锅炉受热面耐高温腐蚀的合金涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种锅炉受热面的耐高温腐蚀合金涂层及其制备方法，所述耐高温腐蚀合金涂层包括NiCrAlY合金打底层和Incone1625/NiCr合金面层；所述制备方法包括步骤：(1)将Incone1625合金粉末与NiCr合金粉末按比例混合均匀，制得球状复合合金粉末、烘干待用；(2)对基底表面进行清洁、粗化处理；(3)采用热喷涂技术于基底表面喷涂NiCrAlY合金粉末，形成打底层；(4)采用热喷涂技术于所述打底层上喷涂所述球状复合合金粉末，形成面层。(5)冷却，即得所述耐高温腐蚀的合金涂层。通过该方法制备的涂层，具有孔隙率低、各层结合紧密、表面均匀致密，抗高温腐蚀性能好等特点，能延长锅炉的使用寿命，节省成本。

【技术实现步骤摘要】
锅炉受热面耐高温腐蚀的合金涂层及其制备方法
本专利技术涉及防腐涂层
，具体涉及一种锅炉受热面耐高温腐蚀的合金涂层及其制备方法。
技术介绍
垃圾焚烧是目前垃圾处理的一种主要手段，但是垃圾成分非常复杂，有机物含量高，同时含有大量Cl、S和碱金属等有害物质，这些成分在高温焚烧后会生成HCl气体和NaCl、KCl等沉积盐，导致锅炉金属受热面腐蚀严重。高温腐蚀导致事故发生率大大增加，限制了垃圾焚烧技术的推广和发展。因此解决垃圾焚烧锅炉高温氯腐蚀的问题至关重要。金属表面覆盖保护性涂层是一种高温氯腐蚀的有效保护方法，但是保护涂层的性能首先取决于合金本身的抗高温腐蚀能力，其次取决于涂层与基体的结合能力及致密度，而涂层与基体的结合性能又取决于喷涂工艺和合金材料自身自熔性能。目前广泛使用的热喷涂材料为含较高铬含量的镍基合金。NiCr合金涂层中，美国研制的45CT抗腐蚀能力是碳钢的60倍，平剥蚀速度小于0.0127mm/年，涂层的使用寿命达到10年以上，具有优异的抗腐蚀性能，已被用为锅炉管道高温含硫气氛中的耐蚀耐磨防护涂层，但是其价格较为贵，国内垃圾焚烧电厂基本无法承担，因而难以推广。Inconel625合金(Ni-Cr-Mo-Nb)较其他合金更加优异的防护性能，研究表明，Inconel625合金在很多介质中都表现出极好的耐腐蚀性，具有很好的耐无机酸腐蚀性，如硫酸、盐酸等，同时在氧化和还原环境中也具有耐碱和有机酸腐蚀的性能，特别是在氯化物介质中具有出色的抗点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和侵蚀的性能。该合金表现出有效的抗氯离子还原性应力腐蚀开裂，在静态或循环环境中都具有抗碳化和氧化性。它是含氯高温烟气中能可靠工作的耐高温腐蚀材料，从低温到980℃高温区间均具有良好的拉伸性能和疲劳性能。但利用Inconel625合金涂层致密度和封孔工艺需要改进。
技术实现思路
为解决上述的技术问题，本专利技术提供一种适合垃圾焚烧锅炉受热面耐高温腐蚀的合金涂层及制备方法，所述的合金涂层具有优异的耐高温腐蚀性能，尤其适用于碳钢及其他合金钢锅炉受热面，可用于锅炉、发动机燃烧室、燃气涡轮等。本专利技术采用以下技术方案来实现：耐高温腐蚀合金涂层，包括依次涂覆于基底上的打底层和面层，所述打底层为NiCrAlY合金涂层，所述面层为Incone1625/NiCr合金涂层。在其中一些实施例中，所述打底层的材料为平均粒径25-55μm的球状粉末NiCrAlY；所述面层的材料为Incone1625合金粉末与NiCr合金粉末按(60wt％-90wt％)：(10wt％-40wt％)混合均匀制得的球状复合合金粉末，且所述球状复合合金粉末的平均粒径为25-55μm。在其中一些实施例中，所述打底层的厚度为90-110μm，所述面层的厚度为350-500μm。本专利技术的另一目的是提供上述耐高温腐蚀合金涂层的制备方法。具体的技术方案如下：上述耐高温腐蚀合金涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)将Incone1625合金粉末与NiCr合金粉末按比例混合均匀，制得球状复合合金粉末、烘干待用；(2)对基底表面进行清洁、粗化处理；(3)采用热喷涂技术于所述基底表面喷涂NiCrAlY合金粉末，形成打底层；(4)采用热喷涂技术于所述打底层上喷涂所述球状复合合金粉末，形成面层；(5)冷却，即得所述耐高温腐蚀的合金涂层。在其中一些实施例中，所述步骤(1)中的Inconel625合金粉末与NiCr合金粉末的比例为(60wt％-90wt％):(10wt％-40wt％)，所述球状复合合金粉末的平均粒径为25-55μm；所述NiCrAlY合金粉末为按质量百分比的组成是Ni60-70％，Cr15-25％，Al10-15％，Y0.5-1.5％，所述NiCrAlY合金粉末平均粒径25-55μm的球状粉末。在其中一些实施例中，所述打底层的喷涂厚度为90-110μm；所述面层喷涂厚度为350-500μm。在其中一些实施例中，所述热喷涂技术为超音速火焰喷涂技术。在其中一些实施例中，所述超音速火焰喷涂技术的工艺参数为：助燃气体氧气流量为1700～1750hcfh；燃料气体煤油流量为6.0～6.5gph；载气流量为21～25hcfh；送粉速度为55～65g/min；枪距是300-500mm；线速度是450-550mm/s；所述步骤(3)中喷涂打底层时喷涂次数为4-8次；所述步骤(4)中喷涂面层时喷涂次数为8-12次。在其中一些实施例中，步骤(2)中，所述对基底表面进行清洁、粗化处理的步骤包括：先清除基底表面油污，再对基底表面进行喷砂处理，除去基底表面氧化膜，粗化基底表面；所述喷砂处理的工艺参数为：喷砂粒度为40-50目，压力为0.2-0.5MPa，喷砂角度为80-100°，喷砂距离50-70mm，喷砂时间为20-50s。在其中一些实施例中，对所述粗化处理后的基底进行加热，预热后再进行NiCrAlY合金粉末的喷涂，喷涂方法采用HVOF中性火焰喷涂。相对于现有技术，本专利技术具有以下优点：(1)Incone1625/NiCr-NiCrAlY合金涂层的孔隙率低，表面均匀致密，涂层完整、连续，各层之间的结合紧密，抗高温、耐腐蚀性能好，且兼备了多种合金涂层的功能，能更好的解决垃圾焚烧炉受热面高温腐蚀和磨损的问题，延长垃圾焚烧炉的使用寿命，节省成本。(2)采用超音速火焰喷涂工艺制备合金涂层，可提高涂层的致密度和结合力，使其具备更优异的耐高温氯腐蚀和抗蚀性能。(3)简化工艺的同时，提高了涂层的防护性能：在Inconel625合金中添加自熔NiCr合金，通过调控喷涂火焰性质，使涂层在施工过程中实现自封孔效果，增强了涂层的致密度和硬度，同时由于Inconel625具有良好的组织稳定性和使用可靠性，且具有很好的耐无机酸腐蚀性能等优点，NiCr合金涂层具有良好的抗高温冲蚀能力，可提高涂层的防护效果。(4)打底层NiCrAlY合金具有介于基片和防护涂层之间的热膨胀系数，可以有效的实现热膨胀系数的过渡，减小热应力对防护涂层带来的危害；NiCrAlY合金打底层还可以提高涂层与基体的结合强度，微量元素Y可以起到氧化物钉扎和细化晶粒的作用，从而改善涂层和打底层的粘附性；NiCrAlY合金本身具有良好的抗高温氧化性能，NiCrAlY合金中的Al和Cr可形成致密的具有高温稳定性的Al2O3和Cr2O3氧化膜，能防止氧化腐蚀气体的进一步往里扩散，降低打底层的氧化速率，提高其抗高温氧化的能力，从而延长了涂层的寿命。附图说明图1是本专利技术一实施例锅炉受热面的耐高温腐蚀合金涂层的结构示意图。图2是本专利技术一实施例中合金涂层表面的微观形貌图。图3是本专利技术一实施例中合金涂层表面对应的能谱图。图4是本专利技术一实施例中合金涂层截面的微观形貌图。图5是本专利技术一实施例中合金涂层截面与Incone1625/NiCr合金面层对应的能谱图。图6是本专利技术一实施例中合金涂层截面与NiCrAlY合金打底层对应的能谱图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明，但本专利技术不局限于这些实施例。实施例1如图1所示，本实施例锅炉受热面的耐高温腐蚀合金涂层，从基底1依次向外为打底层2和面层3，所述打底层2为NiCrAlY合金涂层，所述面层3为Incone1625/NiCr合金涂层；所述打底本文档来自技高网...

【技术保护点】
耐高温腐蚀合金涂层，其特征在于，包括依次涂覆于基底上的打底层和面层，所述打底层为NiCrAlY合金涂层，所述面层为Incone1625/NiCr合金涂层。

【技术特征摘要】
1.耐高温腐蚀合金涂层，其特征在于，包括依次涂覆于基底上的打底层和面层，所述打底层为NiCrAlY合金涂层，所述面层为Incone1625/NiCr合金涂层。2.根据权利要求1所述的耐高温腐蚀合金涂层，其特征在于，所述打底层的材料为平均粒径25-55μm的球状NiCrAlY合金粉末；所述面层的材料为Incone1625合金粉末与NiCr合金粉末按(60wt％-90wt％)：(10wt％-40wt％)混合均匀制得的球状复合合金粉末，且所述球状复合合金粉末的平均粒径为25-55μm。3.根据权利要求1或2任一所述的耐高温腐蚀合金涂层，其特征在于，所述打底层的厚度为90-110μm，所述面层的厚度为350-500μm。4.权利要求1-3任一项所述的耐高温腐蚀合金涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将Incone1625合金粉末与NiCr合金粉末按比例混合均匀，制得球状复合合金粉末、烘干待用；(2)对基底表面进行清洁、粗化处理；(3)采用热喷涂技术于所述基底表面喷涂NiCrAlY合金粉末，形成打底层；(4)采用热喷涂技术于所述打底层上喷涂所述球状复合合金粉末，形成面层；(5)冷却，即得所述耐高温腐蚀的合金涂层。5.根据权利要求4所述的耐高温腐蚀合金涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的Inconel625合金粉末与NiCr合金粉末的比例为(60wt％-90wt％):(10wt％-40wt％)，所述球状复合合金粉末的平均粒径为25-55μm；所述NiCrAlY合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张双红，杨波，李茂东，倪进飞，刘光明，翟伟，王志刚，
申请(专利权)人：广州特种承压设备检测研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44