------大連天凡防腐技術(shù)有限公司--------一、    前述

   所謂彌散化高鋁陶瓷涂層（以下簡稱高鋁陶瓷涂層）就是采取加熱的辦法，使一種或多種金屬擴(kuò)散滲入到金屬構(gòu)件表面形成表面合金層。

高鋁陶瓷涂層的特點(diǎn)是：涂層是靠加熱擴(kuò)散形成的。擴(kuò)散的金屬與基體金屬發(fā)生反應(yīng)而生成化合物相，化合物相與基體結(jié)合牢靠，其結(jié)合強(qiáng)度是電鍍、化學(xué)鍍、非金屬涂層所無法比擬和難以達(dá)到的。高鋁陶瓷涂層具有不同于金屬基體的成分和組織，因而可以使金屬構(gòu)件獲得特殊的性能，如抗高溫氧化、耐腐蝕、耐磨損等性能。

由于我們國家煉油行業(yè)加工高含硫原油數(shù)量的增加，硫、硫化氫、二氧化硫所帶來的腐蝕腐蝕問題日益突出，尤其換熱器的腐蝕問題，四十年來一直是我們國家煉廠一項(xiàng)大的支出，換熱器腐蝕石油化工生產(chǎn)中換熱設(shè)備約占石化工藝設(shè)備總重量的40%，占建廠投資費(fèi)用的1/5，其中1/3是水冷器。我們國家煉廠水冷器的平均使用壽命普遍在2~4年左右，大多數(shù)水冷器管束的使用壽命集中在2.5~3年之間，但水冷器使用壽命也有在5年甚至到7年，這部分水冷器僅占被調(diào)查對象的不到10%。

經(jīng)過探索，我認(rèn)為涂層防腐用于換熱器防腐由于防腐技術(shù)的原因，難以滿足煉制高含硫原油內(nèi)外防腐的客觀要求，因此我提出高鋁陶瓷涂層用于換熱器防腐的辦法。

高鋁陶瓷涂層技術(shù)是指將工件置于含有至少兩種元素的反應(yīng)劑中，經(jīng)過一次或多次加熱擴(kuò)散過程，使多種元素同時融合入工件表面的化學(xué)熱處理工藝。以高鋁陶瓷涂層用于換熱器防腐在國內(nèi)外屬于首創(chuàng)。

二、        國內(nèi)外換熱器管束防腐現(xiàn)狀

 國外換熱器管束在海水、淡水（地表水、循環(huán)水、河水）及含硫化氫腐蝕環(huán)境中，大多采用雙相不銹鋼和鈦材質(zhì)制作換熱器管束，與我們國家國情不符，所以沒有直接的可比性。

目前國內(nèi)解決換熱器防腐有兩個途徑：一是從選材上，二是采取樹脂類涂層防腐方法。

（1）       選材

  a  08Cr2AlMo

以江陰興澄公司出產(chǎn)最為典型，由上海材料研究所和上鋼三廠合作開發(fā)，最早用于常頂（常減壓）換熱器的防腐，在2000年2月上海召開的《煉化系統(tǒng)防腐選材會議》和2001年6月成都召開的《石化系統(tǒng)防腐交流會》會議上，針對此材料，有關(guān)專家有著不同的爭議，原因是此種材料不夠穩(wěn)定，相同的部位在鎮(zhèn)海石化用的較好而在上海石化用的就出現(xiàn)腐蝕問題，且沒有合理的解釋，使用情況參差不齊，因此可以說：這種材料還有待于做進(jìn)一步觀察才能有一個確切的定論。另外由于材料適合于油/油換熱器，對油/水換熱器（水冷卻器）不耐循環(huán)水、海水、污水、酸性水的腐蝕，若要解決上述問題，則還要增加管程（水側(cè)）做涂層防腐處理。

b Ti材和2205、2507雙相不銹鋼

由于價格昂貴，1臺?1200的管束造價在100~130萬元以上，雖然耐H2S、HCl、HCN、Cl-等各種腐蝕介質(zhì)的腐蝕，但由于價格昂貴在我們國家煉廠鮮有使用。

c海軍銅、白銅（B10、B30）合金

雖然海軍銅、白銅耐水性較好，但不耐H2S、NH3、NH4+、R-NH2的腐蝕，因此，經(jīng)過多年的實(shí)踐，現(xiàn)在已經(jīng)很少被煉制含硫原油的煉廠所采用。

d  奧氏體不銹鋼

不銹鋼由于海水中含有19000ppm的Cl-，不能用于海冷器管束中；在循環(huán)水中雖然GB50050-95《工業(yè)循環(huán)水冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》中允許Cl-含量?300ppm，但在實(shí)際中由于溫度較高及使用中易發(fā)生局部濃縮問題（濃縮部位Cl-濃度大于300ppm），加上殼程腐蝕介質(zhì)中往往也存在Cl-離子，所以不銹鋼管束在實(shí)際中不宜或謹(jǐn)慎使用。

（2）表面處理技術(shù)

  a 樹脂涂層防腐技術(shù)

    樹脂類涂層防腐用于管束防腐是我們國家使用最早也是使用時間最長的防腐方法，經(jīng)過20多年的時間磨礪和實(shí)踐篩選，目前使用最為廣泛的防腐涂料只有兩種，即TH847和TH901水冷器專用涂料。兩種涂料的防腐性能沒有太多差別，區(qū)別在于耐溫性能，TH847耐溫<150°C，TH901耐溫<300°C，前者經(jīng)受不了煉廠開停工的蒸汽吹掃，后者可以經(jīng)受煉廠開停工的蒸汽吹掃。

     蒸汽吹掃破壞涂層是國內(nèi)煉廠管束涂層受到破壞的一個共性問題，前面也提到TH847、TH901防腐涂料屬于烘烤型防腐涂料，涂層硬度高但脆性大，吊裝運(yùn)輸、穿芯子、高壓水除垢過程中，涂層極易受到破壞，使涂層還未投入使用遭到破壞。

       綜上所述，進(jìn)行樹脂涂層防腐的管束，很大一部分不是在使用過程中失效，而是檢修或投用前吊裝回裝等措施不當(dāng)，使涂層遭到破壞，這部分所占比例約占管束過早報(bào)廢（使用壽命小于4年）的80%左右。

       此外，在遇到管束雙面（比如：管程介質(zhì)為水，殼程介質(zhì)含有H2S）腐蝕需要進(jìn)行內(nèi)外防腐的情況下，為達(dá)到涂漆前對管束表面需要進(jìn)行除油除銹鈍化（磷化）的目的，需要對整個管束進(jìn)行化學(xué)清洗，眾所周知，化學(xué)清洗后鋼鐵的表面粗糙情況及除油除銹情況，遠(yuǎn)不及噴砂（石英砂、金剛砂）的效果，這也是雙面具有腐蝕性管束的防腐質(zhì)量難以上“臺階”的重要原因。

       基于前述，高鋁陶瓷涂層防腐則沒有樹脂類涂層實(shí)施及使用過程的“先天弊端”，由于高鋁陶瓷涂層獨(dú)特的防腐性能和抗高溫性能，為解決含硫原油換熱器管束的腐蝕問題，開拓了新的技術(shù)之路。

三、    高鋁陶瓷涂層情況介紹

鋼材、鋼管的表面涂敷涂層技術(shù)分為有機(jī)高分子涂層和無機(jī)非金屬涂層，無機(jī)非金屬涂層包括搪瓷、琺瑯、玻璃及陶瓷等，有機(jī)高分子涂層主要指環(huán)氧樹脂、聚氨酯、不飽和聚酯樹脂等，有機(jī)類涂層雖然室穩(wěn)下耐蝕性較好，但由于存在使用溫度不高、結(jié)合力差、硬度低、耐磨性差、易老化、壽命短的缺點(diǎn)，阻礙了有機(jī)涂層的應(yīng)用范圍和保證其預(yù)期質(zhì)量。金屬涂層常用的有Zn、Al、Cr、Ni等，金屬涂層的耐熱性耐蝕性較好，但在復(fù)雜結(jié)構(gòu)、孔徑小的設(shè)備及管線表面覆蓋困難 譬如換熱器管束內(nèi)、外表面就難以實(shí)現(xiàn)金屬涂層防腐。陶瓷涂層具有優(yōu)良的耐熱性和耐沖擊性，在室溫及高溫下都具有優(yōu)異的耐蝕性和耐熱性。

高鋁陶瓷涂層防腐是指通過熱處理手段，以Al2O3做稀釋劑，利用Al、B、Ti等在一定條件下使碳鋼表面形成一層金屬擴(kuò)散層的一種具有陶瓷結(jié)構(gòu)的金屬表面合金化技術(shù)，同時Al在熔融狀態(tài)下，在已生成的陶瓷表面起到填充及封閉作用。 由于高鋁陶瓷涂層組成的特性，決定了作為調(diào)治元素Al、B、Ti與陶瓷涂層的優(yōu)化組合，取長補(bǔ)短、優(yōu)勢互補(bǔ)，特別適合于有沖刷且含有H2S、HCN、RCOOH、CO2、CO等從中低溫到高溫的場合，對殼程烴類（以氣相為主液相小于20%）含有H2S等腐蝕介質(zhì)的換熱器管束，尤為適合。因?yàn)楦咪X陶瓷涂層具有：優(yōu)異的耐硫（低溫、高溫）、耐環(huán)烷酸腐蝕性以及抗高溫氧化、抗?jié)B氫、抗?jié)B碳等特性。

 

四、    高鋁陶瓷涂層的特性

（1）     優(yōu)異的耐硫化氫（H2S）腐蝕性

 低溫(<120°C)條件下,抗H2S的 耐蝕性, 在煉油行業(yè)中,低溫H2S腐蝕環(huán)境有

j  H2S-H2O

   接近常溫的情況,如氣分、加氫脫硫、硫磺回收系統(tǒng)等。

  k H2S-HCl-H2O的腐蝕

常減壓的閃蒸塔、常頂、減頂、及相連的管線/冷換設(shè)備等。  

l H2S-HCN-H2O的腐蝕

原油加工過程中，氮化物在催化劑的作用下，分解產(chǎn)生部分氰化物。

FCC分餾、吸收、穩(wěn)定部分有這種腐蝕。

m   H2S-CO2-H2O的腐蝕

液態(tài)烴、干氣脫硫系統(tǒng)中存在這種腐蝕。

n  NH3-H2S-H2O的腐蝕

重油加氫脫硫系統(tǒng)、污水汽提塔塔頂系統(tǒng)。

在上述五種典型的腐蝕環(huán)境下，高鋁陶瓷涂層抗H2S腐蝕能力要優(yōu)于18-8奧氏體不銹鋼，且不發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。

     例如：在 H2S-NH3-H2O的腐蝕環(huán)境下

污水汽提、FCC分解、吸收、解吸系統(tǒng)的冷凝部位，18-8奧氏體不銹鋼的腐蝕速率也可達(dá)2mm/a以上。而采取高鋁陶瓷涂層鋼在這種條件下的耐蝕性明顯優(yōu)于18-8不銹鋼。

再者，在其它腐蝕環(huán)境中 ：H2S-HCl-H2O；H2S-HCN-H2O；H2S-HCN-H2O；H2S-CO2-H2O，不銹鋼均存在SSCC（硫化物應(yīng)力腐蝕開裂）傾向。

    高鋁陶瓷涂層在這種環(huán)境中，可以很好地解決上述五種環(huán)境下的腐蝕問題。

（2）高溫（>120°C）環(huán)境條件下耐H2S腐蝕類型可分為

         j  高溫硫（S）腐蝕

在常減壓、FCC有這種腐蝕類型，溫度在200°C~390°C范圍腐蝕最為嚴(yán)重。

kH2S-H2O的腐蝕

在重整、VGO等加工過程中有這種腐蝕類型。溫度在250°C~550°C之間。

l H2S-RCOOH腐蝕

        在常減壓爐管、轉(zhuǎn)油線，常減壓進(jìn)料段有這種腐蝕。溫度在230°C~420°C之間。

高鋁陶瓷涂層在上述典型的三種腐蝕環(huán)境中，尤其在大于240°C時，具有很強(qiáng)的抗H2S、SO2、SO3、RCOOH的能力 ，其耐蝕性要比相同條件下的18-8不銹鋼高3倍以上。

（3）高溫氧化

在高溫氧化的環(huán)境中，含鉻的不銹鋼也能生成高鉻氧化膜，高鋁陶瓷在高溫情況下，也會生成氧化膜，但Al覆蓋的高鋁陶瓷鋼的氧化鋁膜更穩(wěn)定。

                實(shí)驗(yàn)證明，Cr13型不銹鋼在870°C以上的氧化環(huán)境中剝皮嚴(yán)重。采用高鋁陶瓷涂層防腐的Cr-Mo鋼和18-8奧氏體不銹鋼在高溫腐蝕環(huán)境中，也可進(jìn)一步提高其氧化性。  

       下面是不同材料在采用高鋁陶瓷涂層后不同溫度下的開始氧化的溫度比較表（表一）

鋼種               母材  °C                含鋁、硼、鈦的高鋁涂層  °C

低碳鋼              570                        1000

鑄鐵                600                        900

含鉻鑄鐵Cr1.5       650                        950

Cr13                950                        1250

Cr18Ni9鋼          1200                       1300

 

（2）       抗?jié)B氫性

高鋁陶瓷涂層可明顯降低或阻滯碳鋼的滲氫速度，由于其使用時氧化物體積VAl氧化時體積之比VAl1<g <2.5VAl2O3之間，氧化物非常緊密、完整，因此，具有優(yōu)良的抗?jié)B氫性、抗腐蝕性。

（3） 抗?jié)B碳性  

在高溫富碳環(huán)境中，碳鋼、低合金鋼材料都發(fā)生滲碳。材料滲碳后，其硬度提高、強(qiáng)度下降，變的很脆，嚴(yán)重時，引起金屬粉末化。而經(jīng)過高鋁陶瓷涂層合金化后的低合金鋼、不銹鋼，在富碳環(huán)境中使用會大大提高起使用壽命。

（4） 導(dǎo)熱性好

金屬構(gòu)件在經(jīng)過高鋁陶瓷涂層處理后的導(dǎo)熱性沒有多少變化，但在高溫氧化、有腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中，由于其優(yōu)異的抗氧化性、耐蝕性，而不結(jié)層生成氧化皮，無腐蝕產(chǎn)物附著，因此，高鋁陶瓷涂層的傳熱效率自然要比未進(jìn)行高鋁陶瓷涂層處理的鋼要優(yōu)異。

 

 

 

 

 

五、    高鋁陶瓷涂層的工藝過程

  

預(yù)制反應(yīng)劑

                                       加反應(yīng)劑

 

 

工件清理顆粒狀雜物 堿洗除油、酸洗除銹、水洗中和、鈍化

            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 六、高鋁陶瓷涂層技術(shù)應(yīng)用于換熱器防腐的應(yīng)用前景

6.1  我們國家冷換設(shè)備腐蝕現(xiàn)狀

石油化工生產(chǎn)中換熱設(shè)備約占石化工藝設(shè)備總重量的40%，占建廠投資費(fèi)用的1/5，其中1/3是水冷器。

從國內(nèi)石化等單位的冷換設(shè)備使用情況看，水冷器的平均使用壽命普遍在2~4年左右，大多數(shù)水冷器管束的使用壽命集中在2.5~3年之間，但水冷器使用壽命也有在5年甚至到7年，這部分水冷器僅占被調(diào)查對象的不到10%。

6.2 影響水冷器管束的使用壽命的主要原因

（1） 內(nèi)外防腐采用化學(xué)清洗的辦法進(jìn)行涂漆前的表面處理，難以滿足涂料表面處理的理想要求；

（2） 使用不當(dāng)，開停前泛濫的蒸汽吹掃，是造成水冷器管束過早腐蝕失效的主要原因；

（3） 國內(nèi)通行的TH847、TH901防腐涂料屬于烘烤型防腐涂料，涂層硬度高但脆性大，因此在吊裝運(yùn)輸、穿芯子、高壓水除垢過程中，涂層極易受到破壞。

以上是涂層過早受損導(dǎo)致管束使用壽命縮短的主要原因，也可以這樣總結(jié)：如果說防腐后的冷換設(shè)備為過早失效通過加強(qiáng)管理，第（2）（3）條兩大原因可以避免的化，那么第（1）中原因卻是無論如何難以再有更大的提高，因?yàn)楣苁鴥?nèi)外防腐只能采取化學(xué)藥劑清洗法進(jìn)行除油除銹的漆前表面處理。

6.3  高鋁陶瓷涂層具有良好的價格性能比

按照美國NACE（美國腐蝕工程師協(xié)會）推薦的腐蝕控制經(jīng)濟(jì)評價法RP-02-72的計(jì)算公式：

             A=Pw′i′（1+i）n/[（1+i）n-1]

           其中     Pw — 設(shè)備價格（萬元）

                    i  — 設(shè)備投資利率（%）一般取10%

                    n — 設(shè)備使用年限

                    A — 設(shè)備年度費(fèi)用

以1臺FCC裝置水冷器?1200管束為例：

管程/ 劣化循環(huán)水（海水） 45°C          殼程/含H2S（20%以上）烴類油氣  

管束做內(nèi)外防腐

管程TH901防腐按150元/m2計(jì)算   殼程高鋁陶瓷涂層按140元/m2計(jì)算

表三           碳鋼、碳鋼涂層內(nèi)外防腐、高鋁陶瓷涂層設(shè)備年度費(fèi)用比較

設(shè)備規(guī)格	措施	Pw （萬元）	N （年）	i，%	A （萬元）
	碳鋼（做比較）	14	1	10	15.4
BES1200-400-2.5-6/25-2II	碳鋼+TH901內(nèi)外防腐	26	2.5	10	12.3
（近10噸）	高鋁陶瓷防腐涂層（管內(nèi)外）	25.2 （平均）	4	10	8.0
	雙相鋼	140	20	10	16.4

    鈦材管束在我們國家應(yīng)用不具有普遍性，此外銅合金管束不適用于煉制含硫原油的煉廠，故這二種材料的年度費(fèi)用未列入表三中。

  腐蝕控制經(jīng)濟(jì)法來初步估算看：

年度費(fèi)用最低的為：     金屬防腐涂層年度費(fèi)用約8萬元/年

年度費(fèi)用最高的為：     雙相不銹鋼年度費(fèi)用約為16.4萬元/年

數(shù)據(jù)說明：

（1）碳鋼不做防腐按1年壽命測算的設(shè)備年度費(fèi)用為：15.4萬元/年

碳鋼+TH901內(nèi)外防腐按2.5年壽命測算的設(shè)備年度費(fèi)用為：12.3萬元

      碳鋼高鋁陶瓷涂層按4年壽命測算設(shè)備年度費(fèi)用為：8萬元

      雙相鋼按20年壽命測算的設(shè)備年度費(fèi)用為：16.4萬元

（2）       上述碳鋼不防腐、碳鋼+TH901內(nèi)外防腐、高鋁陶瓷涂層均是實(shí)際使用壽命，雙相鋼的使用壽命根據(jù)瑞典山特維克公司提供的資料。

  從我國國情出發(fā)，但靠材料的升級來解決腐蝕性問題并不是最佳且可行的途徑，采用高鋁陶瓷技術(shù)是提高材料耐蝕性的最具有潛力的技術(shù)途徑之一。

6.4  換熱器（冷換設(shè)備）防腐大有做為

（1）       因換熱器管束腐蝕導(dǎo)致管束報(bào)廢數(shù)量在任何煉廠占每年設(shè)備報(bào)廢數(shù)量的比例都較大，平均每3~4年全廠腐蝕性管束全部都要更換一遍，給換熱器防腐項(xiàng)目的開發(fā)和技術(shù)手段的提高，帶來了廣闊的空間；

（2）       管束殼程含有腐蝕性介質(zhì)（主要指H2S）、管程含有水（循環(huán)水等）這一類水冷器在煉制含硫原油的煉廠，導(dǎo)致管束過早因腐蝕（小于2年）的事例比比皆是，我倡導(dǎo)的管束內(nèi)進(jìn)行高鋁陶瓷涂層防腐在國內(nèi)尚無先例，我們所要做的就是把好的防腐方法進(jìn)行優(yōu)化組合，也即老技術(shù)新應(yīng)用，各自發(fā)揮各自的優(yōu)勢，優(yōu)勢互補(bǔ)。從大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，此方法在含有H2S腐蝕介質(zhì)環(huán)境中應(yīng)用，至少提高管束使用壽命1年以上，并且造價比傳統(tǒng)的樹脂涂層防腐還要降低10%左右；

（3）       水冷器管束在安裝中在管箱、浮頭內(nèi)端加裝犧牲陽極（陰極保護(hù)）可降低管板的腐蝕，提高整體管束的使用壽命，因?yàn)楣馨鍍啥?/span>350mm距離內(nèi)是管束最容易腐蝕的部位，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)這部分腐蝕穿孔占管束腐蝕穿孔的70%以上；

（4）       一個500萬噸的煉廠腐蝕性管束應(yīng)在150臺~200臺左右，若管束的整體壽命提高1年，其挖潛增效的經(jīng)濟(jì)效益至少在200萬元/年以上，而使用壽命的延長，使生產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)行所帶來的經(jīng)濟(jì)效益則是無法估算的。

（5）       從上世紀(jì)80年代，我們煉油行業(yè)從中東開始逐步大量進(jìn)口高含硫原油，截止到現(xiàn)在，我們國家全年煉制中東原油量占總煉油處理量的25%，西方發(fā)達(dá)國家如日本煉制中東原油占總處理量的75%，美國煉制中東原油占總處理量的82%，隨著我們國家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，今后煉制中東原油將會逐年大步增加，這也意味著所帶來的腐蝕也隨之快速增大。由于煉廠的換熱設(shè)備占設(shè)備總數(shù)量的30%，占設(shè)備總造價的40%，因此解決好換熱器的腐蝕，可以認(rèn)為就是解決了煉廠近一半的腐蝕問題，所以搞好換熱器的防腐為煉制挖潛增效、節(jié)能降耗，意義重大。

          綜上所述，隨著國內(nèi)石化行業(yè)的不斷發(fā)展，煉制高含硫原油的煉廠不斷增多，不久的將來，鋁、鈦、硼高鋁陶瓷涂層防腐技術(shù)的應(yīng)用，一定會越來越發(fā)揮其獨(dú)特的防腐作用。

七、高鋁陶瓷涂層防腐技術(shù)應(yīng)用于換熱器的有關(guān)技術(shù)要求

6.1高鋁陶瓷涂層防腐的換熱器管子執(zhí)行GB138163-87較高級精度，材質(zhì)為20#碳鋼；

6.2 換熱器整體檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)仍執(zhí)行GB151-89《鋼制管殼式換熱器》；

  6.3鋁硼鈦高鋁陶瓷涂層換熱管表層鋁含量達(dá)到：15%~35%（Wt），特殊情況另行處理。

高鋁陶瓷涂層表面硬度：  大于HV0.05330~600

高鋁陶瓷涂層厚度：      180mm

6.4管子與管板采用貼脹后強(qiáng)度焊的方法，采用氬弧焊兩遍完成，第一遍焊接完成對焊縫進(jìn)行徹底清理，然后再焊第二遍。建議焊接電流不大于100A，焊接完成后進(jìn)行100%PT檢驗(yàn)；

6.5 水壓試驗(yàn)完成后采用噴鋁或覆蓋涂層的辦法對管板面進(jìn)行防腐，噴鋁或覆蓋涂層前，先對管板面（事先先將管頭用軟布條或橡膠封?。┻M(jìn)行噴砂除銹，除銹等級按GB8923-88《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》要求，達(dá)到Sa2.5級為合格；

6.6 換熱器折流板不做防腐處理，建議在設(shè)計(jì)厚度基礎(chǔ)上增加2mm的腐蝕余量；

6.7 定尺使用的換熱管，陶瓷反應(yīng)長度應(yīng)比使用長度長3-5‰（6000mm換熱管應(yīng)定尺在6018-6030mm之間）；

6.8  高鋁陶瓷金屬管的質(zhì)量檢查

     檢驗(yàn)室檢驗(yàn)或委托第三方檢驗(yàn)，檢驗(yàn)分四項(xiàng)指標(biāo)。       

                                                 i.              高鋁陶瓷涂層厚度

                                              ii.              高鋁陶瓷涂層的顯微硬度

                                          iii.              高鋁陶瓷涂層的鋁含量、硼含量、鈦含量（不同工藝含量也各不相同）

                                              iv.              表面合金化程度

 

 

 

 

 

從原始結(jié)構(gòu)上：

氧化鋁陶瓷的主要成分是Al2O3，Al2O3為白色松散的結(jié)晶粉末狀，粉末顆粒平均大小約40～70μm，每個顆粒是由許多粒徑106個小晶體組成的，為多孔聚集體。Al2O3這對防腐有這極其重要的意義和影響。

金屬發(fā)生腐蝕是由于金屬本身直接與環(huán)境中的腐蝕介質(zhì)發(fā)生接觸直接產(chǎn)生電化學(xué)或化學(xué)反應(yīng)，Al2O3的片狀組織結(jié)構(gòu)所形成的“迷宮”阻礙了“腐蝕通道”的形成，使腐蝕介質(zhì)很難進(jìn)入到被保護(hù)的金屬基體。

 

工業(yè)氧化鋁的晶型為γ- Al2O3，是低溫穩(wěn)定型，當(dāng)加熱到1050℃時，開始轉(zhuǎn)變?yōu)?alpha;- Al2O3并放出32.8J/mol的熱量，至1500℃接近完成，Al2O3為片狀或多面體，γ- Al2O3轉(zhuǎn)變?yōu)?alpha;- Al2O3有14.3%的體積收縮，為強(qiáng)化此過程，加入NH4Cl、AlF3等。

  從生成過程

Al2O3陶瓷的燒結(jié)就是高溫下的致密化過程，隨著溫度的上升和時間的延長，固體顆粒相互連接，晶粒長大，空隙和晶界漸趨減少，晶粒之間的結(jié)合力不斷增加。

 

燒結(jié)是一個不可逆過程，燒結(jié)后的陶瓷結(jié)構(gòu)將變?yōu)闊崃W(xué)更加穩(wěn)定的狀態(tài)。

 

不同于一般意義上的陶瓷生成過程

一般意義上的Al2O3陶瓷而言，必須燒結(jié)到1800℃以上。我采取低溫?zé)Y(jié)技術(shù)，引入填加劑TiO2、MnO等，即可促進(jìn)燒結(jié)，以降低了鋁陶瓷的反應(yīng)溫度。

 

化學(xué)性質(zhì)

純Al2O3熔點(diǎn)很高，2015～2050℃，既耐酸又耐堿，有著優(yōu)異的耐蝕性。

 

Al2O3陶瓷復(fù)合材料制備過程中的表面和界面問題

表面和界面是材料學(xué)中普遍存在的結(jié)構(gòu)組成單元，對材料的物理性能、化學(xué)性能及力學(xué)性能有重要影響。金屬材料發(fā)生腐蝕的過程也就是技術(shù)與環(huán)境發(fā)生物質(zhì)、能量的相互交換的過程，腐蝕的發(fā)生、發(fā)展過程都是通過表面與界面來進(jìn)行的。

 

金屬間化合物基體與增強(qiáng)相之間的潤濕性是決定防腐層優(yōu)劣的重要因素之一，研究表面，在1200℃以下，F(xiàn)e-Al金屬間化合物與氧化鋁陶瓷的相界面沒有化學(xué)反應(yīng)，具有良好的化學(xué)相容性，對于復(fù)合材料而言，希望基體-增強(qiáng)材料相之間有合宜的界面反應(yīng)發(fā)生，以獲得最佳的界面結(jié)合和力學(xué)結(jié)合，加入鋁（Al）和硼（B）可改善Fe-Al與Al2O3的界面潤濕性，使得Fe-Al合金與Al2O3發(fā)生了原子層次的交互作用。結(jié)合強(qiáng)度大大得到提高。