末与板式换热器结合不牢固导致易产生气泡和夹杂的缺陷。本发明中采用在真空环境下对压坯进行热压烧结反应并保温扩散制成B4C过渡层，使得所形成金属基体与过渡层间的界面结合良好，复合表面涂层致密性高。利用包埋法制备CZr表面层，可以提高复合表面涂层致密性，解决复合表面涂层容易发生开裂、翘曲和脱落的问题。本发明成分设计合理，制备方法科学有效，适合在板式换热器复合表面涂层领域大规模推广。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基体于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。