钛管蒸发器在酸性溶液中的防腐防垢

邸万山

摘 要：该文采用阳极钝化法对钛管蒸发器表面进行钝化，研究了溶液在不同酸度、端电压、钝化时间下对钝化膜形成的影响。试验结果表明，溶液酸度[H+]≤4 mol/L，钛管保持端电压在2.0～2.5 V，钝化时间在30 h以上，钛管表面可以形成完整钝化膜，可实现在酸性溶液中连续蒸发。钝化后的钛管表面光滑，通电时钛管表面存在电离层，不产生污垢，达到了防腐蚀、防结垢的目的。

关键词：钝化 钛管蒸发器 酸性溶液 端电压 防腐蚀 防结垢

中图分类号：TQ051.62 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（b）-0012-02

化工生产中，由于金属导热性好、热效率高。因此，常用金属管（如铜管、钛管等）通入导热油作为蒸发器蒸发溶剂，降低生产成本[1]。但是，在蒸发酸性溶液时，金属管蒸发器在高温、酸性溶液中容易被腐蚀形成“沙眼”，导致金属管蒸发器被击穿漏油，使金属管蒸发器报废影响生产，增加生产成本。同时，长时间蒸发会在蒸发器表面形成坚固的污垢。污垢导热性差，使蒸发器热效率降低。而且这种污垢坚硬难以处理，不仅使蒸发不能连续进行，而且影响蒸发器使用寿命[2]。目前常用的防腐蚀方法：一是保护缓蚀剂法；二是电化学保护法[4]。这些方法虽然能够一定程度上起到防腐蚀作用，但防腐蚀效果不理想。同时不能防止结垢。

该文采用阳极钝化法对钛管进行钝化。钝化处理后，在钛管表面形成致密钝化膜，阻止钛管与酸的反应。而且钛管钝化膜表面光滑防止污垢的形成。钝化膜与基体的结合力强，使金属的耐腐蚀性得到极大改善，能有效阻止污垢的形成。起到防腐蚀、防结垢的作用。

1 材料和方法

1.1 仪器、材料

钛管：工业钛管蒸发器所用钛管。其余化学试剂均为国产分析纯试剂；钛管的预处理：首先用280#、400#、600#水砂纸逐级打磨。然后用丙酮、无水乙醇冲洗、最后用蒸馏水超声清洗后干燥备用；低压直流电源；酸性硫酸铝试液。

1.2 实验方法

将低压直流电源正极与钛管连接作为阳极，负极与不锈钢片连接作为阴极。将钛管、不锈钢片置于盛有酸性硫酸铝溶液中构成闭合电路。在不同酸度、端电压、时间下钝化钛管。通电后当电流无明显变化时表明钛管表面钝化完成。

2 结果与讨论

2.1 酸度对钛管钝化的影响

如图1所示，通电后，银白色钛管表面的金属光泽逐渐消失，银白色表面逐渐呈灰白色。处理后的钛管表面形成了一层灰白色的钝化膜，部分地方的表面呈淬蓝色。用涡流测厚仪测得钝化膜的厚度。结果表明，随着溶液酸度的增加，钝化膜的厚度逐渐减小。当溶液[H+]≥4 mol/L时，其钝化膜的厚度约为15 μm。因此，在使用钛管蒸发器蒸发溶液时，溶液的酸度不宜过高，应控制在[H+]≤4 mol/L。

2.2 端电压对钛管钝化的影响

如图2所示，随着端电压的升高，钝化膜的厚度逐渐增加，而且钝化时间减少。当钝化膜的厚度达到28μm后增加缓慢。当端电压高于2.5 V时溶液中的水分解加快。因此，在使用钛管蒸发器蒸发溶液时，端电压应控制在2.5 V以下。

2.3 通电时间对钛管钝化的影响

对钛管进行不同钝化时间后阳极产物的EDX能谱分析。由表1可以看出，随着钝化时间的增加，阳极产物氧含量逐渐升高。当反应时间为10 h后，产物中氧钛的原子比已达到1∶1，较未钝化前氧含量增高。当反应时间为30 h后，产物中氧钛的原子比已达到2∶1，钛管被氧化完全。

3 结语

综合上述试验结果，钛管保持钛管端电压2.0～2.5 V，溶液酸度为[H+]≤4 mol/L，溶液温度t<150 ℃，钝化时间在30 h以上，钛管表面可以形成完整钝化膜。可用于蒸发酸性溶液。由于钛管表面钝化膜光滑，并且表面存在电离层，不产生污垢，达到了防腐蚀、防结垢的目的。

参考文献

[1] 何毅，徐中浩，陈航宇，等.金属材料防腐技术的研究进展[J].应用化工，2013，42（11）：2065-2071.

[2] 田淑娴，段行知.酸性条件下国内外用管情况及金属防腐分析[J].管道技术与设备，2011（1）：44-45.

[3] 张建路.金属防腐及应用[J].表面技术，1999，28（5）：38-40.

[4] 龙晋明，郭忠诚，樊爱民，等.牺牲阳极材料及其在金属防腐工程中的应用[J].云南冶金，2002，31（3）：142-148.

[5] 张洪生，杨晓蕾，陈熹.植酸在金属防护中的应用[J].腐蚀科学与防护技术，2002，14（4）238-243.

[6] 王世娟，胡瑾，杨晓东.常温清洁锌钙系磷化液的研制[J].实验室研究与探索，2012，31（5）：63-65.

[7] 李艳宾，陈泽民，王健为，等.钢铁件磷化处理液的研究[J].电镀与环保，2012，32（3）：33-35.

[8] 李远利，雍歧卫，刘志.管道防腐涂层新发展[J].涂料工业，2007，37（2）：55-57.