CN113463005A - 一种耐高温腐蚀合金涂层及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温腐蚀合金涂层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温腐蚀合金涂层及其制备方法。所述方法包括：将合金粉末与强化金属粉末均匀混合得到混合粉末，将该混合粉末造粒后得到喷涂材料；合金粉末为含有Cr，且还含有Fe、Ni中至少一种的合金粉末，强化金属粉末包括Co、Mo、Ti中的至少一种；该合金粉末即为同时含有Fe、Ni、Cr的合金粉末、同时含有Fe、Cr的合金粉末或同时含有Ni、Cr的合金粉末；采用超音速火焰喷涂方法将喷涂材料喷覆至基体上形成涂层，封孔处理后得到耐高温腐蚀合金涂层；强化金属粉末在氧化条件下，能够促进所述涂层中的合金金属转化为氧化物，在基体表面形成双层氧化物结构。双层氧化物结合紧密，不易开裂，实现了对外部腐蚀介质的双重抵抗，提升了耐腐蚀性能。

Description

一种耐高温腐蚀合金涂层及其制备方法
技术领域
本发明属于合金涂层材料领域，更具体地，涉及一种耐高温腐蚀合金涂层及其制备方法。
背景技术
火力发电是我国电力行业的主要发电形式，在燃用煤、生物质、生活垃圾等燃料进行发电时，产生的高温烟气中含有大量腐蚀性物质，尤其以SO2、HCl、Cl2、NaCl/KCl(g)、Na2SO4/K2SO4等物质为主。锅炉换热器长期处于这种环境下，极易发生管道壁面的沾污、结渣和腐蚀，导致换热程度不均、管壁减薄甚至爆管等问题，严重影响了电厂的经济安全稳定运行。为了缓解这一问题，采用热喷涂技术在换热管表面添加涂层，可以直接达到缓解腐蚀的目的。针对锅炉换热面的腐蚀环境，虽然学者们研究了大量涂层材料的耐腐蚀性能，市场上也有Ni基、Fe基或Co基材料等用作耐腐蚀涂层材料。但随着煤炭能源供给中新疆地区的高钠煤、西南地区的高硫煤比重增加，且生物质、生活垃圾等越来越多地用于火力发电，燃料品质降低使得锅炉换热面的腐蚀进一步加剧。类似地，在飞机、船舶的发动机等高温工作区域，同样面临含硫含氯气体及碱金属硫酸盐、氯盐的腐蚀问题。亟需对已有涂层材料组分及制备方法进行创新，提升其在恶劣腐蚀环境下使用的耐久性。国内外学者已对耐腐蚀涂层的组分、制备方法进行了相关探讨。
例如，专利文献CN 106399893 A公开了一种硼化钼陶瓷系热喷涂涂层材料及其制备方法和应用，制备了适合于垃圾焚烧炉以及热镀锌生产线的沉没辊、稳定辊、轴套等零部件的表面热喷涂涂层，但由于陶瓷性涂层的热胀性不足，还需要预喷涂Ni-Cr等材料作为打底层，使喷涂工艺复杂化。专利文献CN 110819929 A通过电弧喷涂技术在将NiCrMoW合金涂布到垃圾焚烧锅炉管管壁上，形成了具有高硬度和高耐腐蚀性的涂层，但其中未给出涂层材料的制备工艺，且采用电弧喷涂技术所得涂层的结合强度均低于35MPa，实际应用中存在涂层剥落的可能。专利文献CN 104498860 B通过将碳化钛与NiCr合金粉末混合，再经过超音速火焰喷涂制备了一种垃圾焚烧锅炉受热面抗腐蚀和冲蚀的涂层，但仍存在混合粉末制备方法不够完善、喷涂打底层使工艺复杂化等问题。
因此，现有技术中存在喷涂材料耐腐蚀性有待提高，喷涂工艺复杂，涂层易剥落，需使用喷涂打底层等的问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种耐高温腐蚀合金涂层及其制备方法，其目的在于通过在合金中添加强化金属粉末，强化金属粉末在氧化条件下，能够促进所述涂层中的合金金属转化为氧化物，在基体表面形成双层氧化物结构，有效提高喷涂材料耐腐蚀性，采用超音速火焰喷涂方法将喷涂材料喷覆至基体上形成涂层，无需喷涂打底层也能得到不易脱落的涂层。由此解决现有技术中存在喷涂材料耐腐蚀性有待提高，喷涂工艺复杂，涂层易剥落，需使用喷涂打底层等的问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，一种耐高温腐蚀合金涂层的制备方法，所述方法包括下列步骤：
(1)将合金粉末与强化金属粉末均匀混合得到混合粉末，将该混合粉末造粒后得到喷涂材料；所述合金粉末为含有Cr，且还含有Fe、Ni中至少一种的合金粉末，所述强化金属粉末包括Co、Mo、Ti中的至少一种；该合金粉末即为同时含有Fe、Ni、Cr的合金粉末、同时含有Fe、Cr的合金粉末或同时含有Ni、Cr的合金粉末。
(2)采用超音速火焰喷涂方法将喷涂材料喷覆至基体上形成涂层，封孔处理后得到所述耐高温腐蚀合金涂层；所述强化金属粉末在氧化条件下，能够促进所述涂层中的合金金属转化为氧化物，在基体表面形成双层氧化物结构。
优选地，所述强化金属粉末的粒径为10-100μm，所述强化金属粉末占所述混合粉末的质量比例为：Co为0～15％，Mo为0～16％，Ti为0～10％。
优选地，所述合金粉末为同时含有Cr、Fe、Ni的合金粉末，所述合金粉末由下列质量百分比的元素组成：Fe：45％～80％、Ni：4％～35％、Cr：5％～30％、Si：0～5％、余量为杂质；或者，所述合金粉末由下列质量百分比的元素组成：Ni：45％～85％、Cr：5％～45％、Fe：0.5～10％、Si：0～5％、余量为杂质。
优选地，所述合金粉末为含有Cr、Fe、Co的合金粉末，所述合金粉末由下列质量百分比的元素组成：Co：40％～60％、Cr：5％～30％、Ni：1～15％、Fe：0.5～5％、Si：0～5％、余量为杂质；所述合金粉末为含有Cr、Fe、Co的合金粉末时，所述强化金属粉末包括Mo、Ti中的至少一种。
优选地，所述将合金粉末与强化金属粉末均匀混合得到混合粉末，具体为：通过机械搅拌或球磨的方式将合金粉末与强化金属粉末均匀混合得到混合粉末，所述机械搅拌混合时间为24-48h，所述球磨转速为400-800r/min，球磨混合时间为4-24h。
优选地，所述超音速火焰喷涂方法采用氧气-燃油火焰将喷涂材料沉积于基体表面形成涂层，其中，氧气流量为880～920L/min，煤油流量为24～27L/h，喷涂距离为350～370mm。
优选地，所述造粒包括喷雾干燥、热处理和筛分，其中，喷雾干燥包括制浆、雾化和干燥；制浆时浆液的固含量为40％-60％，采用聚乙烯醇(PVA)或聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)溶液作为粘结剂，粘结剂的添加量为固体质量的0.1-5％；雾化方式为离心或超声雾化，干燥风温度为200-300℃；热处理的温度为800-1200℃；筛分得到喷涂材料的粒径为10-60μm。
按照本发明另一个方面，提供了根据一种根据上文所述的制备方法制备得到的耐高温腐蚀合金涂层，所述涂层在氧化条件下，能够在基体表面形成双层氧化物结构。
优选地，所述双层氧化物结构中靠近基体的内层氧化物为Fe2O3或NiO，所述双层氧化物结构中远离基体的外层氧化物为Cr2O3、NiCr2O4或CoCr2O4。
优选地，所述耐高温腐蚀合金涂层的厚度为100-400μm，所述耐高温腐蚀合金涂层的孔隙率小于2％，所述耐高温腐蚀合金涂层与基体的结合强度为70MPa以上。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，至少能够取得下列有益效果。
(1)本发明提供的方法在含有Cr，且还含有Fe、Ni中至少一种的合金粉末的基础上，引入强化金属元素Co、Mo、Ti中的至少一种，可以促进腐蚀过程中涂层表面的物相向其氧化物转变，如在Fe基合金中，Fe转变为Fe氧化物，Ni基合金中Ni转变为NiO；此外在氧化条件下，涂层截面上可以观察到涂层外侧形成了界限分明的双层氧化物，外层为保护性相对稍弱的Fe2O3或NiO等，内层为结构稳定致密的氧化物，如Cr2O3、NiCr2O4、CoCr2O4等，内外层结合紧密，不易开裂，实现了对外部腐蚀介质的双重抵抗，进一步强化了现有的合金涂层的耐腐蚀性能，使其在富含S、Cl及碱金属元素的腐蚀环境下具备更加长远的防护效果；
需要说明的是，在涂层中Fe含量很少时，例如在Ni基合金中，当Fe含量为0.5～10％时，现有技术中通常认为Fe为杂质。但本发明中，在氧化条件下，涂层外层也能形成Fe氧化物，此时，Fe不再作为杂质而存在，也就是说，在Fe含量很少的Ni基合金中，在氧化条件下，涂层外层能够同时生成Fe2O3或NiO，由这两种氧化物构成的外层起到了第一层保护层的作用。
(2)本发明提供的方法采用超音速火焰喷涂直接在基底上喷涂形成涂层，无需采用喷涂打底层，工艺简单易操作。并且形成的涂层致密，孔隙率小于2％，可有效减缓腐蚀性介质向涂层内部的渗透，涂层与换热管的结合强度在70MPa以上，使得其不易从换热管上脱落，涂层厚度范围在100-400μm，相较于电厂中传统使用的堆焊涂层(厚度一般为2-3mm)，极大地节约了涂层材料的使用成本，该涂层尤其适用于锅炉换热面，也可适用于飞机、船舶高温工作区域等类似腐蚀环境。
(3)本发明提供的方法中经过均匀混合、喷雾干燥、热处理、筛分的系列步骤后，可以按照设计的涂层配方制备出成分均一、球形度好、粒径适宜的喷涂材料，实现了定向对喷涂材料的组分进行调控的目的。
(4)本发明提供的耐高温腐蚀合金涂层在具备优良的耐腐蚀性能的同时，还耐高温，优选地应用于锅炉换热面，该涂层中的的Fe基、Ni基和Co基材料就是主要的三大类高温合金材料，在换热面上使用可以实现耐高温。
附图说明
图1是本发明实施例提供的耐高温腐蚀合金涂层制备方法流程图；
图2是本发明实施例1提供的耐高温腐蚀合金涂层腐蚀100h后的截面形貌图，
图3是本发明对比例1提供的涂层腐蚀100h后的截面形貌图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供了一种耐高温腐蚀合金涂层制备方法，流程图如图1所示：
步骤S01：选用Ni/Fe/Co基合金粉末中的一种，该Ni/Fe/Co基合金粉末为含有Cr，且还含有Fe、Ni中至少一种的合金粉末，向其中添加Co、Mo、Ti粉末中的一种或几种，粉末粒径均为10-100μm。以混合后金属粉末总质量为基准，Co、Mo、Ti添加的质量比例范围分别为：Co(0～15％)，Mo(0～16％)，Ti(0～10％)。粉末在室温下进行混合，方式为机械搅拌24～48h，或以400～800r/min的速度球磨4～24h；接着向混合粉末中加入去离子水及粘结剂并搅拌均匀，制备固含量为40％-60％的浆液，粘结剂为聚乙烯醇(PVA)或聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)溶液，添加量为固体质量的0.1-5％。接着对浆液进行离心或超声雾化，并同时通入200-300℃的热风进行干燥，将雾化干燥后收集到的粉末在800-1200℃下进行热处理，对热处理后的粉末进行筛分，得到粒径范围在10-60μm之间的喷涂材料。
向市面上现有的Ni基、Fe基或Co基合金材料中加入强化金属元素Co、Mo、Ti，可以促进腐蚀过程中涂层表面的物相向其氧化物转变，如FeNi转变为Fe氧化物，Ni转变为NiO；同时促进双层保护性金属氧化物的形成，其结构外层为Fe2O3或NiO等，可以初步缓解腐蚀性介质的渗透，内层为结构稳定致密的氧化物，如Cr2O3、NiCr2O4、CoCr2O4等，作为阻碍腐蚀向内部发展的主要屏障，内外层结合紧密，不易开裂，实现了对外部腐蚀介质的双重抵抗，进一步提高材料的耐腐蚀性能，使其在锅炉换热面所处的腐蚀环境中更具应用优势。长时间的机械搅拌或高速球磨混合可以达到使不同粉末原材料混合均匀的目的。喷雾干燥使得制备的喷涂材料具有优异的球形度，保证了超音速火焰喷涂时粉末的流动性；热处理则进一步使得混合粉末之间形成了稳定而定金属键，加强了粉末的结合程度，使其在喷涂过程中不易分离。筛分后得到粒径在10-60μm之间的粉末，该粒径适宜采用超音速火焰进行喷涂。
步骤S02：使用水或95％乙醇溶液对换热管基体表面进行清洗，去除表面污垢或油渍；接着使用粒度为30-50目的棕刚玉，以0.5-0.6MPa的压力喷向换热管基体，使表面粗糙化。
对基体表面进行清洗和粗化后，有利于喷涂时材料与基体表面的结合，对提高涂层与基体的结合强度具有积极作用。
步骤S03：采用超音速火焰喷涂技术，运用氧气-燃油火焰将制备好的喷涂材料沉积于换热管基体表面形成涂层，喷涂时的氧气流量为880～920L/min，煤油流量为24～27L/h，喷涂距离为350～370mm。喷涂完成后，对涂层进行封孔处理，封孔剂的材质为水玻璃或磷酸盐封孔剂。
经过步骤S01制备好的合金粉末，其球形度及粒径均适宜采用超音速火焰喷涂工艺。超音速火焰喷涂技术由于其喷涂焰流速度高，携带涂层材料撞击基体时易使得涂层与基体结合强度高，不易从基体脱落；且高速沉积使得涂层结构致密，孔隙率小于2％，进而降低涂层因孔隙缺陷而被腐蚀的可能性。采用封孔剂对涂层表面进行封孔，进一步阻碍了腐蚀性介质向表面孔隙的渗透，可以提高涂层的耐腐蚀性能。
现以具体的锅炉换热面上耐腐蚀涂层的制备方法为例，对本发明进行更为详细的说明。
下文实施例中采用的合金材料来源如下：
Ni基材料Ni40AA，购自天津铸金科技开发股份有限公司，该合金粉末由下列质量百分比的元素组成：Ni：83.68％、Cr：8.37％、Fe：4.64％、Si：3.42％、余量为杂质。
Fe基材料FJ-3，购自天津铸金科技开发股份有限公司，该合金粉末由下列质量百分比的元素组成：Fe：78.15％、Ni：4％、Cr：15-16％、余量为杂质。
Co基材料CJ-10，购自天津铸金科技开发股份有限公司，该合金粉末由下列质量百分比的元素组成：Co：51.4％、Fe：3％、Ni：3％、Cr：29.5％、Si：1.45％、余量为杂质。
Ni合金粉末Ni80Cr20，购自天津铸金科技开发股份有限公司，该合金粉末由下列质量百分比的元素组成：Ni：74.91％、Cr：20.55％、Fe：1.06％、Si：2.57％、余量为杂质。
Fe基材料FJ-10，购自天津铸金科技开发股份有限公司，该合金粉末由下列质量百分比的元素组成：Fe：47.65％、Ni：16％、Cr：28％、Si：1.3％、余量为杂质。
Co基材料CJ-4，购自天津铸金科技开发股份有限公司，该合金粉末由下列质量百分比的元素组成：Co：58.55％、Fe：3％、Ni：3％、Cr：26％、Si：1.9％、余量为杂质。
实施例1
制备喷涂材料：选取Ni基材料Ni40AA作为合金粉末，向其中添加Mo粉，其中，合金粉末的粒径为15-45μm，Mo粉的粒径为1-45μm。Mo粉重量为混合后粉末总质量的16％，机械搅拌混合24h。之后向混合粉末中加入水及PVA溶液制备浆液，浆液固含量为60％，PVA溶液添加量为固体质量的5％。对浆液进行超声雾化，并通入240℃热风进行干燥，得到干燥后的粉末在1000度下热处理2h，冷却后筛分出15-45μm的喷涂材料。
基体预处理：选择304不锈钢作为换热管基体材料，用水洗去表面杂质，并在0.5MPa的压力下用30目的棕刚玉冲击表面，使其***糙。
制备涂层：运用氧气-燃油火焰进行超音速火焰喷涂，喷涂参数为氧气流量880L/min，煤油流量为25L/h，喷涂距离为350mm。喷涂完成后，用水玻璃对涂层进行封孔处理。
经本实施例1制备得到的耐高温腐蚀合金涂层，孔隙率为0.9％，结合强度为71MPa，厚度为290μm。
在600℃，空气气氛下，涂层在NaCl+KCl+Na2SO4+K2SO4混合碱金属盐(摩尔比为1:1:1:1)的腐蚀下100h的增重总量为23.5mg/cm2。腐蚀100h后，可以观察到涂层表面生成了如图2所示的双层氧化物结构，图2中箭头①所指的为内层氧化物，主要为Cr2O3、NiCr2O4等富Cr氧化物，箭头②所指的为外层氧化物，主要为NiO。
对比例1
本对比例按照与实施例1相同的方法制备耐高温腐蚀合金涂层，对比例1与实施例1的不同之处在于，选取Ni基材料Ni80Cr20直接作为喷涂材料，在600℃，空气气氛下，涂层在NaCl+KCl+Na2SO4+K2SO4混合碱金属盐(摩尔比为1:1:1:1)的腐蚀下100h的增重总量为39.1mg/cm2。对比例1腐蚀100h后截面形貌如图3所示，可观察到未能形成具有保护性的双层氧化物结构。
实施例2
制备喷涂材料：选取Fe基材料FJ-3作为合金粉末，向其中添加Mo及Co粉，各粉末粒径均为20-80μm，Mo粉、Co粉重量分别为混合后粉末总质量的10％、5％，以500r/min的转速球磨混合12h。之后向混合粉末中加入水及PVA溶液制备浆液，浆液固含量为60％，PVA溶液添加量为固体质量的5％。对浆液进行离心雾化，并通入260℃热风进行干燥，得到干燥后的粉末在1100度下热处理3h，冷却后筛分出10-50μm的喷涂粉末.
基体预处理：选择20G钢材作为换热管基体材料，用水洗去表面杂质，并在0.6MPa的压力下用50目的棕刚玉冲击表面，使其***糙。
制备涂层：运用氧气-燃油火焰进行超音速火焰喷涂，喷涂参数为氧气流量900L/min，煤油流量为24L/h，喷涂距离为360mm。喷涂完成后，用水玻璃对涂层进行封孔处理。
经本实施例2制备得到的耐高温腐蚀合金涂层，孔隙率为1.1％，结合强度为82MPa，厚度为341μm。
在600℃下，涂层表面受到实际电厂的垃圾焚烧飞灰腐蚀4h后，熔融飞灰在涂层表面的粘附力为15N。
实施例3
制备喷涂材料：选取Co基材料CJ-10作为合金粉末，向其中添加Ti粉，粉末粒径均为20-80μm，Ti粉重量为混合后粉末总质量的10％，以500r/min的转速球磨混合12h。之后向混合粉末中加入水及PVP溶液制备浆液，浆液固含量为50％，PVP溶液添加量为固体质量的2.5％。对浆液进行离心雾化，并通入260℃热风进行干燥，得到干燥后的粉末在1000度下热处理3h，冷却后筛分出15-45μm的喷涂粉末.
基体预处理：选择12CrMoV钢材作为换热管基体材料，用水洗去表面杂质，并在0.6MPa的压力下用50目的棕刚玉冲击表面，使其***糙。
制备涂层：运用氧气-燃油火焰进行超音速火焰喷涂，喷涂参数为氧气流量900L/min，煤油流量为24L/h，喷涂距离为360mm。喷涂完成后，用磷酸盐封孔剂对涂层进行封孔处理。
经本实施例3制备得到的耐高温腐蚀合金涂层，孔隙率为0.6％，结合强度为79MPa，厚度为323μm。
在600℃，空气气氛下，涂层在NaCl+KCl+Na2SO4+K2SO4混合碱金属盐的腐蚀下100h的厚度减薄量为50μm。
实施例4
制备喷涂材料：选取Ni基材料Ni80Cr20作为合金粉末，向其中添加Co粉，粉末粒径均为10-100μm，Mo粉重量为混合后粉末总质量的13％，以800r/min的转速球磨混合8h。之后向混合粉末中加入水及PVP溶液制备浆液，浆液固含量为60％，PVP溶液添加量为固体质量的3％。对浆液进行离心雾化，并通入260℃热风进行干燥，得到干燥后的粉末在1200度下热处理4h，冷却后筛分出15-55μm的喷涂粉末.
基体预处理：选择12CrMoV钢材作为换热管基体材料，用水洗去表面杂质，并在0.5MPa的压力下用40目的棕刚玉冲击表面，使其***糙。
制备涂层：运用氧气-燃油火焰进行超音速火焰喷涂，喷涂参数为氧气流量920L/min，煤油流量为27L/h，喷涂距离为370mm。喷涂完成后，用磷酸盐封孔剂对涂层进行封孔处理。
经本实施例4制备得到的耐高温腐蚀合金涂层，孔隙率为0.8％，结合强度为73MPa，厚度为295μm。
在主蒸汽温度和压力分别为420℃，3.2MPa的垃圾焚烧炉内，添加本实施例涂层的换热管在高温过热器区域运行2700h后，厚度增加量为80μm。而未添加涂层的换热管损耗量为640μm。
实施例5
制备喷涂材料：选取Fe基材料FJ-10作为合金粉末，向其中添加Co粉、Ti粉，粉末粒径均为10-100μm，Co粉、Ti粉重量分别为混合后粉末总质量的15％、5％，机械搅拌混合36h。之后向混合粉末中加入水及PVP溶液制备浆液，浆液固含量为40％，PVP溶液添加量为固体质量的3％。对浆液进行离心雾化，并通入250℃热风进行干燥，得到干燥后的粉末在1200度下热处理2h，冷却后筛分出10-60μm的喷涂粉末.
基体预处理：选择20G钢材作为换热管基体材料，用水洗去表面杂质，并在0.5MPa的压力下用40目的棕刚玉冲击表面，使其***糙。
制备涂层：运用氧气-燃油火焰进行超音速火焰喷涂，喷涂参数为氧气流量920L/min，煤油流量为27L/h，喷涂距离为370mm。喷涂完成后，用磷酸盐封孔剂对涂层进行封孔处理。
经本实施例5制备得到的耐高温腐蚀合金涂层，孔隙率为1.3％，结合强度为85MPa，厚度为280μm。
在主蒸汽温度和压力分别为420℃，3.2MPa的垃圾焚烧炉内，添加涂层的换热管在低温过热器区域运行2700h后，减薄量为30μm，仅为未添加涂层的换热管损耗量的1/10。
实施例6
制备喷涂材料：选取Co基材料CJ-16作为合金粉末，向其中添加Ti粉，粉末粒径均为10-100μm，Ti粉重量为混合后粉末总质量的7％，，机械搅拌混合48h。之后向混合粉末中加入水及PVA溶液制备浆液，浆液固含量为50％，PVA溶液添加量为固体质量的4％。对浆液进行超声雾化，并通入250℃热风进行干燥，得到干燥后的粉末在1200度下热处理2h，冷却后筛分出10-60μm的喷涂粉末.
基体预处理：选择20G钢材作为换热管基体材料，用水洗去表面杂质，并在0.6MPa的压力下用40目的棕刚玉冲击表面，使其***糙。
制备涂层：运用氧气-燃油火焰进行超音速火焰喷涂，喷涂参数为氧气流量890L/min，煤油流量为26L/h，喷涂距离为355mm。喷涂完成后，用水玻璃对涂层进行封孔处理。
经本实施例6制备得到的耐高温腐蚀合金涂层，孔隙率为1.4％，结合强度为74MPa，厚度为375μm。
在500℃，空气+500ppmSO2+1000ppmHCl气氛下，涂层在NaCl+KCl+Na2SO4+K2SO4混合碱金属盐(摩尔比为1:1:1:1)的腐蚀下100h的增重量为10mg/cm2。
实施例7
本实施例与实施例1的制备方法相同，不同之处在于强化金属粉末及其添加量不同。
Figure BDA0003100466830000121
可以看出，对于Cr含量较低的Ni基合金而言，随强化金属粉末Mo的添加量增加，涂层的腐蚀增重量减小，耐腐蚀性能提升。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐高温腐蚀合金涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
(1)将合金粉末与强化金属粉末均匀混合得到混合粉末，将该混合粉末造粒后得到喷涂材料；所述合金粉末为含有Cr，且还含有Fe、Ni中至少一种的合金粉末，所述强化金属粉末包括Co、Mo、Ti中的至少一种；
(2)采用超音速火焰喷涂方法将喷涂材料喷覆至基体上形成涂层，封孔处理后得到所述耐高温腐蚀合金涂层；所述强化金属粉末在氧化条件下，能够促进所述涂层中的合金金属转化为氧化物，在基体表面形成双层氧化物结构。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述强化金属粉末的粒径为10-100μm，所述强化金属粉末占所述混合粉末的质量比例为：Co为0～15％，Mo为0～16％，Ti为0～10％。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述合金粉末为同时含有Cr、Fe、Ni的合金粉末，所述合金粉末由下列质量百分比的元素组成：Fe：45％～80％、Ni：4％～35％、Cr：5％～30％、Si：0～5％、余量为杂质；或者，所述合金粉末由下列质量百分比的元素组成：Ni：45％～85％、Cr：5％～45％、Fe：0.5～10％、Si：0～5％、余量为杂质。
4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述合金粉末为含有Cr、Fe、Co的合金粉末，所述合金粉末由下列质量百分比的元素组成：Co：40％～60％、Cr：5％～30％、Ni：1～15％、Fe：0.5～5％、Si：0～5％、余量为杂质；所述合金粉末为含有Cr、Fe、Co的合金粉末时，所述强化金属粉末包括Mo、Ti中的至少一种。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将合金粉末与强化金属粉末均匀混合得到混合粉末，具体为：通过机械搅拌或球磨的方式将合金粉末与强化金属粉末均匀混合得到混合粉末，所述机械搅拌混合时间为24～48h，所述球磨转速为400～800r/min，球磨混合时间为4～24h。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超音速火焰喷涂方法采用氧气-燃油火焰将喷涂材料沉积于基体表面形成涂层，其中，氧气流量为880～920L/min，煤油流量为24～27L/h，喷涂距离为350～370mm。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述造粒包括喷雾干燥、热处理和筛分，其中，喷雾干燥包括制浆、雾化和干燥；制浆时浆液的固含量为40％-60％，采用聚乙烯醇或聚乙烯基吡咯烷酮溶液作为粘结剂，粘结剂的添加量为固体质量的0.1-5％；雾化方式为离心或超声雾化，干燥风温度为200-300℃；热处理的温度为800-1200℃；筛分得到喷涂材料的粒径为10-60μm。
8.根据一种权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到的耐高温腐蚀合金涂层，其特征在于，所述涂层在氧化条件下，能够在基体表面形成双层氧化物结构。
9.如权利要求8所述的耐高温腐蚀合金涂层，其特征在于，所述双层氧化物结构中远离基体的外层氧化物为Fe2O3或NiO，所述双层氧化物结构中靠近基体的内层氧化物为Cr2O3、NiCr2O4或CoCr2O4。
10.如权利要求8所述的耐高温腐蚀合金涂层，其特征在于，所述耐高温腐蚀合金涂层的厚度为100-400μm，所述耐高温腐蚀合金涂层的孔隙率小于2％，所述耐高温腐蚀合金涂层与基体的结合强度为70MPa以上。
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