[发明专利]一种耐高温耐盐酸腐蚀合成炉复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐高温耐盐酸腐蚀合成炉复合材料及制备方法，复合材料由两部分组成：基体、防腐涂层。基体为碳钢或特殊钢，防腐涂层为高熵合金包覆石墨C的混合物。高熵合金与石墨C的质量比4‑5:5‑6。制备方法为包括基体表面钝化处理、喷射沉积涂层、涂层致密化处理，将带有涂层的基体进行冷轧处理即得复合材料。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种耐高温耐盐酸腐蚀合成炉复合材料及制造方法。

背景技术

盐酸合成过程中氯气和氢气在合成炉内燃烧生成HCI产生大量热量，火焰中心温度高达2500℃以上，生成的氯化氢气体温度也在2000℃以上，合成炉需要耐高温和耐盐酸腐蚀。目前国内合成炉主要有两种类型：钢制合成炉和石墨制合成炉。钢制盐酸合成炉在炉顶部和底部容易受腐蚀，使用寿命短副产的热水应用范围有限，石墨制盐酸合成炉由于石墨是非金属脆性材料受强度和使用温度的限制，在副产蒸汽时石墨炉筒作为产汽的受压部件安全上存在一定隐患易发生事故，采用该方法副产的热水或低压蒸汽热能利用只能达到40％，应用范围也有限。因此，解决合成炉的耐腐蚀性、高热传导性和高强度是盐酸合成设备的一个重要问题。

目前公知的耐高温耐盐酸腐蚀合成炉复合材料及制备方法主要制备方法是以石墨做内胆以钢为外壳，提高合成炉的高温腐蚀性。经对现有技术文献的检索发现，中国专利公告号为:CN205590282U，公告日为：2016.09.2，发明名称为:一种氯化氢合成炉，采用石墨作为炉胆产生的蒸汽压较大，同时还具有耐腐蚀能力强、使用寿命长。该方法缺点仍存在石墨炉胆脆性大，抗拉、抗弯强度较低，吸热效果差。中国专利公告号为:CN205878923U，公告日为2017.01.11，发明名称为:沉浸式石墨合成炉，该发明合成炉包括合成部、冷却部、蒸凝部、炉壳和石墨层，石墨层位于炉壳的内壁上，具有耐腐蚀性好、使用寿命长、氯化氢气体纯度高、不含铁离子和生产效率高等优点。该方法缺点石墨炉胆脆性大，抗拉、抗弯强度较低。

发明内容

本发明针对以上缺点合成炉采用钢制，通过在炉壁内表面沉积耐高温耐盐酸腐蚀的涂层，涂层由Ni₆₀Nb₂₀Ti_12.5Hf_7.5金属玻璃合金包覆石墨C粉末构成具有超高耐腐蚀性、导热性好、综合力学性能好，与基体间的界面黏结性与相容性好。本发明制备的耐高温耐盐酸腐蚀合成炉复合材料及制备方法对于延长盐酸合成炉寿命，提高盐酸的纯度和蒸汽利用率具有重要的意义。

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，通过在钢制合成炉内壁沉积涂层提高其耐高温耐腐蚀性。本发明提供一种耐高温耐盐酸腐蚀合成炉复合材料及制备方法，实现本发明的技术问题所采取的技术方案是：首先，对钢制基体表面抛光和钝化处理；其次进行涂层喷射沉积，形成Ni₆₀Nb₂₀Ti_12.5Hf_7.5包覆石墨C的涂层，涂层厚度在3～5mm；最后涂层致密化处理，将带有涂层的基体分三道工序进行了冷轧，最终获得耐高温耐盐酸腐蚀合成炉复合材料，本发明具体的技术方案如下：

本发明提供一种耐高温耐盐酸腐蚀合成炉复合材料，该复合材料由基体和防腐涂层组成，所述基体为碳钢或者特殊钢，所述防腐涂层为高熵合金包覆石墨C的混合物。

优选的本发明所述的高熵合金的成分为Ni₆₀Nb₂₀Ti_12.5Hf_7.5或TiCoCrFeNiAlSi。

优选的本发明所述高熵合金包石墨C的混合物是由高熵合金与石墨C按照质量比4-5:5-6组成。

优选的本发明所述复合材料的防腐涂层厚度为3～5mm。

本发明所述的复合材料的制备方法包括以下步骤：