CN102634704B - 耐腐抗压抑爆材料及其制备方法 - Google Patents

耐腐抗压抑爆材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于一种耐腐抗压抑爆材料及其制备方法，Si0.03～0.08，Fe0.03～0.05，Cu0.02～0.04，Mn0.9～1.5，Mg0.9～1.5，Zn0.09～0.15，Ce0.09～0.12，Al余量；在制成的蜂窝网状抑爆材料外层面设有稀土膜层。本发明的抑爆材料具有良好耐腐蚀、抗挤压、防塌陷、无掉渣和强度高的抑爆性能，且该方法能大幅度提高抑爆材料的强度、塑性、断裂韧度、抗疲劳强度等性能指标，工艺简便易行，延长抑爆材料的使用寿命。

Description

耐腐抗压抑爆材料及其制备方法
技术领域
本发明属于一种新型的耐腐抗压抑爆材料及其制备方法。
背景技术
抑爆材料是装设于易燃易爆流体贮存容器内呈蜂窝网状膨松性材料，是可防止或易燃易爆流体发生燃烧***的一种功能材料。
目前的抑爆材料以铝合金抑爆材料为主。易燃易爆流体贮存容器中放置铝合金抑爆材料后，由于抑爆材料叠层中的网眼组成蜂窝状结构，把油箱内腔分成许多很小的“小隔室”，这些“小隔室”可以遏制火焰的传播，同时，这种蜂窝状结构在单位体积具有较好的导热性，要以迅速地将燃烧释放出来的绝大部分热量吸收掉，使燃烧反应后的最终温度大大降低，反应气体的膨胀程度为缩小，容器的压力值增高不大。因此铝合金抑爆材料具有良好的抑爆性能。
但目前的抑爆材料的缺点是材料内部结晶大，不紧密，硬脆，没有轫性和延伸性，容易断裂，掉碎渣。而且整个蜂窝网状材料置在油箱中，由于箱内油的晃动冲压，极易造成抑爆材料的塌陷，即整个蜂窝网状的压缩，导致其失去抑爆功能，且整个蜂窝网状在塌陷过程中会受压破碎掉渣，掉渣会严重地将油箱油路堵塞，经常造成油路点火不着，严重影响质量。克服上述缺陷，是多年来各国急迫解决的问题。
另一方面，由于石油资源供应的局限性，用其它提取物，如甲醇作为添加剂加入汽油中，以减少对汽油的消耗已成为节能减排方法的有效手段。但添加剂大多使汽油呈弱酸性，蜂窝网状材料置在这类油箱中极易造成腐蚀，失去抑爆作用，使用寿命缩减。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐腐抗压抑爆材料及其制备方法，用该方法制备的抑爆材料具有良好的耐腐蚀、抗挤压、防塌陷、无掉渣和强度高的抑爆性能，且该方法能大幅度提高抑爆材料的强度、塑性、耐腐蚀、断裂韧度、抗疲劳强度等性能指标，工艺简便易行，延长抑爆材料的使用寿命。
为此，本发明的耐腐抗压抑爆材料的化学成分重量百分比为：Si0.03～0.08，Fe0.03～0.05，Cu0.02～0.04，Mn0.9～1.5，Mg0.9～1.5，Zn0.09～0.15，Ce0.09～0.12，Al余量；在制成的蜂窝网状抑爆材料外层面设有稀土膜层。
本发明的优选的耐腐抗压抑爆材料的化学成分重量百分比为：Si0.05～0.07，Fe0.04～0.05，Cu0.03～0.04，Mn1.3～1.5，Mg1.3～1.5，Zn0.12～0.14，Ce0.09～0.11，Al余量；在制成的蜂窝网状抑爆材料外层面设有稀土膜层。
本发明的耐腐抗压抑爆材料的制备方法，包括将上述化学成分的抑爆材料装入熔化炉中加温730℃～750℃化成液态，经除渣除气、制坯、铣面、一次退火、热轧、冷轧制箔料、二次退火和冲压开缝、拉伸即制成抑爆材料，其特征在于：还包括，
(1)将抑爆材料碱洗；
(2)配制稀土浸液，稀土浸液含0.05～0.09mol/L的La(NO3)3和0.09～0.12mol/L的Ce(NO3)3混合溶液；
(3)将抑爆材料置入放有稀土浸液的槽中，以石墨电极作为阳极，置8～12V电位在抑爆材料上，电泳沉积30～35秒，温度40～45℃，得镀膜的抑爆材料；
(4)将镀膜的抑爆材料置入干燥炉中惰性气体气氛下，温度200～350℃，保温30～40分钟，得镀有La-Ce稀土薄膜的抑爆材料。
所述的步骤(1)中碱洗为将抑爆材料置入50～60g/L的NaOH溶液中，温度60～80℃，时间0.4～0.5min。所述的步骤(2)中所述的混合溶液为酸性液、或非水性液。
上述结构设计实现了本发明的目的。
本发明的优点是：用该方法制备的抑爆材料具有良好的耐腐蚀、抗挤压、防塌陷、无掉渣和强度高的抑爆性能，且该方法能大幅度提高抑爆材料的耐腐蚀、强度、塑性、断裂韧度、抗疲劳强度等性能指标，工艺简便易行，可以节约能源，降低成本，延长抑爆材料的使用寿命。
用本发明的方法制造出的抑爆材料内部结晶发生改变且均匀，能将抑爆材料内部粗大不均匀晶粒组织加工为细小均匀组织，并在其外镀有La-Ce稀土薄膜，从而大幅度提高抑爆材料的耐腐蚀、强度、塑性、断裂韧度，疲劳强度等性能指标，有良好的阻滞和吸热作用，可有效地抑制或防止可燃气体燃爆的发生。
该抑爆材料的特殊结构和良好的导电性能防止车辆油箱、油罐内由于燃料流动、冲击等因素而产生静电，从而可避免因静电引发的燃爆事故。
该抑爆材料能显著降低容器内液体燃料的晃动程度，因而可大幅度减轻燃料对容器的冲击破坏。另外，在意外事故中，万一容器破漏，该材料可减缓液体燃料的外泄速度，为修补赢得时间。
该抑爆材料化学性能稳定，加工和使用过程中不掉渣、不堵塞油路、耐蚀性强，对容器内介质无任何不良影响，因而不会影响燃料的使用性能；使用中也不需要任何后勤保养和维护。该材料不仅可用于油品、液化石油气等贮存器，也可用于丙烷、丙酮、乙醇、乙炔等易燃易爆流体容器中。
具体实施方式
本发明的耐腐抗压抑爆材料的化学成分重量百分比为：Si0.03～0.08，Fe0.03～0.05，Cu0.02～0.04，Mn0.9～1.5，Mg0.9～1.5，Zn0.09～0.15，Ce0.09～0.12，Al余量；在制成的蜂窝网状抑爆材料外层面设有稀土膜层。
本发明的优选的耐腐抗压抑爆材料的化学成分重量百分比为：Si0.05～0.07，Fe0.04～0.05，Cu0.03～0.04，Mn1.3～1.5，Mg1.3～1.5，Zn0.12～0.14，Ce0.09～0.11，Al余量；在制成的蜂窝网状抑爆材料外层面设有稀土膜层。
本发明的耐腐抗压抑爆材料的制备方法，包括将上述化学成分的抑爆材料装入熔化炉中加温730℃～750℃化成液态，经除渣除气、制坯、铣面、一次退火、热轧、冷轧制箔料、二次退火和冲压开缝、拉伸即制成抑爆材料，其特征在于：还包括，
(1)将抑爆材料碱洗；
(2)配制稀土浸液，稀土浸液含0.05～0.09mol/L的La(NO3)3和0.09～0.12mol/L的Ce(NO3)3混合溶液；
(3)将抑爆材料置入放有稀土浸液的槽中，以石墨电极作为阳极，置8～12V电位在抑爆材料上，电泳沉积30～35秒，温度40～45℃，得镀膜的抑爆材料；
(4)将镀膜的抑爆材料置入干燥炉中惰性气体气氛下，温度200～350℃，保温30～40分钟，得镀有La-Ce稀土薄膜的抑爆材料。
所述的步骤(1)中碱洗为将抑爆材料置入50～60g/L的NaOH溶液中，温度60～80℃，时间0.4～0.5min。所述的步骤(2)中所述的混合溶液为酸性液、或非水性液。
具体实施方案：取优选的耐腐抗压抑爆材料的化学成分重量百分比为：Si0.05～0.07，Fe0.04～0.05，Cu0.03～0.04，Mn1.3～1.5，Mg1.3～1.5，Zn0.12～0.14，Ce0.09～0.11，Al余量。将上述化学成分的抑爆材料装入熔化炉中加温730℃～750℃化成液态，液态730℃～750℃停留时间1小时；将上述液态料采用氮气净化法(为传统方法)除渣除气，静止0.8小时后，倒入结晶器中铸成一吨的坯料；冷却后，将坯料用刮面机铣面，铣面厚度0.1～1mm，以保持其纯净；将铣面后的坯料装入退火炉中加温至360℃，保温5小时，完成一次退火工艺；再将升温退火的坯料采用热轧法，热轧温度360℃，用热轧机轧制成厚度6～6.5mm，宽40～900mm的薄坯卷；将薄坯卷用冷轧机轧到厚度0.08～0.2毫米，宽度40～900mm的铝箔坯料分条分卷，同宽分为同条同卷；将上述铝箔坯料再置入退火炉中进行二次退火，二次退火温度360℃，达到360℃后保温8小时；铝箔出炉，自然冷却，常温下经冲压机冲压开缝、拉伸即制成抑爆材料。
将抑爆材料置入50～60g/L的NaOH溶液中，温度60～80℃，碱洗时间0.4～0.5min。
将抑爆材料置入放有稀土浸液的槽中，稀土浸液含0.07mol/L的La(NO3)3和0.1mol/L的Ce(NO3)3混合乙醇溶液，以石墨电极作为阳极，置12V电位在抑爆材料上，电泳沉积30～35秒，温度40～45℃，得镀膜的抑爆材料；将镀膜的抑爆材料置入干燥炉中惰性气体气氛下(氮气、或氩气)，温度300℃，保温30～40分钟，得镀有La-Ce稀土薄膜的抑爆材料。
耐腐性测试表明本发明抑爆材料在0.6mol/L的NaCl的溶液中，150d不出现点蚀。腐蚀速率下降约130倍。
本发明制造出抑爆材料的其它标指与现有抑爆材料A(北京x防爆厂产)，B(上海x厂产)，C(美国产)种的性能进行对比分析。
表
表比较表明用本发明获得的抑爆材料与现有抑爆材料的抗拉强度、屈服强、疲劳强度和塑性均比现有抑爆材料的性能高。本发明使用寿命较比较产品延长2～4倍，且使用期内保持良好的抑爆功能。
总之，本发明的抑爆材料具有良好的耐腐蚀、抗挤压、防塌陷、无掉渣和强度高的抑爆性能，且该方法能大幅度提高抑爆材料的强度、塑性、断裂韧度、抗疲劳强度等性能指标，工艺简便易行，延长抑爆材料的使用寿命。

Claims (5)

1.一种耐腐抗压抑爆材料，其特征在于： 
抑爆材料的化学成分重量百分比为Si0.03～0.08，Fe0.03～0.05，Cu0.02～0.04，Mn0.9～1.5，Mg0.9～1.5，Zn0.09～0.15，Ce0.09～0.12，Al余量； 
在制成的蜂窝网状抑爆材料外层面设有稀土膜层；所述的设有稀土膜层的方法是， 
(1)将抑爆材料碱洗； 
(2)配制稀土浸液，稀土浸液含0.05～0.09mol/L的La(NO3)3和0.09～0.12mol/L的Ce(NO3)3混合溶液； 
(3)将抑爆材料置入放有稀土浸液的槽中，以石墨电极作为阳极，置8～12V电位在抑爆材料上，电泳沉积30～35秒，温度40～45℃，得镀膜的抑爆材料； 
(4)将镀膜的抑爆材料置入干燥炉中惰性气体气氛下，温度200～350℃，保温30～40分钟，得镀有La-Ce稀土薄膜的抑爆材料。 
2.按权利要求1所述的耐腐抗压抑爆材料，其特征在于：所述的抑爆材料的化学成分重量百分比为Si0.05～0.07，Fe0.04～0.05，Cu0.03～0.04，Mn1.3～1.5，Mg1.3～1.5，Zn0.12～0.14，Ce0.09～0.11，Al余量； 
在制成的蜂窝网状抑爆材料外层面设有稀土膜层；所述的设有稀土膜层的方法是， 
(1)将抑爆材料碱洗； 
(2)配制稀土浸液，稀土浸液含0.05～0.09mol/L的La(NO3)3和0.09～0.12mol/L的Ce(NO3)3混合溶液； 
(3)将抑爆材料置入放有稀土浸液的槽中，以石墨电极作为阳极，置8～12V电位在抑爆材料上，电泳沉积30～35秒，温度40～45℃，得镀膜的抑爆材料； 
(4)将镀膜的抑爆材料置入干燥炉中惰性气体气氛下，温度200～350℃，保温30～40分钟，得镀有La-Ce稀土薄膜的抑爆材料。 
3.一种制备权利要求1所述的耐腐抗压抑爆材料的制备方法，包括将上述化学成分的抑爆材料装入熔化炉中加温730℃～750℃化成液态，经除渣除气、制坯、铣面、一次退火、热轧、冷轧制箔料、二次退火和冲压开缝、拉伸即制成抑爆材料，其特征在于：还包括， 
(1)将抑爆材料碱洗； 
(2)配制稀土浸液，稀土浸液含0.05～0.09mol/L的La(NO3)3和0.09～0.12mol/L的Ce(NO3)3混合溶液； 
(3)将抑爆材料置入放有稀土浸液的槽中，以石墨电极作为阳极，置8～12V电位在抑爆材料上，电泳沉积30～35秒，温度40～45℃，得镀膜的抑爆材料； 
(4)将镀膜的抑爆材料置入干燥炉中惰性气体气氛下，温度200～350℃，保温30～40分钟，得镀有La-Ce稀土薄膜的抑爆材料。 
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中碱洗为将抑爆材料置入50～60g/L的NaOH溶液中，温度60～80℃，时间0.4～0.5min。 
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中所述的混合溶液为酸性液、或非水性液。 
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