耐高温腐蚀涂料及其制备方法以及耐高温腐蚀涂层及其制备方法技术

本发明专利技术提供了耐高温腐蚀涂料及其制备方法以及耐高温腐蚀涂层及其制备方法。耐高温腐蚀涂料包括铬、镍和金属陶瓷粉，金属陶瓷粉为表面包覆铝和/或钛金属粉的陶瓷粉；陶瓷粉包括Cr3C2和CeO2。本发明专利技术将包括Cr3C2和CeO2的陶瓷粉与包括钛和铝的金属混合，进行高能球磨，得到金属陶瓷粉后与铬、镍混合得到耐高温腐蚀涂料；采用超音速喷涂将耐高温腐蚀涂料在基体表面经超音速喷涂得到耐高温腐蚀的涂层。本发明专利技术采用高能球磨实现金属对陶瓷的包覆，有效降低热喷涂过程中Cr3C2的分解，并且钛和铝熔点低，包裹在Cr3C2和CeO2表面，有助于提高涂层的致密性；Cr3C2和CeO2质硬，有助于提高涂层的耐烟气冲蚀性能。

High temperature corrosion resistant coating and preparation method thereof, and high temperature resistant corrosion coating and preparation method thereof

The invention provides a high temperature corrosion resistant coating, a preparation method thereof and a high-temperature corrosion resistant coating and a preparation method thereof. High temperature corrosion resistant coatings include chromium, nickel and metal ceramic powders. Ceramic powders are ceramic powders coated with aluminum and / or titanium powders; ceramic powders include Cr3C2 and CeO2. The invention will include Cr3C2 and CeO2 mixed with ceramic powder including titanium and aluminum metal by high-energy milling, metal ceramic powder and chromium, nickel mixed by high temperature corrosion resistant coatings by supersonic spraying; high temperature corrosion resistant coating on the surface of the substrate by supersonic spray coating high-temperature corrosion resistance. The invention adopts the high-energy ball milling on ceramic coated metal, effectively reduce the thermal spraying process of Cr3C2 decomposition, and the low melting point of titanium and aluminum, wrapped in Cr3C2 and CeO2 surface, help to improve the compactness of the coating; Cr3C2 and CeO2 hard, help to improve the coating resistance to erosion performance of flue gas.

【技术实现步骤摘要】
耐高温腐蚀涂料及其制备方法以及耐高温腐蚀涂层及其制备方法
本专利技术属于表面防腐
，尤其涉及一种耐高温腐蚀涂料及其制备方法以及耐高温腐蚀涂层及其制备方法。
技术介绍
腐蚀影响范围广泛，给国民经济带来巨大的经济损失。20世纪50年代前腐蚀的定义只局限于金属腐蚀。从50年代以后，许多权威的腐蚀学者或研究机构倾向于把腐蚀的定义扩大到所有的材料。但通常还是指金属的损坏。因为金属及其合金至今仍然是最重要的结构材料，所以金属腐蚀还是最引人注意的问题之一。腐蚀给合金材料造成的直接损失巨大，并且腐蚀的巨大危害不仅体现在经济损失上，它还会带来惨重的人员伤亡、环境污染、资源浪费、阻碍新技术的发展、促进自然资源的损耗。科研工作者在材料耐腐蚀方面进行了大量研究，但是多对常规环境下的耐腐蚀性能进行了改进。超临界火电机组以其高发电效率、有效降低燃煤用量和温室气体的排放的优势，目前已成为各国首选的火力发电机组。但是，超临界火电机组所处环境恶略，烟气侧的煤灰(主要成分为Na2SO4)沉积在管表面，熔盐的存在会加速腐蚀的进行，煤的含硫量高时，受热面外部沉积物的化学构成更易于促成高温腐蚀的发生。受热面管壁外部长期遭受含有大量未燃尽煤粉火焰的冲刷，使硫化亚铁(FeS2)随煤粉颗粒或灰份粘附在管壁上，经炉内催化形成的原子S和SO3会使受热面产生高温腐蚀；不可燃硫在高温下生成硫酸盐混入灰分中熔敷于管壁表面，导致管壁有效厚度减薄，有效承载能力下降，使基体不再具有所要求的各种良好的高温机械性能。在超超临界环境下锅炉的热腐蚀是导致机组部件失效的主要因素之一，尤其是过热器和再热器管道的烟气侧的热腐蚀。由此可见，火电站锅炉中部件表面高温腐蚀问题限制超临界火电机组的有效运行，影响超临界火电机组的广泛应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种耐高温腐蚀涂料及其制备方法以及耐高温腐蚀涂层及其制备方法，本专利技术提供的耐高温腐蚀涂料能够确保涂层在高温含硫条件下，耐腐蚀性良好。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种耐高温腐蚀涂料，包括铬、镍和金属陶瓷粉，所述金属陶瓷粉为表面包覆金属粉的陶瓷粉；所述陶瓷粉包括Cr3C2和CeO2，所述金属粉包括铝和钛。优选的，所述陶瓷粉和金属粉的质量比为(1～2)：1。优选的，所述陶瓷粉中Cr3C2和CeO2的质量比为(3～5)：1；所述Cr3C2的粒径为0.5～10μm，所述CeO2的粒径为5～30nm。优选的，所述金属粉中铝和钛的质量比为(2～4)：1；所述铝的粒径为1～3μm，所述钛的粒径为1～3μm。优选的，所述铬、镍和金属陶瓷粉的质量比为(45～56)：(30～41)：(12～18)。本专利技术还提供了上述技术方案所述的耐高温腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)将陶瓷粉与金属粉混合，进行高能球磨，得到金属陶瓷粉；(2)将铬、镍和所述步骤(1)得到的金属陶瓷粉混合，得到耐高温腐蚀涂料。优选的，所述步骤(1)中高能球磨的时间为3～6h，所述高能球磨的转速为300～400r/min，所述高能球磨的球料比为(25～35)：1。本专利技术还提供了一种耐高温腐蚀涂层的制备方法，包括：将上述技术方案所述的耐高温腐蚀涂料在基体表面经超音速喷涂得到耐高温腐蚀涂层。本专利技术提供了上述耐高温腐蚀涂层制备方法得到的耐高温腐蚀涂层。优选的，所述耐高温腐蚀涂层包括以下质量百分含量的组分：铬45～56％，镍30～41％，钛0.8～2.0％，铝3.0～6.0％，碳化铬5.0～8.5％和氧化铈1.0～2.0％。本专利技术提供了耐高温腐蚀涂料，包括铬、镍和金属陶瓷粉，所述金属陶瓷粉为表面包覆金属粉的陶瓷粉；所述陶瓷粉包括Cr3C2和CeO2，所述金属粉包括铝和钛。本专利技术以表面包裹铝和钛的陶瓷粉，有效降低涂料在热喷涂过程中Cr3C2的分解，并且钛和铝熔点低，低熔点铝和钛包裹在Cr3C2和CeO2表面，在喷涂过程中有助于提高涂层的致密性；Cr3C2和CeO2表质硬，有助于提高涂层的耐烟气冲蚀性能。实施例的结果表明，本专利技术制备方法得到的耐高温腐蚀涂层在高温含硫条件下经1000h长时间腐蚀测试，仍无明显腐蚀，表面状态良好，无脱落现象。进一步的，本专利技术以粒径为5～30nm的CeO2与粒径为0.5～10μm的Cr3C2混合，纳米CeO2的存在起到了增加表面氧化产物的附着力，同时有助于促进Cr3C2颗粒在涂层中的分散均匀性，进而加强陶瓷粉弥散强化效果，提高涂层硬度。本专利技术提供了耐高温腐蚀涂料的制备方法，首先将包括Cr3C2和CeO2的陶瓷粉与包括钛和铝的金属粉混合，进行高能球磨，得到金属陶瓷粉后与铬、镍混合，即得到耐高温腐蚀的涂料。本专利技术采用高能球磨实现金属对陶瓷的包覆，进而通过铝和钛的包裹，有效降低热喷涂过程中Cr3C2的分解，并且钛和铝熔点低，低熔点铝和钛包裹在Cr3C2和CeO2表面，在喷涂过程中有助于提高涂层的致密性；Cr3C2和CeO2表质硬，有助于提高涂层的耐烟气冲蚀性能。本专利技术还提供了耐高温腐蚀涂层及其耐高温腐蚀涂层的制备方法。本专利技术将耐高温腐蚀涂料在基体表面经超音速喷涂得到耐高温腐蚀涂层。本专利技术采用超音速喷涂耐高温腐蚀涂料，使得到的涂层孔隙率小，有助于提高涂层的致密性，促进涂料耐高温腐蚀性能的发挥，进而提高涂层的耐腐蚀性。本专利技术提供的耐高温腐蚀涂层对高温含硫的超临界工况条件下的防护效果良好，有助于延长锅炉的使用寿命，进而节省生产成本。另外的，在喷涂耐高温腐蚀涂层前打底层的喷涂有助于加强耐高温腐蚀涂层与基体的结合力，结合硬质相CeO2和Cr3C2的存在所确保的高结合力及高硬度特性，结合强度不低于50MPa，硬度达到HRC60，进而使得耐高温腐蚀涂层的耐煤灰冲蚀性能也得到了明显的提高。附图说明图1为本专利技术实施例1制备得到复合涂层的SEM形貌图；图2为本专利技术实施例2制备得到的复合涂层的SEM形貌图；图3为本专利技术实施例3制备得到的复合涂层的SEM形貌图；图4为本专利技术实施例4制备得到的复合涂层的SEM形貌图图5为本专利技术实施例1制备得到的复合涂层经过1000h热腐蚀后的SEM截面形貌；图6为本专利技术实施例2制备得到的复合涂层经过1000h热腐蚀后的SEM截面形貌。图7为本专利技术实施例3制备得到的复合涂层经过1000h热腐蚀后的SEM截面形貌。图8为本专利技术实施例4制备得到的复合涂层经过1000h热腐蚀后的SEM截面形貌。具体实施方式本专利技术提供了耐高温腐蚀涂料，包括铬、镍和金属陶瓷粉，所述金属陶瓷粉为表面包覆金属粉的陶瓷粉；所述陶瓷粉包括Cr3C2和CeO2，所述金属粉包括铝和钛。在本专利技术中，所述金属陶瓷粉为表面包覆金属粉的陶瓷粉。在本专利技术中，所述金属粉包括铝和钛。在本专利技术中，所述金属陶瓷粉包括表面包覆钛的陶瓷粉、表面包覆铝的陶瓷粉和表面同时包覆钛和铝的陶瓷粉。在本专利技术中，所述陶瓷粉和金属粉的质量比优选为(1～2)：1，进一步优选为(1.2～1.8)：1，更优选为1.5:1。在本专利技术中，所述陶瓷粉优选包括Cr3C2和CeO2；所述陶瓷粉中Cr3C2和CeO2的质量比优选为(3～5)：1，进一步优选为(3.5～4.5)：1，更优选为4:1；所述Cr3C2的粒径优选为0.5～10μm，进一步优选为1～8μm，更优选为2～5μm；所述CeO2的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温腐蚀涂料，包括铬、镍和金属陶瓷粉，所述金属陶瓷粉为表面包覆金属粉的陶瓷粉；所述陶瓷粉包括Cr3C2和CeO2，所述金属粉包括铝和钛。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温腐蚀涂料，包括铬、镍和金属陶瓷粉，所述金属陶瓷粉为表面包覆金属粉的陶瓷粉；所述陶瓷粉包括Cr3C2和CeO2，所述金属粉包括铝和钛。2.根据权利要求1所述的耐高温腐蚀涂料，其特征在于，所述陶瓷粉和金属粉的质量比为(1～2)：1。3.根据权利要求1或2所述的耐高温腐蚀涂料，其特征在于，所述陶瓷粉中Cr3C2和CeO2的质量比为(3～5)：1；所述Cr3C2的粒径为0.5～10μm，所述CeO2的粒径为5～30nm。4.根据权利要求1或2所述的耐高温腐蚀涂料，其特征在于，所述金属粉中铝和钛的质量比为(2～4)：1；所述铝的粒径为1～3μm，所述钛的粒径为1～3μm。5.根据权利要求1所述的耐高温腐蚀涂料，其特征在于，所述铬、镍和金属陶瓷粉的质量比为(45～56)：(30～41)：(12～18)。6.权利要求1～5任一项所述耐高温腐蚀涂料的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛晓飞，章亚林，裴锋，黄健航，刘光明，李华才，
申请(专利权)人：国电科学技术研究院武汉电力技术分院，国网江西省电力公司电力科学研究院，南昌航空大学，国电长源汉川第一发电有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42