CN110592519A - 一种锅炉用耐高温材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锅炉用耐高温材料的制备方法，具体涉及耐高温材料领域，其中所使用的原料（按重量份数计）包括：镍40‑60份、铬8‑14份、钴5‑8份、立方氮化硼12‑14份、纳米陶瓷纤维2‑3份、氧化锆纤维2‑3份、改性可膨胀石墨12‑14份、反射涂层2‑3份、固体润滑剂2‑3份、陶瓷粘接剂4‑6份；制备方法为：S1、原料初加工；S2、混料；S3、基底处理；S4、初次喷涂加工；S5、二次喷涂加工；S6、冷却。本发明通过采用热喷涂技术和蚀刻工艺结合的加工技术，分别将涂料进行两次喷涂，并且每次喷涂后都进行冷却、蜂窝状纹理处理，配合具备抗开裂和抗脱落效果的纳米陶瓷纤维、氧化锆纤维使用，使锅炉涂层强度更高，更加不容易脱落以及开裂。
Description
技术领域
本发明涉及耐高温材料技术领域，更具体地说，本发明涉及一种锅炉用耐高温材料的制备方法。
背景技术
锅炉的主要工作原理是一种利用燃料燃烧后释放的热能或工业生产中的余热传递给容器内的水，使水达到所需要的温度或一定压力蒸汽的热力设备，具有燃料适应性强、燃烧效率高等优点，但是由于设备设计、制造、安装以及操作技术等多方面的原因，锅炉在实际运行中会存在炉体表面受热磨损等问题，它伴随着整个燃烧和传热过程。在燃料燃烧时，燃料颗粒由于重力的作用在燃烧室内不停地进行流动，都会使炉体的表面受热磨损严重，同时燃料颗粒在炉体面上的冲刷角度和方向也存在一定的不均匀性，从而导致炉体不仅底端受热磨损严重，而且炉体侧壁也均存在一定程度的受热磨损。
在现有技术中，锅炉表面的耐热处理一般是在炉体表面涂覆耐高温涂层，锅炉内壁表面和外壁表面涂覆的耐高温涂层分别在燃料颗粒的冲刷作用下以及内部长期与加工物品碰撞等情况下容易剥落失效，当内外壁涂层剥落或是损坏时，要么可以重新涂覆涂层，但是费时费力，延误工期，而且影响锅炉的工作效率，要么就是直接更换锅炉，导致成本投入大。
因此，为了解决上述存在的问题，亟需发明一种能够直接涂覆在锅炉内外壁上的高温材料以及高温材料的制备方法，来解决上述技术问题。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种锅炉用耐高温材料的制备方法，通过采用热喷涂技术和蚀刻工艺结合的加工技术，分别将涂料进行两次喷涂，并且每次喷涂后都进行冷却、蜂窝状纹理处理，配合具备抗开裂和抗脱落效果的纳米陶瓷纤维、氧化锆纤维使用，使锅炉涂层强度更高，更加不容易脱落以及开裂。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种锅炉用耐高温材料的制备方法，其中所使用的原料（按重量份数计）包括：镍40-60份、铬8-14份、钴5-8份、立方氮化硼12-14份、纳米陶瓷纤维2-3份、氧化锆纤维2-3份、改性可膨胀石墨12-14份、反射涂层2-3份、固体润滑剂2-3份、陶瓷粘接剂4-6份。
在一个优选地实施方式中，所述反射涂层具体为白色反射涂层XZ-T003。
在一个优选地实施方式中，所述固体润滑剂具体为二硫化钼。
本发明还提供了一种锅炉用耐高温材料的制备方法，具体加工步骤如下：
S1、原料初加工：将镍、铬、钴、立方氮化硼、改性可膨胀石墨和固体润滑剂按比例加入到搅拌罐中，得到基础混合物料，然后再将此基础混合物料加入球磨机中进行研磨，得到基础粉末颗粒，备用；
S2、混料：将步骤S1中得到的基础粉末颗粒与纳米陶瓷纤维、氧化锆纤维、反射涂层和陶瓷粘接剂均匀混合，得到喷涂粉末成品；
S3、基底处理，对锅炉基底表面进行清洁，清洁后，采用蚀刻工艺将基板内外壁加工成带有蜂窝状纹理的表面，然后清理冷却；
S4、初次喷涂加工：采用热喷涂技术于步骤S3得到的带有蜂窝状纹理的基底表面喷涂步骤S2中制备的喷涂粉末，形成打底层，冷却至常温；
S5、二次喷涂加工：采用蚀刻工艺再次将基板内外壁的涂层上加工成带有蜂窝状纹理的涂层表面，接着继续采用热喷涂技术在带有此蜂窝状纹理的涂层表面喷涂粉末，形成面层；
S6、冷却：步骤S5中得到的锅炉面层自然冷却，即得耐高温的锅炉内外壁涂层。
在一个优选地实施方式中，所述步骤S1中，基础原料的搅拌线速度为1-5m/s，搅拌时间为20-30min。
在一个优选地实施方式中，所述步骤S2中，喷涂粉末成品加工的搅拌线速度为5-6m/s，搅拌时间为10-20min。
在一个优选地实施方式中，所述步骤S4和步骤S5中两次蚀刻工艺时，蜂窝状纹理交错设置。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明通过采用镍、铬、钴、立方氮化硼、纳米陶瓷纤维、氧化锆纤维、改性可膨胀石墨、反射涂层、固体润滑剂和陶瓷粘接剂作为涂层的原料，镍、铬、钴、立方氮化硼的添加，使涂料具备很好的耐高温效果以及具备更高的强度，通过利用改性可膨胀石墨受热膨胀的特性，配合纳米陶瓷纤维、氧化锆纤维使用，能够使纤维与其他原料穿插设置，增强整个涂层的强度和抗开裂和抗脱落效果；通过反射涂层的添加，大大增强了短波红外线的热效应，能够有效增加锅炉使用时的热能利用率；通过陶瓷粘接剂与蜂窝处理工艺配合使用，以及配合改性可膨胀石墨、纳米陶瓷纤维和氧化锆纤维，能够使整个涂层强度更高，抗开裂和抗脱落效果更强；
2、本发明采用热喷涂技术和蚀刻工艺结合的加工技术，分别将涂料进行两次喷涂，并且每次喷涂后都进行冷却、蜂窝状纹理处理，配合具备抗开裂和抗脱落效果的纳米陶瓷纤维、氧化锆纤维使用，使锅炉涂层强度更高，更加不容易脱落以及开裂。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提供了一种锅炉用耐高温材料的制备方法，其中所使用的原料（按重量份数计）包括：镍40-60份、铬8-14份、钴5-8份、立方氮化硼12-14份、纳米陶瓷纤维2-3份、氧化锆纤维2-3份、改性可膨胀石墨12-14份、反射涂层2-3份、固体润滑剂2-3份、陶瓷粘接剂4-6份；
所述反射涂层具体为白色反射涂层XZ-T003；
所述固体润滑剂具体为二硫化钼；
而具体到本实施例中，其中所使用的原料（按重量份数计）包括：镍40份、铬14份、钴5份、立方氮化硼14份、纳米陶瓷纤维2份、氧化锆纤维3份、改性可膨胀石墨12份、反射涂层3份、固体润滑剂2份、陶瓷粘接剂6份。
一种锅炉用耐高温材料的制备方法，具体加工步骤如下：
S1、原料初加工：将镍、铬、钴、立方氮化硼、改性可膨胀石墨和固体润滑剂按比例加入到搅拌罐中，搅拌线速度为1m/s，搅拌时间为20min，得到基础混合物料，然后再将此基础混合物料加入球磨机中进行研磨，得到基础粉末颗粒，备用；
S2、混料：将步骤S1中得到的基础粉末颗粒与纳米陶瓷纤维、氧化锆纤维、反射涂层和陶瓷粘接剂均匀混合，搅拌线速度为5m/s，搅拌时间为10min，得到喷涂粉末成品；
S3、基底处理，对锅炉基底表面进行清洁，清洁后，采用蚀刻工艺将基板内外壁加工成带有蜂窝状纹理的表面，然后清理冷却；
S4、初次喷涂加工：采用热喷涂技术于步骤S3得到的带有蜂窝状纹理的基底表面喷涂步骤S2中制备的喷涂粉末，形成打底层，冷却至常温；
S5、二次喷涂加工：采用蚀刻工艺再次将基板内外壁的涂层上加工成带有蜂窝状纹理的涂层表面，接着继续采用热喷涂技术在带有此蜂窝状纹理的涂层表面喷涂粉末，形成面层，且步骤S4和本步骤中两次蚀刻工艺时，蜂窝状纹理交错设置；
S6、冷却：步骤S5中得到的锅炉面层自然冷却，即得耐高温的锅炉内外壁涂层。
实施例2：
本发明提供了一种锅炉用耐高温材料的制备方法，其中所使用的原料（按重量份数计）包括：镍40-60份、铬8-14份、钴5-8份、立方氮化硼12-14份、纳米陶瓷纤维2-3份、氧化锆纤维2-3份、改性可膨胀石墨12-14份、反射涂层2-3份、固体润滑剂2-3份、陶瓷粘接剂4-6份；
所述反射涂层具体为白色反射涂层XZ-T003；
所述固体润滑剂具体为二硫化钼；
而具体到本实施例中，其中所使用的原料（按重量份数计）包括：镍50份、铬11份、钴7份、立方氮化硼13份、纳米陶瓷纤维2.5份、氧化锆纤维2.5份、改性可膨胀石墨13份、反射涂层2.5份、固体润滑剂2.5份、陶瓷粘接剂5份。
一种锅炉用耐高温材料的制备方法，具体加工步骤如下：
S1、原料初加工：将镍、铬、钴、立方氮化硼、改性可膨胀石墨和固体润滑剂按比例加入到搅拌罐中，搅拌线速度为3m/s，搅拌时间为25min，得到基础混合物料，然后再将此基础混合物料加入球磨机中进行研磨，得到基础粉末颗粒，备用；
S2、混料：将步骤S1中得到的基础粉末颗粒与纳米陶瓷纤维、氧化锆纤维、反射涂层和陶瓷粘接剂均匀混合，搅拌线速度为5.5m/s，搅拌时间为15min，得到喷涂粉末成品；
S3、基底处理，对锅炉基底表面进行清洁，清洁后，采用蚀刻工艺将基板内外壁加工成带有蜂窝状纹理的表面，然后清理冷却；
S4、初次喷涂加工：采用热喷涂技术于步骤S3得到的带有蜂窝状纹理的基底表面喷涂步骤S2中制备的喷涂粉末，形成打底层，冷却至常温；
S5、二次喷涂加工：采用蚀刻工艺再次将基板内外壁的涂层上加工成带有蜂窝状纹理的涂层表面，接着继续采用热喷涂技术在带有此蜂窝状纹理的涂层表面喷涂粉末，形成面层，且步骤S4和本步骤中两次蚀刻工艺时，蜂窝状纹理交错设置；
S6、冷却：步骤S5中得到的锅炉面层自然冷却，即得耐高温的锅炉内外壁涂层。
实施例3：
本发明提供了一种锅炉用耐高温材料的制备方法，其中所使用的原料（按重量份数计）包括：镍40-60份、铬8-14份、钴5-8份、立方氮化硼12-14份、纳米陶瓷纤维2-3份、氧化锆纤维2-3份、改性可膨胀石墨12-14份、反射涂层2-3份、固体润滑剂2-3份、陶瓷粘接剂4-6份；
所述反射涂层具体为白色反射涂层XZ-T003；
所述固体润滑剂具体为二硫化钼；
而具体到本实施例中，其中所使用的原料（按重量份数计）包括：镍60份、铬8份、钴8份、立方氮化硼12份、纳米陶瓷纤维3份、氧化锆纤维2份、改性可膨胀石墨14份、反射涂层2份、固体润滑剂3份、陶瓷粘接剂4份。
一种锅炉用耐高温材料的制备方法，具体加工步骤如下：
S1、原料初加工：将镍、铬、钴、立方氮化硼、改性可膨胀石墨和固体润滑剂按比例加入到搅拌罐中，搅拌线速度为5m/s，搅拌时间为30min，得到基础混合物料，然后再将此基础混合物料加入球磨机中进行研磨，得到基础粉末颗粒，备用；
S2、混料：将步骤S1中得到的基础粉末颗粒与纳米陶瓷纤维、氧化锆纤维、反射涂层和陶瓷粘接剂均匀混合，搅拌线速度为6m/s，搅拌时间为20min，得到喷涂粉末成品；
S3、基底处理，对锅炉基底表面进行清洁，清洁后，采用蚀刻工艺将基板内外壁加工成带有蜂窝状纹理的表面，然后清理冷却；
S4、初次喷涂加工：采用热喷涂技术于步骤S3得到的带有蜂窝状纹理的基底表面喷涂步骤S2中制备的喷涂粉末，形成打底层，冷却至常温；
S5、二次喷涂加工：采用蚀刻工艺再次将基板内外壁的涂层上加工成带有蜂窝状纹理的涂层表面，接着继续采用热喷涂技术在带有此蜂窝状纹理的涂层表面喷涂粉末，形成面层，且步骤S4和本步骤中两次蚀刻工艺时，蜂窝状纹理交错设置；
S6、冷却：步骤S5中得到的锅炉面层自然冷却，即得耐高温的锅炉内外壁涂层。
实施例4：
分别取上述实施例1-3所制得的150个带有涂层的锅炉，采用常温空气热震以及常温水热震的方式进行测试，得到以下数据：
| 锅炉涂层个数 | 涂层耐磨性（L/μm） | 550℃到常温空气热震 | 550℃至常温水热震 | 耐热1100℃1000h | |
| 实施例1 | 50 | 11 .5 | 9次涂层开裂脱落 | 8次涂层开裂脱落 | 无开裂、剥落 |
| 实施例2 | 50 | 13 .3 | 10次涂层开裂脱落 | 9次涂层开裂脱落 | 无开裂、剥落 |
| 实施例3 | 50 | 12 .1 | 8次涂层开裂脱落 | 7次涂层开裂脱落 | 无开裂、剥落 |
由上表可知，实施例2中原料配合比例适中，加工工艺中各参数适中，得到的涂层抗开裂和抗脱落效果好，且硬度高，耐磨性好，采用热喷涂技术和蚀刻工艺结合的加工技术，分别将涂料进行两次喷涂，并且每次喷涂后都进行冷却、蜂窝状纹理处理，配合具备抗开裂和抗脱落效果的纳米陶瓷纤维、氧化锆纤维使用，使锅炉涂层强度更高，更加不容易脱落以及开裂。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种锅炉用耐高温材料，其特征在于：其中所使用的原料（按重量份数计）包括：镍40-60份、铬8-14份、钴5-8份、立方氮化硼12-14份、纳米陶瓷纤维2-3份、氧化锆纤维2-3份、改性可膨胀石墨12-14份、反射涂层2-3份、固体润滑剂2-3份、陶瓷粘接剂4-6份。
2.根据权利要求1所述的一种锅炉用耐高温材料，其特征在于：所述反射涂层具体为白色反射涂层XZ-T003。
3.根据权利要求1所述的一种锅炉用耐高温材料，其特征在于：所述固体润滑剂具体为二硫化钼。
4.一种锅炉用耐高温材料的制备方法，其特征在于：具体加工步骤如下：
S1、原料初加工：将镍、铬、钴、立方氮化硼、改性可膨胀石墨和固体润滑剂按比例加入到搅拌罐中，得到基础混合物料，然后再将此基础混合物料加入球磨机中进行研磨，得到基础粉末颗粒，备用；
S2、混料：将步骤S1中得到的基础粉末颗粒与纳米陶瓷纤维、氧化锆纤维、反射涂层和陶瓷粘接剂均匀混合，得到喷涂粉末成品；
S3、基底处理，对锅炉基底表面进行清洁，清洁后，采用蚀刻工艺将基板内外壁加工成带有蜂窝状纹理的表面，然后清理冷却；
S4、初次喷涂加工：采用热喷涂技术于步骤S3得到的带有蜂窝状纹理的基底表面喷涂步骤S2中制备的喷涂粉末，形成打底层，冷却至常温；
S5、二次喷涂加工：采用蚀刻工艺再次将基板内外壁的涂层上加工成带有蜂窝状纹理的涂层表面，接着继续采用热喷涂技术在带有此蜂窝状纹理的涂层表面喷涂粉末，形成面层；
S6、冷却：步骤S5中得到的锅炉面层自然冷却，即得耐高温的锅炉内外壁涂层。
5.根据权利要求4所述的一种锅炉用耐高温材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，基础原料的搅拌线速度为1-5m/s，搅拌时间为20-30min。
6.根据权利要求4所述的一种锅炉用耐高温材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，喷涂粉末成品加工的搅拌线速度为5-6m/s，搅拌时间为10-20min。
7.根据权利要求4所述的一种锅炉用耐高温材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S4和步骤S5中两次蚀刻工艺时，蜂窝状纹理交错设置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20191220 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |