鍋爐受熱面耐高溫腐蝕的合金涂層及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種鍋爐受熱面的耐高溫腐蝕合金涂層及其制備方法，所述耐高溫腐蝕合金涂層包括NiCrAlY合金打底層和Incone1625/NiCr合金面層；所述制備方法包括步驟：(1)將Incone1625合金粉末與NiCr合金粉末按比例混合均勻，制得球狀復(fù)合合金粉末、烘干待用；(2)對基底表面進(jìn)行清潔、粗化處理；(3)采用熱噴涂技術(shù)于基底表面噴涂NiCrAlY合金粉末，形成打底層；(4)采用熱噴涂技術(shù)于所述打底層上噴涂所述球狀復(fù)合合金粉末，形成面層。(5)冷卻，即得所述耐高溫腐蝕的合金涂層。通過該方法制備的涂層，具有孔隙率低、各層結(jié)合緊密、表面均勻致密，抗高溫腐蝕性能好等特點(diǎn)，能延長鍋爐的使用壽命，節(jié)省成本。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
鍋爐受熱面耐高溫腐蝕的合金涂層及其制備方法
本專利技術(shù)涉及防腐涂層
，具體涉及一種鍋爐受熱面耐高溫腐蝕的合金涂層及其制備方法。
技術(shù)介紹
垃圾焚燒是目前垃圾處理的一種主要手段，但是垃圾成分非常復(fù)雜，有機(jī)物含量高，同時(shí)含有大量Cl、S和堿金屬等有害物質(zhì)，這些成分在高溫焚燒后會生成HCl氣體和NaCl、KCl等沉積鹽，導(dǎo)致鍋爐金屬受熱面腐蝕嚴(yán)重。高溫腐蝕導(dǎo)致事故發(fā)生率大大增加，限制了垃圾焚燒技術(shù)的推廣和發(fā)展。因此解決垃圾焚燒鍋爐高溫氯腐蝕的問題至關(guān)重要。金屬表面覆蓋保護(hù)性涂層是一種高溫氯腐蝕的有效保護(hù)方法，但是保護(hù)涂層的性能首先取決于合金本身的抗高溫腐蝕能力，其次取決于涂層與基體的結(jié)合能力及致密度，而涂層與基體的結(jié)合性能又取決于噴涂工藝和合金材料自身自熔性能。目前廣泛使用的熱噴涂材料為含較高鉻含量的鎳基合金。NiCr合金涂層中，美國研制的45CT抗腐蝕能力是碳鋼的60倍，平剝蝕速度小于0.0127mm/年，涂層的使用壽命達(dá)到10年以上，具有優(yōu)異的抗腐蝕性能，已被用為鍋爐管道高溫含硫氣氛中的耐蝕耐磨防護(hù)涂層，但是其價(jià)格較為貴，國內(nèi)垃圾焚燒電廠基本無法承擔(dān)，因而難以推廣。Inconel625合金(Ni-Cr-Mo-Nb)較其他合金更加優(yōu)異的防護(hù)性能，研究表明，Inconel625合金在很多介質(zhì)中都表現(xiàn)出極好的耐腐蝕性，具有很好的耐無機(jī)酸腐蝕性，如硫酸、鹽酸等，同時(shí)在氧化和還原環(huán)境中也具有耐堿和有機(jī)酸腐蝕的性能，特別是在氯化物介質(zhì)中具有出色的抗點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和侵蝕的性能。該合金表現(xiàn)出有效的抗氯離子還原性應(yīng)力腐蝕開裂，在靜態(tài)或循環(huán)環(huán)境中都具有抗碳化和氧化性。它是含氯高溫?zé)煔庵心芸煽抗ぷ鞯哪透邷馗g材料，從低溫到980℃高溫區(qū)間均具有良好的拉伸性能和疲勞性能。但利用Inconel625合金涂層致密度和封孔工藝需要改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決上述的技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種適合垃圾焚燒鍋爐受熱面耐高溫腐蝕的合金涂層及制備方法，所述的合金涂層具有優(yōu)異的耐高溫腐蝕性能，尤其適用于碳鋼及其他合金鋼鍋爐受熱面，可用于鍋爐、發(fā)動機(jī)燃燒室、燃?xì)鉁u輪等。本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：耐高溫腐蝕合金涂層，包括依次涂覆于基底上的打底層和面層，所述打底層為NiCrAlY合金涂層，所述面層為Incone1625/NiCr合金涂層。在其中一些實(shí)施例中，所述打底層的材料為平均粒徑25-55μm的球狀粉末NiCrAlY；所述面層的材料為Incone1625合金粉末與NiCr合金粉末按(60wt％-90wt％)：(10wt％-40wt％)混合均勻制得的球狀復(fù)合合金粉末，且所述球狀復(fù)合合金粉末的平均粒徑為25-55μm。在其中一些實(shí)施例中，所述打底層的厚度為90-110μm，所述面層的厚度為350-500μm。本專利技術(shù)的另一目的是提供上述耐高溫腐蝕合金涂層的制備方法。具體的技術(shù)方案如下：上述耐高溫腐蝕合金涂層的制備方法，包括以下步驟：(1)將Incone1625合金粉末與NiCr合金粉末按比例混合均勻，制得球狀復(fù)合合金粉末、烘干待用；(2)對基底表面進(jìn)行清潔、粗化處理；(3)采用熱噴涂技術(shù)于所述基底表面噴涂NiCrAlY合金粉末，形成打底層；(4)采用熱噴涂技術(shù)于所述打底層上噴涂所述球狀復(fù)合合金粉末，形成面層；(5)冷卻，即得所述耐高溫腐蝕的合金涂層。在其中一些實(shí)施例中，所述步驟(1)中的Inconel625合金粉末與NiCr合金粉末的比例為(60wt％-90wt％):(10wt％-40wt％)，所述球狀復(fù)合合金粉末的平均粒徑為25-55μm；所述NiCrAlY合金粉末為按質(zhì)量百分比的組成是Ni60-70％，Cr15-25％，Al10-15％，Y0.5-1.5％，所述NiCrAlY合金粉末平均粒徑25-55μm的球狀粉末。在其中一些實(shí)施例中，所述打底層的噴涂厚度為90-110μm；所述面層噴涂厚度為350-500μm。在其中一些實(shí)施例中，所述熱噴涂技術(shù)為超音速火焰噴涂技術(shù)。在其中一些實(shí)施例中，所述超音速火焰噴涂技術(shù)的工藝參數(shù)為：助燃?xì)怏w氧氣流量為1700～1750hcfh；燃料氣體煤油流量為6.0～6.5gph；載氣流量為21～25hcfh；送粉速度為55～65g/min；槍距是300-500mm；線速度是450-550mm/s；所述步驟(3)中噴涂打底層時(shí)噴涂次數(shù)為4-8次；所述步驟(4)中噴涂面層時(shí)噴涂次數(shù)為8-12次。在其中一些實(shí)施例中，步驟(2)中，所述對基底表面進(jìn)行清潔、粗化處理的步驟包括：先清除基底表面油污，再對基底表面進(jìn)行噴砂處理，除去基底表面氧化膜，粗化基底表面；所述噴砂處理的工藝參數(shù)為：噴砂粒度為40-50目，壓力為0.2-0.5MPa，噴砂角度為80-100°，噴砂距離50-70mm，噴砂時(shí)間為20-50s。在其中一些實(shí)施例中，對所述粗化處理后的基底進(jìn)行加熱，預(yù)熱后再進(jìn)行NiCrAlY合金粉末的噴涂，噴涂方法采用HVOF中性火焰噴涂。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)Incone1625/NiCr-NiCrAlY合金涂層的孔隙率低，表面均勻致密，涂層完整、連續(xù)，各層之間的結(jié)合緊密，抗高溫、耐腐蝕性能好，且兼?zhèn)淞硕喾N合金涂層的功能，能更好的解決垃圾焚燒爐受熱面高溫腐蝕和磨損的問題，延長垃圾焚燒爐的使用壽命，節(jié)省成本。(2)采用超音速火焰噴涂工藝制備合金涂層，可提高涂層的致密度和結(jié)合力，使其具備更優(yōu)異的耐高溫氯腐蝕和抗蝕性能。(3)簡化工藝的同時(shí)，提高了涂層的防護(hù)性能：在Inconel625合金中添加自熔NiCr合金，通過調(diào)控噴涂火焰性質(zhì)，使涂層在施工過程中實(shí)現(xiàn)自封孔效果，增強(qiáng)了涂層的致密度和硬度，同時(shí)由于Inconel625具有良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性，且具有很好的耐無機(jī)酸腐蝕性能等優(yōu)點(diǎn)，NiCr合金涂層具有良好的抗高溫沖蝕能力，可提高涂層的防護(hù)效果。(4)打底層NiCrAlY合金具有介于基片和防護(hù)涂層之間的熱膨脹系數(shù)，可以有效的實(shí)現(xiàn)熱膨脹系數(shù)的過渡，減小熱應(yīng)力對防護(hù)涂層帶來的危害；NiCrAlY合金打底層還可以提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，微量元素Y可以起到氧化物釘扎和細(xì)化晶粒的作用，從而改善涂層和打底層的粘附性；NiCrAlY合金本身具有良好的抗高溫氧化性能，NiCrAlY合金中的Al和Cr可形成致密的具有高溫穩(wěn)定性的Al2O3和Cr2O3氧化膜，能防止氧化腐蝕氣體的進(jìn)一步往里擴(kuò)散，降低打底層的氧化速率，提高其抗高溫氧化的能力，從而延長了涂層的壽命。附圖說明圖1是本專利技術(shù)一實(shí)施例鍋爐受熱面的耐高溫腐蝕合金涂層的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本專利技術(shù)一實(shí)施例中合金涂層表面的微觀形貌圖。圖3是本專利技術(shù)一實(shí)施例中合金涂層表面對應(yīng)的能譜圖。圖4是本專利技術(shù)一實(shí)施例中合金涂層截面的微觀形貌圖。圖5是本專利技術(shù)一實(shí)施例中合金涂層截面與Incone1625/NiCr合金面層對應(yīng)的能譜圖。圖6是本專利技術(shù)一實(shí)施例中合金涂層截面與NiCrAlY合金打底層對應(yīng)的能譜圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但本專利技術(shù)不局限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)施例鍋爐受熱面的耐高溫腐蝕合金涂層，從基底1依次向外為打底層2和面層3，所述打底層2為NiCrAlY合金涂層，所述面層3為Incone1625/NiCr合金涂層；所述打底本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
耐高溫腐蝕合金涂層，其特征在于，包括依次涂覆于基底上的打底層和面層，所述打底層為NiCrAlY合金涂層，所述面層為Incone1625/NiCr合金涂層。

【技術(shù)特征摘要】
1.耐高溫腐蝕合金涂層，其特征在于，包括依次涂覆于基底上的打底層和面層，所述打底層為NiCrAlY合金涂層，所述面層為Incone1625/NiCr合金涂層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫腐蝕合金涂層，其特征在于，所述打底層的材料為平均粒徑25-55μm的球狀NiCrAlY合金粉末；所述面層的材料為Incone1625合金粉末與NiCr合金粉末按(60wt％-90wt％)：(10wt％-40wt％)混合均勻制得的球狀復(fù)合合金粉末，且所述球狀復(fù)合合金粉末的平均粒徑為25-55μm。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一所述的耐高溫腐蝕合金涂層，其特征在于，所述打底層的厚度為90-110μm，所述面層的厚度為350-500μm。4.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的耐高溫腐蝕合金涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將Incone1625合金粉末與NiCr合金粉末按比例混合均勻，制得球狀復(fù)合合金粉末、烘干待用；(2)對基底表面進(jìn)行清潔、粗化處理；(3)采用熱噴涂技術(shù)于所述基底表面噴涂NiCrAlY合金粉末，形成打底層；(4)采用熱噴涂技術(shù)于所述打底層上噴涂所述球狀復(fù)合合金粉末，形成面層；(5)冷卻，即得所述耐高溫腐蝕的合金涂層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐高溫腐蝕合金涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中的Inconel625合金粉末與NiCr合金粉末的比例為(60wt％-90wt％):(10wt％-40wt％)，所述球狀復(fù)合合金粉末的平均粒徑為25-55μm；所述NiCrAlY合...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張雙紅，楊波，李茂東，倪進(jìn)飛，劉光明，翟偉，王志剛，
申請(專利權(quán))人：廣州特種承壓設(shè)備檢測研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44