[发明专利]一种碳钢储罐内壁Cr2

说明书

本发明属于耐蚀涂层技术领域，具体涉及一种碳钢储罐内壁Cr₂N耐蚀涂层及其制备方法。该制备方法包括以下步骤：先采用氩离子辐照源对钢进行辐照，辐照过程中靶室呈真空状态，再对碳钢储罐内壁进行双辉等离子渗Cr合金化处理，然后对Cr合金层进行活性屏离子氮化处理，制备Cr₂N涂层。该方法制备的Cr₂N涂层内部组织成分呈梯度分布，Cr、N元素含量由表及里逐渐降低，Cr₂N涂层与碳钢储罐内壁呈冶金结合，涂层与基体的界面存在互扩散现象，涂层组织致密，从而使其能耐高浓度和中等浓度硫酸的腐蚀。

技术领域

本发明属于耐蚀涂层技术领域，具体涉及一种碳钢储罐内壁Cr₂N耐蚀涂层及其制备方法。

背景技术

浓硫酸储罐的主要成分一般是钢铁，通常使用碳钢材料。浓硫酸储罐内壁会与接触到的硫酸直接发生化学反应而引起化学腐蚀，这一类腐蚀的化学反应是铁等金属与氧化剂之间的氧化还原反应。低浓度和高浓度硫酸属于氧化性酸，中等浓度硫酸属于非氧化性硫酸，氧化会对铁碳合金产生强烈的氢去极化腐蚀。此时，腐蚀速率随硫酸浓度增加而增大。有文献研究表明，当硫酸浓度达到47％～50％时，腐蚀速率最大；当硫酸浓度进一步增大时，由于浓硫酸具有氧化性，使铁生成具有保护性钝化膜，腐蚀速率逐渐下降；当硫酸浓度达到70％～98％时，腐蚀速率将很低。

目前，实际市面上的金属硫酸储罐，90％以上是采用普通碳钢制造的。但是，普通碳钢不耐浓度80％以下的硫酸。普通碳钢用于80％以下浓度硫酸时，就必须采取防护措施。目前市面上使用较多的防护措施主要有：涂料、内衬橡胶、内衬玻璃钢或玻璃鳞片胶泥。碳钢外壳内刷防腐涂料的方法一般针对常温下低浓度(45％以下)稀硫酸碳钢储罐。碳钢外壳内衬橡胶的方法针对的是中低温下的稀硫酸溶液，它兼具耐磨、防空蚀、抗应力变化、耐温度聚变等特殊性能，但同时存在耐热性较差、不耐具有氧化性的浓硫酸、导热性能差、耐腐蚀层较薄等缺陷。碳钢外壳内衬内衬玻璃钢或玻璃鳞片胶泥属于树脂重防腐方法，这类方法适用于一定温度下的稀硫酸。虽然以上方法均能改善碳钢储罐耐稀硫酸的能力，但是却不耐氧化性的浓硫酸，如：常温下80％以上浓度的硫酸或65℃以上65％～80％的中等浓度的硫酸。因此迫切开发一种可以解决储存中等浓度硫酸储存中耐蚀问题的材料。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种碳钢储罐内壁Cr₂N耐蚀涂层及其制备方法，具体采用以下的技术方案：

一种碳钢储罐内壁Cr₂N耐蚀涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：采用氩离子辐照源对钢进行辐照，辐照过程中靶室呈真空状态，温度为500℃～550℃，离子辐照剂量为5×10¹⁸～2×10¹⁹ions/cm²；

步骤2：对碳钢储罐内壁进行双辉等离子渗Cr合金化处理，上述双辉等离子渗Cr合金化处理后形成Cr合金层；

步骤3：对碳钢储罐内壁的Cr合金层进行活性屏离子氮化处理，制得Cr₂N涂层。