用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层及其制备制造技术

本发明专利技术涉及用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层，其为重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层；该涂层熔覆于炉排片表面，且与炉排片基体表面为冶金结合。本发明专利技术还涉及上述涂层的制备方法，该方法先在炉排片表面压涂高放热纳米铝热剂，再喷涂镍基自熔合金材料，并通过喷涂时引发的自蔓延反应，在炉排片表面制成镍基自熔合金基复合材料涂层，使喷涂层与铝热剂反应产物及基体形成冶金结合，最后用感应线圈或氧乙炔火焰对喷涂在表面的自熔合金层重熔，得到致密的防磨蚀涂层。该方法制备的涂层组织致密表面光滑，涂层与基体界面结合强度高，耐高温磨蚀性能好，适用于曲面自动化堆焊，可工业化批量生产。

【技术实现步骤摘要】
用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层及其制备
本专利技术属于表面工程
，涉及一种用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层及其制备方法。
技术介绍
垃圾焚烧发电厂的炉排片在焚烧炉内的高温、腐蚀性气体和摩擦磨损条件下输送燃烧着的垃圾，与垃圾接触的表面磨蚀严重。国产化垃圾焚烧炉炉排片使用寿命短(7-10个月)，影响焚烧炉的长周期稳定使用，迫切需要改进制造工艺，延长服役周期。现有技术中，采用热喷涂镍基合金后重熔工艺可以获得表面质量优良的耐磨蚀涂层，但是其涂层与基体只是微冶金结合，不是完全的冶金结合，结合强度不高，使用时涂层容易脱落，迫切需要开发一种用于垃圾焚烧炉炉排片的结合强度高，不易脱落的耐高温防磨蚀涂层的制备技术。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服上述不足，提供一种用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层。本专利技术还提供了一种上述涂层的制备方法，该方法制备工艺简单，且所制备的用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀镍基复合材料涂层与垃圾焚烧炉炉排片结合强度高，使用时不易脱落。为此，本专利技术第一方面提供了一种用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层，其为重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层。根据本专利技术，所述重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层熔覆于垃圾焚烧炉炉排片表面；优选地，所述重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层与垃圾焚烧炉炉排片基体表面为冶金结合；进一步优选地，所述镍基自熔合金包括Ni60A镍基自熔合金。本专利技术第二方面提供了一种如本专利技术第一方面所述的用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层的制备方法，其包括：步骤A，将纳米铝热剂粉末与水玻璃混合，均匀压涂在垃圾焚烧炉炉排片表面，干燥后，在垃圾焚烧炉炉排片表面获得纳米铝热剂预制涂层；步骤B，用机械手带动火焰喷涂枪，沿垃圾焚烧炉炉排片表面轮廓喷涂镍基自熔合金粉末材料，熔滴引燃垃圾焚烧炉炉排片表面的纳米铝热剂，使其发生自蔓延高放热反应，瞬间熔化垃圾焚烧炉炉排片基体表面金属，使喷涂形成的镍基自熔合金涂层与纳米铝热剂预制涂层的反应产物铁和氧化铝及垃圾焚烧炉炉排片基体表面形成冶金结合，在垃圾焚烧炉炉排片表面形成镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层；步骤C，对垃圾焚烧炉炉排片表面的镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层进行重熔处理，从而在垃圾焚烧炉炉排片表面获得组织致密表面光滑重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层。根据本专利技术方法，在步骤C中，采用高、中频感应或氧乙炔火焰对垃圾焚烧炉炉排片表面的镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层进行重熔处理。在本专利技术的一些优选的实施例中，所述镍基自熔合金包括但不限于Ni60A镍基自熔合金。在本专利技术的一些实施例中，所述纳米铝热剂预制涂层的厚度为0.5-1mm。在本专利技术的另一些优选的实施例中，纳米铝热剂与水玻璃的用量比是(10-20):1，优选为(15-20):1。在本专利技术的又一些优选的实施例中，所述纳米铝热剂粉末的粒径为50-80nm，优选为50-60nm。根据本专利技术方法，所述纳米铝热剂包括由Al粉和Fe3O4粉按照反应方程式8Al+3Fe3O4＝4Al2O3+9Fe中反应物的量混合配制而成的纳米铝热剂。优选地，在步骤A中，将纳米铝热剂粉末置于球磨机中，添加有机溶剂混合8-12小时，优选8-10小时，再混入水玻璃，混合均匀。在本专利技术的一些优选的实施例中，所述有机溶剂包括乙醇。本专利技术第三方面提供了一种表面具有如本专利技术第一方面所述的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层或如本专利技术第二方面所述的方法制备的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层的垃圾焚烧炉炉排片。本专利技术的有益效果是：(1)涂层组织致密表面光滑热喷涂涂层是由熔化状态粉末粒子以高速喷向基体，一层一层有规律地叠加形成连续结构，在基体表面经过碰撞、变形和凝固等过程后形成，涂层呈典型的层状结构，内部不同程度地存在着微孔，从而影响了与金属基体的结合强度和表面层致密度，因此难以适应垃圾焚烧炉的高温磨蚀的恶劣环境，这限制了它的应用范围及使用寿命。重熔处理是利用外加热源将喷涂层合金中最易熔化的成分熔化，产生的液相有助于扩散过程的强化和成分的渗透，熔化的结果使热喷涂涂层由原来堆叠的层状组织变为致密和较均匀的组织，孔隙减少直至消失。因而采用适当的重熔处理。可改善涂层的内在和表面质量，从而提高涂层的耐磨、耐蚀性。(2)涂层与基体界面结合强度高作为中间层预涂在垃圾焚烧炉炉排片表面的高放热纳米铝热剂粉末，被火焰喷涂产生熔滴引燃后，发生高放热反应，极高的能量释放率瞬间熔化垃圾焚烧炉炉排片钢基体表面，使热喷涂产生的熔滴与铝热剂反应产物以及钢基体间形成冶金熔合，提高了涂层与基体界面结合强度。最后用感应加热或氧乙炔火焰对喷涂在表面的自熔合金重熔，增加了涂层致密性，也进一步提高了涂层与基体界面结合强度。(3)耐高温防磨蚀性能好Ni60等镍基合金粉末是高硬度的镍铬硼硅合金粉末。自熔性、润湿性和喷焊性优良，且熔点比一般金属低，喷焊层具有硬度高、耐蚀、耐磨、耐热优点。适用于氧－乙炔火焰或等离子喷焊工艺，常用于耐腐蚀、耐磨，特别是耐滑动摩擦零件的预防性保护和修复，如拉丝滚筒、凸轮、柱塞、轧钢机的输送辊等。粉末熔化温度：960-1040℃喷焊层硬度：HRC58-62。(4)适用于曲面自动化堆焊垃圾焚烧炉炉排片表面形状复杂，有平面也有斜面和曲面。用机械手带动喷枪可实现对任意形状表面自动化均匀喷涂，适用于曲面自动化堆焊，可工业化批量生产。具体实施方式为使本专利技术容易理解，下面将结合实施例来详细说明本专利技术。但在详细描述本专利技术前，应当理解本专利技术不限于描述的具体实施方式。还应当理解，本文中使用的术语仅为了描述具体实施方式，而并不表示限制性的。除非另有定义，本文中使用的所有术语与本专利技术所属领域的普通技术人员的通常理解具有相同的意义。虽然与本文中描述的方法和材料类似或等同的任何方法和材料也可以在本专利技术的实施或测试中使用，但是现在描述了优选的方法和材料。Ⅰ、术语本专利技术中所述用语“熔滴”是指在热喷涂时，在氧乙炔火焰热或等离子或电弧热的作用下，喷涂材料熔化形成的滴状液态金属。本专利技术中所述用语“氧乙炔焰”是指乙炔与氧混合燃烧所形成的火焰；通过调节氧气阀门和乙炔阀，可改变氧气和乙炔的混合比例得到三种不同的火焰：中性焰、氧化焰和碳化焰；优选采用中性焰进行热喷涂。本专利技术中所述用语“水玻璃”是指硅酸钠(俗称泡花碱)的水溶液，是一种粘合剂；其化学式为Na2O·nSiO2，n为硅酸钠中的模数，n＝SiO2/Na2O(摩尔比)，一般在1.5-3.5之间；硅酸钠是一种可溶性的无机硅酸盐。Ⅱ、实施方案如前所述，现有的垃圾焚烧炉炉排片与垃圾接触的表面磨蚀严重，国产化垃圾焚烧炉炉排片使用寿命短(7-10个月)，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层，其为重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层，其为重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层。


2.根据权利要求1所述的重熔涂层，其特征在于，所述重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层熔覆于垃圾焚烧炉炉排片表面；优选地，所述重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层与垃圾焚烧炉炉排片基体表面为冶金结合；进一步优选地，所述镍基自熔合金包括Ni60A镍基自熔合金。


3.如权利要求1或2所述的用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层的制备方法，其包括：
步骤A，将纳米铝热剂粉末与水玻璃混合，均匀压涂在垃圾焚烧炉炉排片表面，干燥后，在垃圾焚烧炉炉排片表面获得纳米铝热剂预制涂层；
步骤B，用机械手带动火焰喷涂枪，沿垃圾焚烧炉炉排片表面轮廓喷涂镍基自熔合金粉末材料，熔滴引燃垃圾焚烧炉炉排片表面的纳米铝热剂，使其发生自蔓延高放热反应，瞬间熔化垃圾焚烧炉炉排片基体表面金属，使喷涂形成的镍基自熔合金涂层与纳米铝热剂预制涂层的反应产物铁和氧化铝及垃圾焚烧炉炉排片基体表面形成冶金结合，在垃圾焚烧炉炉排片表面形成镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层；
步骤C，对垃圾焚烧炉炉排片表面的镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层进行重熔处理，从而在垃圾焚烧炉炉排片表面获得组织致密表面光滑的重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层。


4....

【专利技术属性】
技术研发人员：曲作鹏，陈大智，陈威，王海军，
申请(专利权)人：江苏科环新材料有限公司，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32