Page 80 - 《精细化工》2020年第1期

第 37 卷第 1 期 精 细 化 工 Vol.37, No.1
202 0 年 1 月 FINE CHEMICALS Jan. 2020

功能材料
换热器表面复合涂层的制备及耐腐蚀与导热性能

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聂晟楠，吴俐俊 ，柳盈含，张 浩
（同济大学 机械与能源工程学院，上海 201804）

摘要：为了提升换热器表面耐腐蚀性且不影响换热器的换热效果，以石墨烯、石墨粉末、环氧树脂等为原料，
制备了应用于换热器表面的耐腐蚀高导热石墨烯复合涂层。对涂层进行了硫酸腐蚀、导热、结合强度实验，结
果表明：涂层的耐腐蚀性能随石墨烯含量的增加而提升，当石墨烯质量分数达到 0.06%时，涂层的腐蚀速率达
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最低值 0.2338 mg/(cm ·h)，其耐腐蚀性能远强于 304 不锈钢的 1.500 mg/(cm ·h)；涂层的导热性能随石墨粉含量
的增加而提升，且当石墨粉质量分数为 8%时达到最大值 35.848 W/(m·K)；涂层的结合强度达到 ASTM 等级 5B。
关键词：换热器表面耐腐蚀；石墨烯；高导热；涂层；功能材料
中图分类号：TQ630.7 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2020) 01-0066-06

Preparation, corrosion resistance and thermal conductivity of
graphene composite coating on the surface of heat exchanger

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Nie Shengnan, Wu Lijun , Liu Yinghan, Zhang Hao
（School of Mechanical Engineering, Tongji University, Shanghai 201804, China）

Abstract: In order to improve the surface corrosion resistance of heat exchanger without affecting its heat
transfer efficiency, graphene, graphite powder, epoxy resin, and other materials were used to prepare a
composite coating for high thermal conductivity and anti-corrosion on the surface of heat exchanger. After
sulfuric acid corrosion test, heat conduction test, and bonding strength test, it was found that the anti-
corrosion of the coating increased with the increase of graphene content. The corrosion rate of the prepared
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coating reached a minimum value of 0.2338 mg/(cm ·h) when the mass fraction of graphene was 0.06%,
and its corrosion resistance was much stronger than that of 304 stainless steel with a value of
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1.500 mg/(cm ·h). Its thermal conductivity increased with the increase of graphite powder content, and
reached a maximum value of 35.848 W/(m·K) when the mass fraction of graphite powder was 8%. The
bonding strength of the coating was up to ASTM grade 5B.
Key words: anti-corrosion of surface of heat exchanger; graphene; high thermal conductivity; coating;
functional materials

换热器是化工行业生产中应用广泛的热交换装 瓷涂层虽然耐腐蚀，但是导热系数低影响换热，且
置，但换热器在实际应用中普遍面临严重的腐蚀问 线膨胀系数小，容易发生瓷崩；高合金基材则成本
题。以省煤器 [1-2] 为例，烟气中的 SO 2 、SO 3 等硫化 太高，大量运用在生产装置上不现实。因此，迫切
物在低于露点温度时产生的硫酸会对省煤器表面产 需要研究一种新型表面复合涂层，能同时满足换热
生腐蚀，危害极大。对于这些问题，目前主要采取 器表面耐腐蚀与高导热等性能要求。
定期人工翻排检修 [3-4] 、涂覆陶瓷涂层或采用高合金 单纯的树脂涂层一般无法满足防护涂层耐腐
基材等措施应对，虽然一定程度上可以解决腐蚀问 蚀、高导热等性能的要求，利用其他无机材料和树
题，但人工检修工作量大，严重影响正常生产；陶 脂混合成的复合树脂涂层可以有效解决这一问题。

收稿日期：2019-04-28; 定用日期：2019-07-18; DOI: 10.13550/j.jxhg.20190372
基金项目：国家自然科学基金（51574179）
作者简介：聂晟楠（1997—），男，硕士生，E-mail：2283591867@qq.com。联系人：吴俐俊（1965—），男，教授，E-mail：
ljwu@tongji.edu.cn。