CN103160827B - 一种余热锅炉受热面高温复合耐磨涂层及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种余热锅炉受热面高温复合耐磨涂层及其制作方法，在以合金钢板制成的基体表面喷涂有Ni‑Cr合金涂层；在Ni‑Cr合金涂层与基体之间涂有由纳米稀土钇和Ni‑Al粉制成的过渡层；在Ni‑Cr合金涂层外涂有由Cr3C2、稀土元素及有机树脂混合而成的封孔层，Ni‑Cr合金涂层的组份为65~70%Ni、30~35%Cr；其制作步骤为：a、将纳米稀土钇与Ni‑A1粉的高温自反应型耐磨涂料通过压力喷射方式喷涂至基体表面形成过渡层，并将其加热至450~530℃进行高温固化；b、将Ni‑Cr合金通过超音速电弧热喷涂的方式喷涂至过渡层上形成Ni‑Cr合金涂层；c、将Cr3C2、稀土元素及有机树脂的混合物喷涂至Ni‑Cr合金涂层上形成封孔层。本发明提高余热锅炉受热面的抗氧化、抗腐蚀、耐磨损性能，同时缩短余热锅炉检修周期。

Description

一种余热锅炉受热面高温复合耐磨涂层及其制作方法
技术领域
本发明涉及余热锅炉受热面的耐磨涂层，具体涉及一种余热锅炉受热面高温复合耐磨涂层及其制作方法。
背景技术
随着我国节能减排工作的不断深入，余热利用技术得到广泛应用，特别是在钢铁、化工、焦炭等行业，余热利用发电已经成为发展循环经济的关键技术。但是在这些行业中，大多数余热载体温度较高、含尘量较大，对余热锅炉受热面（特别是过热器）磨损严重，不但影响余热锅炉使用寿命，而且也威胁到余热锅炉的安全运行，同时增加了检修维护成本，所以提高余热锅炉受热面（特别是过热器，此处烟气温度在1100℃左右）在高温下的强度和耐磨性能，对于延长余热锅炉的使用寿命，提高余热锅炉运行的安全性致关重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种余热锅炉受热面高温复合耐磨涂层及其制作方法，它可使复合耐磨涂层附着在余热锅炉的高温受热面上，提高了余热锅炉高温受热面的抗氧化、抗腐蚀、耐磨损等性能。
本发明的目的是通过以下方式实现的：该余热锅炉受热面高温复合耐磨涂层，采用的技术方案在于：在以合金钢板制成的基体表面喷涂有Ni-Cr合金涂层，Ni-Cr合金涂层与基体之间设有过渡层，Ni-Cr合金涂层外设有封孔层，所述的过渡层由纳米稀土钇和Ni-Al粉制成；所述的封孔层由Cr3C2、稀土元素及有机树脂混合而成。
优选地，所述的Ni-Cr合金涂层的组份为65~70%Ni、30~35%Cr。
优选地，所述的过渡层Ni-Al粉的组份为80~85%Ni、15~20%Al。
优选地，所述的封孔层的组份为40~50%Cr3C2、25~30%稀土元素、25~30%有机树脂。
该余热锅炉受热面高温复合耐磨涂层的制作方法，由以下步骤构成：
a、将纳米稀土钇与Ni-A1粉的高温自反应型耐磨涂料通过压力喷射方式喷涂至基体表面形成过渡层，并将过渡层加热至450~530℃进行高温固化；
b、将Ni-Cr合金通过超音速电弧热喷涂的方式喷涂至过渡层上形成Ni-Cr合金涂层；
c、将Cr3C2、稀土元素及有机树脂的混合物喷涂至Ni-Cr合金涂层上形成封孔层。
本发明的有益效果是：该锅炉受热面耐高温防磨涂层及其制作方法，在以合金钢板制成的基体表面喷涂Ni-Cr合金涂层作为功能层，在Ni-Cr合金涂层与基体之间涂有由纳米稀土钇和Ni-Al粉制成过渡层，在Ni-Cr合金涂层外涂有由Cr3C2、稀土元素及有机树脂混合而成的封孔层，通过超音速电弧热喷技术使Ni-Cr合金涂层附着在余热锅炉高温受热面上，提高余热锅炉受热面的抗氧化、抗腐蚀、耐磨损等性能，同时可极大地缩短余热锅炉的检修周期，从而创造出更为可观的经济效益。本发明适用于烧结机余热锅炉、干熄焦余热锅炉、水泥窑余热锅炉、流化床锅炉、电站锅炉、转炉及电炉水冷烟道等高温受热面部分。
附图说明：
图1是本发明的示意图。
具体实施方式：
本发明所涉及的复合耐磨涂层由基体1上的过渡层2、Ni-Cr合金涂层3及耐高温的封孔层4，其制备过程为：
（1）、基体1与Ni-Cr合金涂层3间的过渡层2是一种添加有纳米稀土钇与Ni-A1粉的高温自反应型耐磨涂料，通过压力喷射方式喷涂至基体上，经500℃高温固化后，在其表面通过超音速电弧喷涂方式喷涂Ni-Cr合金涂层3。过渡层实现基体1与Ni-Cr合金涂层3的结合，这里Ni-A1粉在喷涂中所形成的氧化膜具有耐高温性和耐腐蚀性，在Ni-Cr合金涂层3与基体1间起到良好的过渡与保护作用，过渡层2中的纳米稀土钇对改善Ni-Cr合金氧化膜的粘附性，提高材料的抗高温氧化性能有比较显著的作用，含Cr热强钢氧化过程中纳米稀土钇作为形核点在其表面优先形成Cr2O3膜，对防护性Cr2O3钝化膜的形成具有催化作用，有助于提高Ni-Cr合金涂层3与基体1的结合强度。
（2）采用超音速电弧喷涂技术得到的Ni-Cr合金涂层3作为功能涂层，铬的加入可使穿过基体铁氧化皮的扩散提高，加入的铬在高温氧化时可生成Cr2O3膜，该膜组织致密，耐腐蚀性能极佳，起到高温保护作用。通过超音速电弧喷涂技术，提高了熔融Ni-Cr雾滴的溅射速度，从而提高涂层结合的机械强度。
（3）最外面的封闭材料即高温封孔层4，以含有适量的稀土元素的特制有机高温树脂来提高封孔层与功能涂层的结合强度, 用封孔层4来填补微孔和缺陷、强化Ni-Cr合金涂层3的防磨性能。
本发明通过适当的喷涂技术在喷涂时使各元素之间，以及这些元素与基体金属之间产生一系列反应，使涂层性能得到复合与叠加，使涂层具有高的结合强度、微观硬度、宏观硬度、耐磨性能及较小的空隙率。
实施例1
该余热锅炉受热面高温复合耐磨涂层，在以合金钢板制成的基体表面喷涂有Ni-Cr合金涂层，所述的Ni-Cr合金涂层的组份为68%Ni、32%Cr。Ni-Cr合金涂层与基体之间涂有由纳米稀土钇和Ni-Al粉制成的过渡层，所述的过渡层Ni-Al粉的组份为83%Ni、17%Al。Ni-Cr合金涂层外涂有由Cr3C2、稀土元素及有机树脂混合而成的封孔层，所述的封孔层的组份为45%Cr3C2、27%稀土元素、28%有机树脂。
该锅炉受热面耐高温防磨涂层的制作方法，由以下步骤构成：
a、将纳米稀土钇与Ni-A1粉的高温自反应型耐磨涂料通过压力喷射方式喷涂至基体表面形成过渡层，并将过渡层加热至500℃进行高温固化；
b、将Ni-Cr合金通过超音速电弧热喷涂的方式喷涂至过渡层上形成Ni-Cr合金涂层；
c、将Cr3C2、稀土元素及有机树脂的混合物喷涂至Ni-Cr合金涂层上形成封孔层。
实施例2
该余热锅炉受热面高温复合耐磨涂层，与实施例1不同的是，所述的Ni-Cr合金涂层的组份为65%Ni、35%Cr；所述的过渡层Ni-Al粉的组份为80%Ni、20%Al；所述的封孔层的组份为40%Cr3C2、30%稀土元素、30%有机树脂。
该锅炉受热面耐高温防磨涂层的制作方法主要是将纳米稀土钇与Ni-A1粉的高温自反应型耐磨涂料通过压力喷射方式喷涂至基体表面形成过渡层，并将过渡层加热至450℃进行高温固化，其余步骤与实施例1相同。
实施例3
该余热锅炉受热面高温复合耐磨涂层，与实施例1不同的是，所述的Ni-Cr合金涂层的组份为70%Ni、30%Cr；所述的过渡层Ni-Al粉的组份为85%Ni、15%Al；所述的封孔层的组份为50%Cr3C2、25%稀土元素、25%有机树脂。
该锅炉受热面耐高温防磨涂层的制作方法主要是将纳米稀土钇与Ni-A1粉的高温自反应型耐磨涂料通过压力喷射方式喷涂至基体表面形成过渡层，并将过渡层加热至530℃进行高温固化，其余步骤与实施例1相同。

Claims (2)

1.一种余热锅炉受热面高温复合耐磨涂层，其特征在于：在以合金钢板制成的基体表面喷涂有Ni-Cr合金涂层，Ni-Cr合金涂层与基体之间设有过渡层，Ni-Cr合金涂层外设有封孔层，所述的过渡层由纳米稀土钇和Ni-Al粉制成；所述的封孔层由Cr3C2、稀土元素及有机树脂混合而成；所述的Ni-Cr合金涂层的组份为65~70%Ni、30~35%Cr；所述的过渡层Ni-Al粉的组份为80~85%Ni、15~20%Al；所述的封孔层的组份为40~50%Cr3C2、25~30%稀土元素、25~30%有机树脂。
2.一种制作如权利要求1所述的锅炉受热面耐高温防磨涂层的方法，其特征在于由以下步骤构成：
a、将纳米稀土钇与Ni-A1粉的高温自反应型耐磨涂料通过压力喷射方式喷涂至基体表面形成过渡层，并将过渡层加热至450~530℃进行高温固化；
b、将Ni-Cr合金通过超音速电弧热喷涂的方式喷涂至过渡层上形成Ni-Cr合金涂层；
c、将Cr3C2、稀土元素及有机树脂的混合物喷涂至Ni-Cr合金涂层上形成封孔层。
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