【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及不锈钢表面处理，具体为一种应用于极端工况下的不锈钢耐腐蚀制备工艺。
技术介绍
1、不锈钢材料，符合asme标准，因其具备显著的成本效益，在核能、火力发电、航空及航天等高温应用领域获得了普遍采纳。该材料在多种水溶液及高温氧化环境下展现出卓越的耐腐蚀特性，其表面能够形成富含铬的钝化膜或氧化膜。这些表面膜层为合金基体提供了有效的保护，能够抑制合金的进一步腐蚀，从而赋予了材料优异的高温稳定性和耐腐蚀性。因此，不锈钢被广泛应用于热处理工艺中的高温加热炉以及熔盐储罐等设备。
2、在生产硅钢片的过程中，需要经过一系列精细的工序。首先，轧制完成的硅钢片必须经过酸洗和碱洗等步骤，以确保其表面的清洁度。这些清洗过程对于去除硅钢片表面的杂质和油污至关重要。清洗完毕后，硅钢片需要进入高温加热炉进行烘干处理。烘干过程中，高温水蒸气和碱洗过程中产生的熔盐会对窑炉内的金属构件，特别是不锈钢组件造成严重的腐蚀问题。这种腐蚀不仅会影响窑炉的使用寿命，还可能导致生产效率的下降和维护成本的增加。
3、熔盐是目前太阳能热发电系统中最重要的传热储热材料，其储藏温度高、时间长，而不锈钢提高其耐蚀性的重要合金元素铬在硝酸盐熔盐和/或氯化物熔盐体系中是热力学不稳定元素，不会形成保护性表面膜，易造成持续性腐蚀。大多数价格合适的商用不锈钢材料，在中高温熔融盐中长期使用都会受到较为严重的腐蚀破坏，无法满足30年材料寿命的目标。
4、目前提高不锈钢性能的方法主要有两种：一是调控合金元素组成成分；二是在材料表面改性。显然，第一种方法在已
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种应用于极端工况下的不锈钢耐腐蚀制备工艺，以解决现有技术中存在的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种应用于极端工况下的不锈钢耐腐蚀制备工艺，其制备工艺为：
3、（1）基材清洁；
4、（2）向清洁后的基材喷涂涂料，喷涂后在室温下干燥24h，干燥后放入马弗炉中在500~700℃下热处理5h；所述涂料包括10~30wt%磷酸二氢铝、5~10wt%硅溶胶、1~5wt%氧化钼、0.1~1.0wt%羧甲基纤维素、0.1~1.0wt%聚乙烯醇，其余为水。
5、本专利技术采用氧化钼作为固化剂，能够与磷酸盐中的氢发生置换反应，生成不规则的化合物，释放热量，促进涂料在可在室温下发生固化成膜反应，不同于传统涂料需在150℃及更高的温度下固化。本专利技术涂料具有更好的推广意义，同时还能提高膜层的耐水性和耐磨性。
6、进一步的，步骤（1）所述基材为不锈钢，包括奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢、马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢中的一种或多种。
7、进一步的，所述奥氏体不锈钢包括316不锈钢、316l不锈钢、304不锈钢和304l不锈钢中的一种或多种。
8、进一步的，步骤（1）中清洁为采用干燥的30~35℃热风或未加热的空气对表面进行吹扫。
9、进一步的，所述涂料还包括钨酸钴纳米纤维，钨酸钴纳米纤维在涂料中的固含量为30~45wt%。
10、进一步的，所述钨酸钴纳米纤维的制备方法为：钨酸钠、硝酸钴和聚乙烯吡咯烷酮为反应原料配制可纺性前驱体溶胶，经静电纺丝和煅烧后制得，直径为100-400nm，长度为5-20μm。
11、本专利技术加入钨酸钴纳米纤维作为防腐蚀骨料，由于磷酸盐和钢材中的fe可以反应生成稳定的化合物磷酸铁、磷酸亚铁，在高温下服役时，金属元素（cr、fe）会扩散到涂层中，增强基体与涂层之间的附着力，扩散引起的元素浓度梯度将改善cte的匹配。此时，纳米钨酸钴纤维将会作为涂层内部的骨架形成网络结构，提升涂层的致密度及韧性。相对较高的外部co尖晶石层在熔盐中表现出惰性，可以有效地抵抗侵蚀。由于cowo4纳米纤维中没有为cr3+扩散提供容纳场所，cr聚集在钨酸钴纳米网络下方，形成连续的富cr氧化物层，富铬氧化物层有效地抑制了基体的内部氧化，导致基体中缺陷数量较少。因此，本专利技术制备的涂层对钢材在高温服役时所受的腐蚀具有很好的防护效果，可以通过抑制熔盐中的氧化性离子向不锈钢基体内扩散的过程以及减少基体中金属离子的扩散流失来起到缓解腐蚀的效果。
12、进一步的，所述涂料还包括铝溶胶，铝溶胶占涂料的5~10wt％。
13、进一步的，所述硅溶胶硅溶胶的平均粒径为10nm，ph值为2~3；铝溶胶的平均粒径为5nm。
14、本专利技术将硅溶胶添加至磷酸盐涂料中对其进行改性，可以提高固化后涂层的表面质量，降低涂层固化温度，而且能够提高涂层的耐蚀性能。硅溶胶是纳米级的sio2颗粒分散在水或其他溶剂中形成的乳浊液，在其表面含有大量的水和羟基等活性基团，可以与磷酸盐通过活性羟基基团交联而形成网状结构，提高涂料的稳定性。同时，硅溶胶可以在室温下成膜，所形成的膜层可当作磷酸盐固化结晶的形核中心，降低涂料固化所需能量，使其固化温度降低。
15、本专利技术加入小粒径的铝溶胶，粒径小的纳米粒子表面积大，在衬底材料上的附着力强，从而提高涂层与不锈钢材的结合力，因此，本专利技术在制备涂层前无需对不锈钢材进行喷砂等前期预处理过程，大大降低生产成本。本专利技术采用的铝溶胶与与硅溶胶进行粒径调配，采用小粒径的纳米氧化硅与更小粒径的氧化铝进行复配，实现涂层致密化，同时能与磷酸盐更好的结合，加之氧化铝具有一定疏水性，能够避免涂层烧结后由于自由磷具有吸湿性而引起的生锈问题。
16、进一步的，所述喷涂时，喷涂装置的喷嘴至基材表面的距离为10~20cm，喷涂压力为3~6kgf/cm2。
17、进一步的，所述涂料在基材表面的涂覆量为0.5~6.0g/m2。
18、进一步的，所述涂料的制备方法为：将钨酸钴研磨后过325目筛，按照涂料配比按顺序依次加入磷酸二氢铝、硅溶胶、水、氧化钼，搅拌均匀然后加入铝溶胶，搅拌均匀后，加入羧甲基纤维素、聚乙烯醇搅拌至完全溶解，再加入钨酸钴，以100~150rpm持续搅拌至喷涂前。
19、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
20、本专利技术的涂层材料不同于传统涂料，不含铬酐或铬酸盐等cr6+成分，对人体和环境无害，安全环保，解决了铬元素带来的危害。且涂层制备过程操作简单，在不锈钢材上应用时，无特殊要求，完全可以取代现有含铬涂料工艺，且相较于传统的含铬涂料，对不锈钢在熔盐环境中的腐蚀具有更好的防护效果，使用寿命大于5000小时。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种应用于极端工况下的不锈钢耐腐蚀制备工艺，其特征在于，其制备工艺为：
2.根据权利要求1所述的一种应用于极端工况下的不锈钢耐腐蚀制备工艺，其特征在于，步骤（1）所述基材为不锈钢，包括奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢、马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种应用于极端工况下的不锈钢耐腐蚀制备工艺，其特征在于，所述奥氏体不锈钢包括316不锈钢、316L不锈钢、304不锈钢和304L不锈钢中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种应用于极端工况下的不锈钢耐腐蚀制备工艺，其特征在于，步骤（1）中清洁为采用干燥的30~35℃热风或未加热的空气对表面进行吹扫。
5.根据权利要求1所述的一种应用于极端工况下的不锈钢耐腐蚀制备工艺，其特征在于，所述涂料还包括钨酸钴纳米纤维，钨酸钴纳米纤维在涂料中的固含量为30~45wt%。
6.根据权利要求1所述的一种应用于极端工况下的不锈钢耐腐蚀制备工艺，其特征在于，所述涂料还包括铝溶胶，铝溶胶占涂料的5~10wt％。
7.根
8.根据权利要求1所述的一种应用于极端工况下的不锈钢耐腐蚀制备工艺，其特征在于，所述喷涂时，喷涂装置的喷嘴至基材表面的距离为10~20cm，喷涂压力为3~6kgf/cm2。
9.根据权利要求1所述的一种应用于极端工况下的不锈钢耐腐蚀制备工艺，其特征在于，所述涂料在基材表面的涂覆量为0.5~6.0g/m2。
10.根据权利要求1所述的一种应用于极端工况下的不锈钢耐腐蚀制备工艺，其特征在于，所述涂料的制备方法为：按照涂料配比按顺序依次加入磷酸二氢铝、硅溶胶、水、氧化钼，搅拌均匀然后加入铝溶胶，搅拌均匀后，加入羧甲基纤维素、聚乙烯醇搅拌至完全溶解，再加入钨酸钴纳米纤维，以100~150rpm持续搅拌至喷涂前。
...【技术特征摘要】
1.一种应用于极端工况下的不锈钢耐腐蚀制备工艺，其特征在于，其制备工艺为：
2.根据权利要求1所述的一种应用于极端工况下的不锈钢耐腐蚀制备工艺，其特征在于，步骤（1）所述基材为不锈钢，包括奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢、马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种应用于极端工况下的不锈钢耐腐蚀制备工艺，其特征在于，所述奥氏体不锈钢包括316不锈钢、316l不锈钢、304不锈钢和304l不锈钢中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种应用于极端工况下的不锈钢耐腐蚀制备工艺，其特征在于，步骤（1）中清洁为采用干燥的30~35℃热风或未加热的空气对表面进行吹扫。
5.根据权利要求1所述的一种应用于极端工况下的不锈钢耐腐蚀制备工艺，其特征在于，所述涂料还包括钨酸钴纳米纤维，钨酸钴纳米纤维在涂料中的固含量为30~45wt%。
6.根据权利要求1所述的一种应用于极端工况下的不锈钢耐腐蚀制备工艺...
【专利技术属性】
技术研发人员：干路，李国群，严培忠，陆斌，刘俊，翁小燕，吕幽谷，
申请(专利权)人：浙江红鹰集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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