新型雙金屬復合材料在氟化工生產設備中的應用

許海全，張祥生

（多氟多化工股份有限公司，河南 焦作 454000）

雙金屬復合材料是指運用復合成型方法，將兩種或兩種以上具有不同物理、化學及力學性能的材料制備而成的一種新型復合材料。其原理是在制備金屬過程中，使兩種金屬材料表面的鎳基層與碳鋁相結合，因此復合金屬材料雖為單個結構體，但卻保持兩種金屬的原有成分，具備兩種金屬材料的耐力優勢[1]。

1 材料與設備

1.1 金屬材料選擇

Incone1600/10＃復合鋁材料，鋁重量比為：1：1。

掛片材料規格：

樣品代號1：46mm ×3mm；

樣品代號2：25mm×2.5mm；

樣品代號3：46mm×3mm，金屬外壁碳鋁面上堆焊1.5mm的鎳基層。

20＃復合鋁材料。

掛片材料規格：樣品代號4：25mm×2.5mm。

SS304普通鋁材料。

掛片材料規格：樣品代號5：25mm×2 mm。

1.2 實驗設備規格

選擇列管長度為4000mm，換熱面積為28m3的蒸發器。選用規格為46mm ×3mm的列管進行固定的實驗反應器。

1.3 樣品處理

將三種金屬材料置于濃度為10%的鹽酸中浸泡，以充分去除金屬材料表面的銹和油脂，1h后取出并在無水乙醇中用脫脂棉擦洗，洗凈后取出并用濾紙吸干再置于干燥器內，4h后取出并靜置[2]、稱重，精確到0.1mg。

實驗結束后將材料掛片取出，用蒸餾水反復浸泡、沖洗，必要時利用刷子進行清洗，保證掛片表面不沾其他雜質后再用濾紙擦干，置于干燥器內，4h后取出并靜置、稱重，精確到0.1mg。

2 實驗

2.1 掛片實驗

實驗環境設置和實驗過程中的其他參數設置如表1所示。

表1 實驗環境及參數設置

根據表1所示的實驗參數，進行實驗測試。

將樣品代號1、樣品代號2和樣品代號3置于不同的實驗環境進行對比實驗，觀察并分析樣品代號1的鎳基層和碳鋁接觸面的腐蝕情況；觀察并分析樣品代號2的鎳基層和碳鋁是否脫離；觀察并分析樣品代號3鎳基層的腐蝕情況。

將樣品代號4和樣品代號5置于不同的實驗環境進行對比實驗，觀察并分析樣品代號4的鎳基層和碳鋁是否有脫離現象；觀察并分析樣品代號5鎳基層的腐蝕情況。

進而計算三種金屬材料的腐蝕程度。

（2）實驗數據處理。假設一年有8760個小時，與這一年相當的介質毫米數為10mm/c，則可以得出金屬材料的腐蝕率為：

式中，m 代表金屬材料實驗前的總質量；m0代表實驗后金屬材料的總質量；s 代表材料掛片表面積；p代表材料掛片密度；t 代表實驗總時長。

3 結果與結論

按照式（1）公式，計算三種材料在五種實驗環境內的腐蝕率如下：

Incone1600/10#復合鋁材料的腐蝕率分別為：0.012、0.033、0.032、0.027、0.028，單位mm/a。

20#復合鋁材料的腐蝕率分別為：0.712、0.741、0.641、0.485、0.338，單位mm/a。

SS304純鋁材料的腐蝕率分別為：1.012、1.214、1.735、0.985、1.235，單位mm/a。

通過對上述三種材料的腐蝕率進行分析可知，在實驗環境相同的條件下，SS304純鋁材料的抗腐蝕性能較差，20#復合鋁材料和Incone1600/10#復合鋁材料的抗腐蝕性能較穩定，但Incone1600/10#復合鋁材料的抗腐蝕能力更具穩定性。耐腐蝕程度依次為：SS304 ＜ 20# ＜Incone1600/10#。

根據上述分析可以得出結論：在高溫、強腐蝕的工藝環境下，雙金屬復合材料表面不會出現鎳基層與碳鋁脫離現象，具有相對穩定性。在氟化工生產設備的應用過程中，以新型雙金屬復合材料為主要冶煉原料，完全取代純合金材料，因此在生產前期，只需加大對雙金屬復合材料的資金投入，這在很大程度上降低了氟化工生產企業的成本，有效提高了企業的經濟效益?？傊?，新型雙金屬復合材料在氟化工生產設備中的應用，能夠大量節省氟化工生產企業的設備投資與材料投資，還能為我國經濟建設和生態環境保護作出貢獻，進而促進新型雙金屬復合材料在氟化工行業的推廣與使用，提高氟化氫企業的經濟效益和社會效益。

4 結語

①Incone1600/10#復合鋁材料在Incone1600在高溫、強腐蝕環境中具備相對穩定性。②雙金屬復合材料表面不會出現鎳基層與碳鋁脫離現象。③雙金屬復合材料在實際氟化工生產設備的應用中能夠完全取代純合金材料，具有良好的發展前景。