一種凝汽器黃銅管化學鍍鎳方法

2023-09-17 06:13:35

一種凝汽器黃銅管化學鍍鎳方法
【專利摘要】本發明涉及一種凝汽器黃銅管化學鍍鎳方法。該方法包括以下步驟：對凝汽器黃銅管進行脫脂清洗；對經過脫脂清洗的凝汽器黃銅管進行酸洗；使化學鍍鎳溶液處於工作狀態，將經過酸洗的凝汽器黃銅管放入化學鍍鎳溶液中，立即接通脈衝直流電源並保持1-3分鐘，以凝汽器黃銅管為陰極、不鏽鋼為陽極進行化學鍍鎳；當觀察到凝汽器黃銅管表面有均勻的氣泡釋放後斷開脈衝直流電源，撤除作為陽極的不鏽鋼；維持化學鍍鎳溶液的pH值、溫度、鎳離子及還原劑濃度溫度，使化學鍍鎳層繼續在凝汽器黃銅管表面沉積，得到具有鍍鎳層的凝汽器黃銅管；對黃銅管進行水洗，烘乾。本發明所提供的方法能夠在凝汽器黃銅管的表面形成緻密的鍍鎳層，能夠很好地提高黃銅管的耐腐蝕性。
【專利說明】一種凝汽器黃銅管化學鍍鎳方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種凝汽器黃銅管化學鍍鎳方法，屬於金屬材料化學鍍層【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 凝汽器銅管的腐蝕、洩露問題，長期以來一直是每個電廠所面臨的防腐難題，近年 來各國都在凝汽器的設計，管材的選用和管子的製造工藝，運行中水質調節和控制，以及防 止腐蝕的措施等方面作了大量的研究，取得了很大的進步，但目前凝汽器在運行中的損壞 還是相當嚴重的，並始終沒有徹底解決。找到一種既能使凝汽器管材與冷卻水水質相適應， 又簡單而經濟的解決辦法，是每一個電廠所亟需的。
[0003] 正確選擇凝汽器管材是防止腐蝕、洩露，保證凝汽器安全可靠運行的首選方法，但 是目前凝汽器所使用管材的耐蝕性及經濟性都值得商榷。常用凝汽器管材可分如下四類： 黃銅、銅鎳合金、不鏽鋼和鈦，這四種管材在使用過程中都有一定的局限性。在凝汽器所有 管材中，黃銅管雖然價格較為便宜，但其損壞頻率最大，常見的腐蝕形態有衝蝕、點蝕和應 力腐蝕開裂。在淡水和海水中，銅鎳合金的總體性能比黃銅好一些，但在海水應用中也出現 一些損壞，主要是點蝕和衝蝕。點蝕和汽側衝蝕是凝汽器不鏽鋼管出現的主要損壞類型。雖 然電廠凝汽器環境中遇到的大多數腐蝕問題，鈦材都不會發生，但在銅合金管板和鈦管的 凝汽器中，管板會遇到電偶腐蝕，陰極保護能減緩電偶腐蝕，但過保護可能導致鈦管管端吸 氫。後三種管材雖然耐蝕性比黃銅管好，但其昂貴的價格制約了這些管材的推廣使用。鑑 於上述各種管材的局限性，目前凝汽器管在運行中的損壞還是相當嚴重的，並始終沒有徹 底解決。化學鍍鎳獨具的優點，使我們有希望得到既安全又經濟的凝汽器管材。
[0004] 然而銅和銅合金作為非催化活性金屬，由於電極電位為正，不能直接進行化學鍍 鎳，屬化學鍍鎳難鍍基材，需做觸發或催化處理後才能進行化學鍍鎳。而傳統的處理方法不 僅成本高，工藝複雜，不易維護，而且活化液還對化學鍍液有影響，而預鍍鎳活化法雖然可 防止金屬離子汙染化學鍍液，但對於形狀複雜的工件難以獲得預鍍鎳層，而且前處理工藝 仍較複雜，以致生產時間長，效率低，成本較高。


【發明內容】

[0005] 為解決上述技術問題，本發明的目的在於提供一種適用於凝汽器黃銅管的化學鍍 鎳方法，採用該方法可以在黃銅管的表面形成均勻緻密的鍍鎳層，該鍍鎳層具有良好的防 腐蝕性能，並且，該方法具有工藝簡單、成本低的特點。
[0006] 為達到上述目的，本發明提供了一種凝汽器黃銅管化學鍍鎳方法，其包括以下步 驟：
[0007] 脫脂清洗：對凝汽器黃銅管進行脫脂清洗；
[0008] 酸洗：對經過脫脂清洗的凝汽器黃銅管進行酸洗；
[0009] 脈衝直流電幹預下的化學鍍鎳：使化學鍍鎳溶液處於工作狀態，將經過酸洗的凝 汽器黃銅管放入化學鍍鎳溶液中，立即接通脈衝直流電源並保持1-3分鐘，以凝汽器黃銅 管為陰極、不鏽鋼為陽極進行化學鍍鎳；當觀察凝汽器黃銅管表面有均勻的氣泡釋放後斷 開脈衝直流電源，撤除作為陽極的不鏽鋼；
[0010] 化學鍍鎳：維持化學鍍鎳溶液的pH值、溫度、鎳離子及還原劑濃度穩定，使化學鍍 鎳層繼續在凝汽器黃銅管表面沉積，得到具有鍍鎳層的凝汽器黃銅管；
[0011] 後處理：對具有鍍鎳層的凝汽器黃銅管進行水洗，烘乾，完成對於凝汽器黃銅管的 化學鍍鎳處理。
[0012] 在上述化學鍍鎳方法中，撤除作為陽極的不鏽鋼之後，在化學鍍鎳步驟中，當鍍鎳 層達到預定厚度後停止化學鍍鎳即可。
[0013] 在上述化學鍍鎳方法中，脫脂清洗可以按照常規的化學鍍除油清洗方式進行，優 選地，脫脂清洗採用清洗用鹼液進行以達到更好的清洗效果，該清洗用鹼液具有如下組成， 以清洗用鹼液的體積計：氫氧化鈉15_20g/L，碳酸鈉15-30g/L，磷酸鈉15-30g/L，十二烷基 苯磺酸鈉2g/L，餘量為水。在脫脂清洗過程中，其溫度可以控制為20-60°C，時間可以控制 為1分鐘。
[0014] 在上述化學鍍鎳方法中，優選地，酸洗採用濃度為10wt%的鹽酸進行，在室溫下清 洗1-2分鐘。
[0015] 在上述化學鍍鎳方法中，鍍鎳的過程可以採用常規的化學鍍鎳設備進行，化學鍍 鎳溶液成分的檢測和補充調整可以通過相應的設備進行控制，以使鎳離子及還原劑濃度穩 定，對此，可以按照常規的方式進行。
[0016] 在上述化學鍍鎳方法中，優選地，所採用的化學鍍鎳溶液具有以下組成，以該化學 鍍鎳溶液的體積計：可溶性鎳鹽20-30g/L、絡合劑15-20g/L、次亞磷酸鹽還原劑20-30g/L、 穩定劑2-5mg/L、pH值緩衝劑和pH值調節劑、餘量為水，該化學鍍鎳溶液的pH值4. 4-4. 8。 pH值緩衝劑和pH值調節劑的用量以使該化學鍍鎳溶液的pH值達到4. 4-4. 8為準。在上述 化學鍍鎳溶液中，所採用的可溶性鎳鹽可以為硫酸鎳；所採用的絡合劑為檸檬酸，所採用的 次亞磷酸鹽還原劑可以為次亞磷酸鈉；所採用的PH值緩衝劑可以為醋酸鈉，pH值調節劑可 以為濃度5wt%的NaOH水溶液；所採用的穩定劑可以為濃度0. 001g/L的KI水溶液。
[0017] 在上述化學鍍鎳方法中，優選地，在脈衝直流電幹預下的化學鍍鎳過程中以及撤 除不鏽鋼陽極之後的化學鍍鎳過程中，化學鍍鎳的溫度控制為84-90°C。
[0018] 在上述化學鍍鎳方法中，優選地，在脈衝直流電幹預下的化學鍍鎳過程中，脈衝直 流電源的電壓為I. 5-5V，脈衝頻率為500-1000HZ，脈衝電源接通與斷開的佔空比為20 :80。
[0019] 在上述化學鍍鎳方法中，優選地，在後處理過程中，烘乾的溫度為60_70°C，時間為 30-60分鐘。
[0020] 本發明所提供的凝汽器黃銅管的化學鍍鎳方法可以按照以下具體步驟進行：
[0021] (1)脫脂清洗：採用清洗用鹼液對凝汽器黃銅管進行脫脂清洗，清洗溫度為 20_60°C，時間為1分鐘，該清洗用鹼液具有以下組成（以清洗用鹼液的體積計）：氫氧化鈉 15-20g/L，碳酸鈉15-30g/L，磷酸鈉15-30g/L，十二烷基苯磺酸鈉2g/L，餘量為水。
[0022] (2)酸洗：在室溫下，利用濃度為10wt%的鹽酸對經過脫脂清洗的凝汽器黃銅管進 行1-2分鐘的酸洗。
[0023] (3)脈衝直流電幹預下的化學鍍鎳：首先使化學鍍鎳溶液處於工作狀態，pH值 為4. 4-4. 8,溫度為84-90°C，將銅管放入化學鍍鎳溶液時立即接通脈衝直流電源進行 1-3分鐘的處理，銅管作為陰極，不鏽鋼作為陽極，脈衝電源的電壓為I. 5-5V，脈衝頻率為 500-1000HZ，脈衝電源接通與斷開的佔空比為20 :80 ;觀察銅管表面有均勻的氣泡釋放後 斷開脈衝直流電源，撤除不鏽鋼陽極；上述化學鍍鎳溶液的組成包括（以該化學鍍鎳溶液 的體積計）：可溶性鎳鹽(硫酸鎳）20-30g/L、絡合劑(檸檬酸）15-20g/L、次亞磷酸鹽還原劑 20-30g/L、穩定劑(濃度為0. 001g/L的KI水溶液）2-5mg/L、pH值緩衝劑(醋酸鈉）pH值緩 衝劑(濃度為5wt%的NaOH溶液)，餘量為水，pH值緩衝劑pH值緩衝劑用於將溶液的pH值 調整為4. 4-4. 8。通過採用這一處理方式可以使鍍層與黃銅管基體緊密結合，且使基體表面 形成緻密的鍍鎳層，從而具有良好的防腐蝕性能。
[0024] (4)化學鍍鎳：維持化學鍍鎳溶液的pH值、溫度、鎳離子及還原劑濃度穩定，使化 學鍍鎳層繼續在黃銅管表面沉積，就可以在銅管表面形成緻密、均勻、與基體結合力良好的 防護鍍層，當鍍鎳層的厚度達到預定厚度時停止化學鍍鎳。
[0025] (5)後處理：對具有鍍鎳層的凝汽器黃銅管進行水洗，烘乾，烘乾溫度為60-70°C， 時間為30-60分鐘，完成對於凝汽器黃銅管的化學鍍鎳處理。
[0026] 本發明還提供了一種凝汽器黃銅管，其表面具有由上述方法製成的鍍鎳層。優選 地，該鍍鎳層由鎳和磷組成，二者的質量比為98 :2。
[0027] 本發明所提供的化學鍍鎳方法能夠在凝汽器黃銅管的表面形成緻密的鍍鎳層，能 夠很好地提高黃銅管的耐腐蝕性，並且，本發明所提供的化學鍍鎳方法操作比較簡單，成本 也比較低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1是具有鍍鎳層的HSn70_lA黃銅管和HSn70_lA黃銅管在循環水中的腐蝕電位 隨時間變化的曲線圖。
[0029] 圖2是具有鍍鎳層的HSn70-lA黃銅管與HSn70-lA黃銅管在循環水中偶接的電偶 電流曲線圖。
[0030] 圖3為HSn70-lA黃銅管、316L不鏽鋼管和具有鍍鎳層的HSn70-lA黃銅管在循環 水中的陽極極化曲線圖。
[0031] 圖4至圖6分別為HSn70-lA黃銅管、316L不鏽鋼管和具有鍍鎳層的HSn70-lA黃 銅管在循環水介質中測得的Nyquist圖。
[0032] 圖7a和圖7b分別為HSn70_lA黃銅管在海水中浸泡前和在海水中浸泡7天後的 SEM表面形貌圖。
[0033] 圖8a和圖8b分別為具有鍍鎳層的HSn70_lA黃銅管在海水中浸泡前和在海水中 浸泡7天後的SEM表面形貌圖。

【具體實施方式】
[0034] 為了對本發明的技術特徵、目的和有益效果有更加清楚的理解，現參照說明書附 圖對本發明的技術方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發明的可實施範圍的限定。
[0035] 實施例1
[0036] 本實施例提供了一種凝汽器黃銅管的化學鍍鎳方法，其是在HSn70_lA黃銅管的 表面進行化學鍍鎳，具體按照以下步驟進行：
[0037] (1)脫脂清洗：採用清洗用鹼液對HSn70_lA黃銅管進行脫脂清洗，清洗溫度為 20_60°C，時間為1分鐘，該清洗用鹼液具有以下組成（以清洗用鹼液的體積計）：氫氧化鈉 18g/L，碳酸鈉25g/L，磷酸鈉25g/L，十二烷基苯磺酸鈉2g/L，餘量為水。
[0038] (2)酸洗：在室溫下，利用濃度為10wt%的鹽酸對經過脫脂清洗的HSn70_lA黃銅 管進行1-2分鐘的酸洗。
[0039] (3)脈衝直流電幹預下的化學鍍鎳：首先使化學鍍鎳溶液處於工作狀態，pH值為 4. 4-4. 8,溫度為84-90°C，將銅管放入化學鍍鎳溶液時立即接通脈衝直流電源進行3分鐘 的處理，HSn70-lA黃銅管作為陰極，不鏽鋼作為陽極，脈衝電源的電壓為4V，脈衝頻率為 1000Hz，脈衝電源接通與斷開的佔空比為20 :80 ;觀察銅管表面有均勻的氣泡釋放後斷開 脈衝直流電源，撤除不鏽鋼陽極；上述化學鍍鎳溶液的組成包括（以該化學鍍鎳溶液的體積 計):硫酸鎳30g/L、檸檬酸20g/L、次亞磷酸鈉30g/L、濃度為0. 001g/L的KI水溶液5mg/L、 醋酸鈉和濃度為5wt%的NaOH溶液的量以將溶液的pH值調整為4. 4-4. 8為準，餘量為水。
[0040] (4)化學鍍鎳：維持化學鍍鎳溶液的pH值、溫度、鎳離子及還原劑濃度穩定，使化 學鍍鎳層繼續在黃銅管表面沉積，就可以在銅管表面形成緻密、均勻、與基體結合力良好的 防護鍍層。
[0041] (5)後處理：對具有鍍鎳層的HSn70-lA黃銅管進行水洗、烘乾，烘乾溫度為 60-70°C，時間為30-60分鐘，完成對於HSn70-lA黃銅管的化學鍍鎳處理。
[0042] 通過檢測得出，在HSn70-lA黃銅管表面形成的鍍鎳層的厚度為24 μ m，該鍍鎳層 中鎳和磷的質量比為98 :2。
[0043] 採用電化學測量方法對HSn70-lA黃銅管、316L不鏽鋼管和實施例1的具有鍍鎳層 的HSn70-lA黃銅管在循環水介質中的電偶腐蝕、動電位掃描、線性極化和交流阻抗進行試 驗，綜合評價和比較上述幾種材料的管在循環水介質中的耐蝕性。
[0044] 為了進一步評價鍍鎳黃銅管的耐腐蝕性，對HSn70-lA黃銅管、316L不鏽鋼管和具 有鍍鎳層的HSn70-lA黃銅管在海水中的極化電阻進行測試，並採用SEM觀察HSn70-lA黃 銅管和具有鍍鎳層的HSn70-lA黃銅管在海水中的腐蝕形貌，試驗所用海水介質取自於秦 皇島電廠海水冷卻水。
[0045] 1、實驗介質
[0046] (1)循環冷卻水取自下花園電廠的循環水，其成分見表1。
[0047] 表 1
[0048]

【權利要求】
1. 一種凝汽器黃銅管化學鍍鎳方法，其包括以下步驟： 對凝汽器黃銅管進行脫脂清洗； 對經過脫脂清洗的凝汽器黃銅管進行酸洗； 使化學鍍鎳溶液處於工作狀態，將經過酸洗的凝汽器黃銅管放入化學鍍鎳溶液中，立 即接通脈衝直流電源並保持1-3分鐘，以所述凝汽器黃銅管為陰極、不鏽鋼為陽極進行化 學鍍鎳；當觀察到凝汽器黃銅管表面有均勻的氣泡釋放後斷開脈衝直流電源，撤除作為陽 極的不鏽鋼； 維持化學鍍鎳溶液的pH值、溫度、鎳離子及還原劑濃度穩定，使化學鍍鎳層繼續在凝 汽器黃銅管表面沉積，得到具有鍍鎳層的凝汽器黃銅管； 對具有鍍鎳層的凝汽器黃銅管進行水洗、烘乾。
2. 根據權利要求1所述的凝汽器黃銅管化學鍍鎳方法，其中，所述脫脂清洗採用具 有如下組成的清洗用鹼液進行，以所述清洗用鹼液的體積計：氫氧化鈉15_20g/L，碳酸鈉 15-30g/L，磷酸鈉15-30g/L，十二烷基苯磺酸鈉2g/L，餘量為水； 所述脫脂清洗的溫度為20-60°C，時間為1分鐘。
3. 根據權利要求1所述的凝汽器黃銅管化學鍍鎳方法，其中，所述酸洗採用濃度為 l〇wt%的鹽酸進行，在室溫下清洗1-2分鐘。
4. 根據權利要求1所述的凝汽器黃銅管化學鍍鎳方法，其中，所述化學鍍鎳溶液具有 以下組成，以所述化學鍍鎳溶液的體積計： 可溶性鎳鹽20-30g/L、絡合劑15-20g/L、次亞磷酸鹽還原劑20-30g/L、穩定劑2-5mg/ L、pH值緩衝劑和pH值調節劑、餘量為水，所述化學鍍鎳溶液的pH值4. 4-4. 8。
5. 根據權利要求4所述的凝汽器黃銅管化學鍍鎳方法，其中，所述可溶性鎳鹽為硫酸 鎳； 所述絡合劑為檸檬酸； 所述次亞磷酸鹽還原劑為次亞磷酸鈉； 所述pH值緩衝劑為醋酸鈉，所述pH值調節劑為濃度5wt%的NaOH水溶液； 所述穩定劑為濃度〇. 〇〇lg/L的KI水溶液。
6. 根據權利要求1或5所述的凝汽器黃銅管化學鍍鎳方法，其中，在所述化學鍍鎳過程 中，化學鍍鎳的溫度控制為84-90°C。
7. 根據權利要求1所述的凝汽器黃銅管化學鍍鎳方法，其中，所述脈衝直流電源的電 壓為1. 5-5V，脈衝頻率為500-1000HZ，脈衝電源接通與斷開的佔空比為20 :80。
8. 根據權利要求1所述的凝汽器黃銅管化學鍍鎳方法，其中，所述烘乾的溫度為 60-70°C，時間為30-60分鐘。
9. 一種凝汽器黃銅管，其表面具有由權利要求1-8任一項所述的凝汽器黃銅管化學鍍 鎳方法製成的鍍鎳層。
10. 根據權利要求9所述的凝汽器黃銅管，其中，所述鍍鎳層由鎳和磷組成，二者的質 量比為98 :2。
【文檔編號】C23C18/18GK104372314SQ201310349594
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年8月12日 優先權日:2013年8月12日
【發明者】張秀麗, 吳浩, 王應高, 李永立, 王娜, 馬茜 申請人:國家電網公司, 華北電力科學研究院有限責任公司, 南京德磊科技有限公司