專利名稱：車載scr封裝用鐵素體不銹鋼的耐腐蝕鈍化處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種車載SCR封裝用鐵素體不銹鋼的耐腐蝕鈍化 處理工藝，該技術(shù)應(yīng)用到汽車尾氣的后處理行業(yè)。
背景技術(shù)：
未來幾年內(nèi)，全球的汽車生產(chǎn)商，特別是美國和歐洲關(guān)于汽車氮
氧化物NOx和微粒PM的排放達(dá)標(biāo)方面將強(qiáng)制性地實(shí)施一些更嚴(yán)厲 的規(guī)格，例如，歐5和歐6排放標(biāo)準(zhǔn)。
在排放法規(guī)的壓力下， 一方面國外的車用重負(fù)荷柴油機(jī)正不斷進(jìn) 行技術(shù)升級(jí)和改進(jìn)，另一方面，選擇恰當(dāng)?shù)暮筇幚砑夹g(shù)策略和裝備， 例如，SCR (Selective Catalytic Reduction)催化轉(zhuǎn)化還原技術(shù)，DPF
(Diesel Particulate Filter)顆粒捕捉器，DOC (Diesel Oxidation Catalyst)氧化型催化器等。SCR技術(shù)的本質(zhì)是利用尿素在高溫下分解出NH3，作為還原劑的 NH3和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的NOx在催化劑和溫度的綜合作用下進(jìn)行反應(yīng)， 理想工況下生成無毒的N2和HbO，從而達(dá)到凈化的目的。
SCR技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如，可以在排氣溫度250 55(fC的范 圍內(nèi)具有50 85Q/。的N(X去除效率，并能有效降低PM的排放水平； SCR能輕松滿足歐4和歐5水平，也具有達(dá)到歐6水平的潛力；目前達(dá) 到歐4的SCR技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油耗可降低3 6%; SCR催化劑不含
4有貴金屬，比成本相對(duì)較低；SCR^車用燃油的質(zhì)量，特別是硫含量 不敏感?；谝陨戏治觯琒CR后處理技術(shù)也最適合中國的車輛狀況和 車用燃油狀況。
如果2008年在中國推廣應(yīng)用車載SCR后處理技術(shù)，必須解決好 尿素還原劑的社會(huì)供應(yīng)、尿素還原劑的劑量控制、尿素還原劑的霧化 噴射、SCR催化劑、氨氣泄露量、SCR系統(tǒng)封裝所用不銹鋼材料選 擇和性價(jià)比優(yōu)化等至關(guān)重要的技術(shù)難點(diǎn)。
上述難點(diǎn)中，系統(tǒng)封裝所用不銹鋼材料的零件，從發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣 制動(dòng)閥開始到消音器尾管之間的零件，包括法蘭(4~6個(gè))、排氣 直管(2段)、尿素還原劑噴嘴組件(1套)、尿素還原劑混合分散單 元(l套)、排氣彎管(2段)、排氣撓性管(l段)、尿素還原劑輸送 鋼管(1套)、排氣管路和SCR箱體的連接件(1套)、SCR催化劑的 箱體(3部分)、SCR催化劑的箱體中間支撐隔板(2部分)、SCR催 化劑的殼體(4部分)、SCR催化劑的載體(4部分)、排氣消音器尾 管(1部分)、螺栓和螺母若干，等部件。推算系統(tǒng)封裝所用不銹鋼 材料的價(jià)格在每輛車中成本為3000-6000元。系統(tǒng)封裝所用不銹鋼材 料不僅對(duì)車輛成本影響顯著，而且面臨著尿素還原劑溶液在高溫下不 完全分解所產(chǎn)生的化學(xué)腐蝕以及發(fā)動(dòng)機(jī)排氣氣氛冷凝物的高溫化學(xué) 腐蝕問題。腐蝕可以使SCR系統(tǒng)失效，最終導(dǎo)致車輛故障和索賠的 發(fā)生。
對(duì)國內(nèi)市場的幾種常用不銹鋼材料，例如，奧氏體的SUS309和 SUS304，鐵素體的441，分別進(jìn)行尿素還原劑溶液的常規(guī)化學(xué)腐蝕、尿素還原劑溶液高溫高壓水熱化學(xué)腐蝕試驗(yàn)以及模仿排氣管中冷凝
介質(zhì)的腐蝕試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，即使對(duì)最高檔和昂貴的奧氏體的SUS309不 銹鋼也不能完全滿足車載SCR系統(tǒng)封裝后的耐化學(xué)腐蝕要求。
如何解決車載SCR系統(tǒng)封裝材料耐化學(xué)腐蝕的問題成為制約 SCR技術(shù)在我國推廣應(yīng)用的一個(gè)障礙。在反復(fù)實(shí)踐和研究中發(fā)現(xiàn)，一 種車載SCR系統(tǒng)封裝的鐵素體不銹鋼材料的表面耐腐蝕鈍化處理工 藝，是解決這一問題的有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種車載SCR封裝用鐵素體不銹鋼的耐 腐蝕鈍化處理工藝，其是采用一種化學(xué)溶液，在特定的工藝條件下， 使鐵素體不銹鋼材料的表面上的鐵的元素被Al和Cr置換掉，生成耐 多種工況下的化學(xué)腐蝕。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種車載SCR封裝用鐵素體 不銹鋼的耐腐蝕鈍化處理工藝，其特征在于將鐵素體不銹鋼材料置 于如下的化學(xué)處理液中進(jìn)行耐腐蝕的表面化學(xué)鈍化處理，其化學(xué)處理 液為磷酸4~10份、硝酸0~0.1份、乙酸0.5~1份、含量為50%wt 的磷酸二氫鋁4 6份、硝酸鉻0.05 0.1份、硝酸鋅0~0.01份、其余 重量為蒸餾水；具體的處理過程為
a) 稱蒸餾水于耐腐蝕的容器中，加熱到50 70。C，放入磷酸4 10 份、硝酸0 0.1份、乙酸0.5 1份，攪拌均勻；
b) 把含量為50%wt的磷酸二氫鋁4 6份加入到a)中，攪拌至完 全溶解；c) 把硝酸鉻0.05-0.1份和硝酸鋅0~0.01份加入到b)中，攪拌至 完全溶解；加熱使液體的溫度達(dá)到90 95。C;
d) 把待處理的鐵素體不銹鋼材料首先進(jìn)行脫脂處理，然后放入 配制好的溫度為90~95°C的鈍化處理液c)中，保持10 15min;
e) 從鈍化液c)中取出完成鈍化的鐵素體不銹鋼材料，蒸餾水洗， 晾干。
所述的鈍化處理工藝僅適用于對(duì)鐵素體不銹鋼材料的表面耐化 學(xué)腐蝕的鈍化處理。
所述的表面耐化學(xué)腐蝕的鈍化處理的鐵素體不銹鋼材料是指車 載SCR系統(tǒng)封裝的鐵素體不銹鋼材料，應(yīng)用于包括從發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣 制動(dòng)閥開始到消音器尾管之間的零件，即法蘭、排氣直管、尿素還原 劑噴嘴組件、尿素還原劑混合分散單元、排氣彎管、排氣撓性管、尿 素還原劑輸送鋼管、排氣管路和SCR箱體的連接件、SCR催化劑的 箱體、SCR催化劑的箱體中間支撐隔板、SCR催化劑的殼體、SCR 催化劑的載體、排氣消音器尾管、螺栓和螺母部件。
本發(fā)明的積極效果在于可以選用國產(chǎn)的價(jià)格低廉，但綜合性能 很好鐵素體不銹鋼，實(shí)施耐化學(xué)腐蝕的鈍化處理工藝，可以應(yīng)用于 2008年以后的車載的SCR系統(tǒng)，提高壽命，降低成本，具有顯著經(jīng) 濟(jì)效益和社會(huì)效益，意義重大；本發(fā)明所用的鉻鹽，添加量少，而且 是二價(jià)鉻化合物，沒有環(huán)保危害。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1存在較高的腐蝕和失效問 題。對(duì)twc系統(tǒng)腐蝕冷凝物進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示含nh/、 C032—、 po43—、 so42'、 Cl—、 ncv、有機(jī)酸等腐蝕性強(qiáng)的冷凝物。
按表l的比例配制腐蝕介質(zhì)，分別加入水熱反應(yīng)容器中，放入幾 種不銹鋼金屬試片，保留反應(yīng)容器50%的容積空間，封閉反應(yīng)器，放 入恒溫箱中，在溫度80'C下，反應(yīng)容器內(nèi)部的溫度可以達(dá)到10(TC以 上，為氣液混合物。試驗(yàn)中所配置的模擬冷凝物的腐蝕介質(zhì)的成分如 表1所示。
表1模擬冷凝物的腐蝕介質(zhì)的成分
腐蝕介質(zhì) 離子種類*co32-so42-crno/po, hnco hcooh
濃度/ppm22050010050200— — 200
*注所有的化合物都以銨鹽的形式加入，氨水調(diào)節(jié)pH為8.5
在模擬排氣系統(tǒng)中冷凝物氣液腐蝕試驗(yàn)中，采用奧氏體SUS309、 奧氏體SUS304和鐵素體441三種不銹鋼材料，在80。C的條件下共進(jìn)行 72h，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。
表2三種不銹鋼材料在模擬排氣系統(tǒng)中氣液腐蝕試驗(yàn)中的失重變化
序材料類型不同試驗(yàn)條件下的樣板失重/%
/80。C/72h
1鐵素體44121.2
2奧氏體SUS30419.93奧氏體SUS309 1.3
從表2的結(jié)果可以看出，三種不銹鋼材料在模擬排氣冷凝物的氣 液腐蝕試驗(yàn)中均產(chǎn)生了腐蝕和失重變化，其中，而價(jià)格最高的SUS 309 的失重變化最小，價(jià)格較高的SUS304失重變化較小，價(jià)格最便宜的 鐵素體不銹鋼441的失重變化最大。
實(shí)施例2
a) 稱蒸餾水于耐腐蝕的容器中，加熱到50°C，放入磷酸4份、 硝酸0.05份、乙酸0.5份，攪拌均勻；
b) 把含量為50%wt的磷酸二氫鋁4份加入到a)中，攪拌至完全 溶解；
c) 把硝酸鉻0.05份和硝酸鋅0.005份加入到b)中，攪拌至完全 溶解；加熱使液體的溫度達(dá)到90。C;
將市售國產(chǎn)的鐵素體不銹鋼材料，即厚度為1.5mm鋼板，首先 進(jìn)行脫脂處理，然后放入配制好的溫度為90°C的鈍化處理液c)中， 保持12min。從鈍化液c)中取出完成鈍化的鐵素體不銹鋼材料，蒸餾 水水洗，晾干，完成對(duì)鐵素體不銹鋼材料的表面耐化學(xué)腐蝕的鈍化處 理。
按實(shí)施例l之表l的比例配置冷凝物腐蝕介質(zhì)，并按實(shí)施例l中試 驗(yàn)條件對(duì)完成鈍化處理后的鐵素體不銹鋼材料進(jìn)行耐腐蝕試驗(yàn)，結(jié)果 如表3所示。
序 材料類型 不同試驗(yàn)條件下的樣板失重/%
/80。C/72h對(duì)鐵素體不銹鋼441的樣板先進(jìn)行脫脂，晾干。 鈍化處理液體按以下比例如下磷酸6份、硝酸0.1份、乙酸0.5 份、50Q/。wt的磷酸二氫鋁6份、硝酸鉻0.1份、硝酸鋅0.01份，其余重 量為蒸餾水，加熱、攪拌、溶解，完成配制。鐵素體不銹鋼441樣板 在上述的鈍化溶液中浸泡鈍化，95'C下為10min,按實(shí)施例l之表l的 比例配置冷凝物腐蝕介質(zhì)，并按實(shí)施例l中試驗(yàn)條件對(duì)完成鈍化處理 后的鐵素體不銹鋼材料進(jìn)行耐腐蝕試驗(yàn)，結(jié)果如表4所示。
表4鐵素體不銹鋼441鈍化后的耐腐蝕試驗(yàn)結(jié)果
材料類型 不同試驗(yàn)條件下的樣板失重/。/。/8(TC
尿素水熱試驗(yàn) 排氣冷凝介質(zhì)水熱試驗(yàn) 72h120h168h 72h 鐵素體不銹鋼441 00 0 0
從表4的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，經(jīng)過鈍化處理后的鐵素體不銹鋼 441的尿素水熱腐蝕試驗(yàn)和排氣冷凝介質(zhì)水熱腐蝕試驗(yàn)后，所有的試 驗(yàn)后的樣板的失重為0，均表現(xiàn)出滿意的耐腐蝕性能。
10
權(quán)利要求
1、一種車載SCR封裝用鐵素體不銹鋼的耐腐蝕鈍化處理工藝，其特征在于將鐵素體不銹鋼材料置于如下的化學(xué)處理液中進(jìn)行耐腐蝕的表面化學(xué)鈍化處理，其化學(xué)處理液為磷酸4～10份、硝酸0～0.1份、乙酸0.5～1份、含量為50％wt的磷酸二氫鋁4～6份、硝酸鉻0.05～0.1份、硝酸鋅0～0.01份、其余重量為蒸餾水；具體的處理過程為a)稱蒸餾水于耐腐蝕的容器中，加熱到50～70℃，放入磷酸4～10份、硝酸0～0.1份、乙酸0.5～1份，攪拌均勻；b)把含量為50％wt的磷酸二氫鋁4～6份加入到a)中，攪拌至完全溶解；c)把硝酸鉻0.05～0.1份和硝酸鋅0～0.01份加入到b)中，攪拌至完全溶解；加熱使液體的溫度達(dá)到90～95℃；d)把待處理的鐵素體不銹鋼材料首先進(jìn)行脫脂處理，然后放入配制好的溫度為90～95℃的鈍化處理液c)中，保持10～15min；e)從鈍化液c)中取出完成鈍化的鐵素體不銹鋼材料，蒸餾水洗，晾干。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載SCR封裝用鐵素體不銹鋼的 耐腐蝕鈍化處理工藝，其特征在于所述的鈍化處理工藝僅適用于對(duì)鐵 素體不銹鋼材料的表面耐化學(xué)腐蝕的鈍化處理。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載SCR封裝用鐵素體不銹鋼的 耐腐蝕鈍化處理工藝，其特征在于所述的表面耐化學(xué)腐蝕的鈍化處理的鐵素體不銹鋼材料是指車載SCR系統(tǒng)封裝的鐵素體不銹鋼材料， 應(yīng)用于包括從發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣制動(dòng)閥開始到消音器尾管之間的零件，即 法蘭、排氣直管、尿素還原劑噴嘴組件、尿素還原劑混合分散單元、 排氣彎管、排氣撓性管、尿素還原劑輸送鋼管、排氣管路和SCR箱 體的連接件、SCR催化劑的箱體、SCR催化劑的箱體中間支撐隔板、 SCR催化劑的殼體、SCR催化劑的載體、排氣消音器尾管、螺栓和 螺母部件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車載SCR封裝用鐵素體不銹鋼的耐腐蝕鈍化處理工藝，其是對(duì)市售的鐵素體不銹鋼材料在鈍化處理液中進(jìn)行表面處理，其化學(xué)處理液為磷酸4～10份、硝酸0～0.1份、乙酸0.5～1份、含量為50％wt的磷酸二氫鋁4～6份、硝酸鉻0.05～0.1份、硝酸鋅0～0.01份、其余重量為蒸餾水；能顯著提高其耐車載SCR系統(tǒng)所用的尿素還原劑溶液的高溫化學(xué)腐蝕性能，也具有更好的耐排氣腐蝕氣氛的高溫化學(xué)腐蝕的特性，應(yīng)用于車載SCR系統(tǒng)后，降低系統(tǒng)的材料成本，延長系統(tǒng)的使用壽命。經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益巨大。
文檔編號(hào)C23C22/07GK101634022SQ20081005103
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2008年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月24日
發(fā)明者琦 夏, 張克金, 張苡銘, 潘艷春 申請(qǐng)人:中國第一汽車集團(tuán)公司;溫州市億達(dá)環(huán)保技術(shù)有限公司