感应重熔-微弧氧化型水冷壁受热面耐高温防腐铝化物涂层制造技术

本发明专利技术涉及一种感应重熔

【技术实现步骤摘要】
感应重熔
‑
微弧氧化型水冷壁受热面耐高温防腐铝化物涂层


[0001]本专利技术属于金属表面处理领域，具体涉及一种利用水冷壁受热面铝化物感应重熔及微弧氧化高温防腐技术在水冷壁受热面制备耐高温防腐铝化物涂层的方法，以及由此获得的耐高温防腐铝化物涂层。

技术介绍

[0002]随着国家发展新能源战略的加快实施，国内垃圾焚烧发电产业近年发展迅速。长期以来，制约垃圾焚烧发电的技术发展的瓶颈问题就是锅炉四管高温腐蚀严重，爆管现象频发。国内普遍采用在管受热面堆焊inconel625合金的方法提高其耐腐蚀性，inconel625合金堆焊的最大问题是稀释率较高，为降低稀释率，堆焊层厚度不低于2.5mm，但同时又带来效率低、成本高等问题。
[0003]2018年以来江苏科环公司在国内率先采用火焰喷涂镍基自熔合金+高频感应重熔的复合方法(也称为熔焊)在水冷壁和过热器等受热面制备涂层，几年来在锅炉高温腐蚀环境下应用效果较好。不仅涂层性能、服役寿命不低于堆焊，而且制备效率和成本均优于堆焊，因此发展势头很好。水冷壁管排的结构如图1所示，水冷壁管排的重熔过程如图2所示，重熔线圈外部结构为几根并排相连的四面均为平面，闭合矩形截面铜管固联而成。重熔时线圈固定不动，管排在下传动链的牵引下，向前做进给运动。
[0004]目前我国垃圾焚烧锅炉防护采用的方法，70％以上是堆焊，约20％感应熔焊，其余热喷涂以及高温涂料等仅占10％以下，也就是说堆焊和感应熔焊占市场的统治地位。尽管这两种技术的应用效果较好，但与发达国家多种技术“群雄逐鹿”的局面相比显得比较单调。特别是我国垃圾电站目前正面临亟待转型和高速发展期，城市规模、地区发达程度等各种因素造成垃圾电站的规模、品质和企业的需求效益等呈现多元化特征。因此发展防护性能优异、服役寿命长，同时，生产效率、制备成本更有竞争力的涂层新技术，已成为该行业科技人员面临的新挑战。
[0005]在工业中，在易被腐蚀的金属构件表面喷涂铝涂层，这是一种公认为“物美价廉”的防腐方法，其防腐原理为铝的负电位和钢形成牺牲阳极保护作用从而使钢基体得到保护，因此能在诸多防腐方法中脱颖而出成为效果显著且成本较低的主要方法。然而，铝涂层几乎没被用于300℃以上的高温环境，这主要基于以下三个原因：一是铝涂层和钢基体的结合是机械结合且孔隙率较高，很容易在高温环境下腐蚀和脱落；二是铝的熔点(660℃)较低，难以抵抗垃圾焚烧炉的高温氧化和腐蚀；三是由于铝涂层硬度较低，难以承受高温飞灰对其表面的高温冲蚀。

技术实现思路

[0006]针对铝涂层难以用到高温环境的三个问题，本专利技术拟采用铝化物感应重熔及微弧氧化涂层技术，以实现铝涂层应用于垃圾锅炉受热面的高温腐蚀防护。
[0007]为此，本专利技术第一方面提供了一种感应重熔
‑
微弧氧化型水冷壁受热面耐高温防
腐铝化物涂层，其依次包括覆于水冷壁受热面基体表面的感应重熔铝化物涂层，以及覆于感应重熔铝化物涂层表面的Al2O3陶瓷膜，所述感应重熔铝化物涂层与水冷壁受热面基体为冶金结合。
[0008]在本专利技术的一些实施例中，所述感应重熔铝化物涂层的厚度为1
±
0.02mm。
[0009]在本专利技术的另一些实施例中，所述铝涂层的厚度为(0.3
‑
0.5)
±
0.05mm。
[0010]在本专利技术的又一些实施例中，所述Al2O3陶瓷膜的厚度≤0.1mm。
[0011]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耐高温防腐铝化物涂层的制备方法，其包括：
[0012]步骤A，对水冷壁受热面进行喷砂处理，获得受热面粗糙化的水冷壁；
[0013]步骤B，在水冷壁粗糙化的受热面采用电弧喷涂铝化物涂层，获得受热面具有铝化物底层的水冷壁；
[0014]步骤C，对受热面具有铝化物底层的水冷壁进行高频感应重熔处理，获得受热面具有感应重熔铝化物涂层的水冷壁；
[0015]步骤D，在具有感应重熔铝化物涂层的水冷壁的感应重熔铝化物涂层表面用电弧喷涂铝涂层，获得受热面具有铝涂层
‑
感应重熔铝化物涂层的水冷壁；
[0016]步骤E，受热面具有铝涂层
‑
感应重熔铝化物涂层的水冷壁纵向放置，采用小型喷射式微弧氧化设备对水冷壁受热面的铝涂层进行微弧氧化，在水冷壁受热面获得耐高温防腐铝化物涂层。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，在步骤B中，铝化物涂层的厚度为1
±
0.02mm。
[0018]根据本专利技术方法，在步骤B中，喷涂电流为80
‑
200A，喷涂电压为35
‑
80A，空气压力为0.6
‑
0.9MPa，喷涂距离为150
‑
200mm，送丝速度为1.5
‑
3m/min。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，在步骤D中，铝涂层的厚度为(0.3
‑
0.5)
±
0.05mm。
[0020]根据本专利技术方法，在步骤D中，喷涂电流为80
‑
200A，喷涂电压为35
‑
80A，空气压力为0.6
‑
0.9MPa，喷涂距离为150
‑
200mm，送丝速度为1.5
‑
3m/min。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，在步骤D中，微弧氧化厚度≤0.1mm。
[0022]根据本专利技术方法，在步骤C中，重熔电压380V，电流350
‑
450A，管排移动速度0.8
‑
3mm/s。
[0023]本专利技术提供了一种感应重熔
‑
微弧氧化型水冷壁受热面耐高温防腐铝化物涂层及其制备方法，该耐高温防腐铝化物涂层采用铝化物高频感应重熔及微弧氧化涂层技术制得，其依次包括覆于水冷壁受热面基体外表面的感应重熔铝化物涂层，以及覆于感应重熔铝化物涂层外表的Al2O3陶瓷膜，所述感应重熔铝化物涂层与水冷壁受热面基体为冶金结合。该涂层综合性能可媲美堆焊和感应熔焊镍基自熔合金，但成本要低得多的高温防护涂层，可适应我国高速发展的各型垃圾锅炉高温腐蚀防护的需求。
附图说明
[0024]下面将结合附图来说明本专利技术。
[0025]图1为水冷壁结构示意图。
[0026]图2为现有技术中对水冷壁进行高频感应重熔处理过程示意图。
[0027]图3为喷射式微弧氧化原理示意图。
[0028]图4为管排铝化物涂层移动式喷射微弧氧化示意图。
[0029]图1、2和4中的附图标记的含义如下：1水冷壁(管排)；10水冷壁(管排)的受热面；12基体；13鳍片；14基体的管外壁；15基体的管内壁；21管曲面涂层；22管根部与鳍片涂层；60线圈支架；70传动链滚柱；80高频感应重熔线圈(矩形铜管)；90喷头；91电解液喷射；92铝化物涂层；93电解液容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种感应重熔
‑
微弧氧化型水冷壁受热面耐高温防腐铝化物涂层，其依次包括覆于水冷壁受热面基体表面的感应重熔铝化物涂层、覆于感应重熔铝化物涂层表面的铝涂层，以及覆于铝涂层表面的Al2O3陶瓷膜，所述感应重熔铝化物涂层与水冷壁受热面基体为冶金结合。2.根据权利要求1所述的耐高温防腐铝化物涂层，其特征在于，所述感应重熔铝化物涂层的厚度为1
±
0.02mm，所述铝涂层的厚度为(0.3
‑
0.5)
±
0.05mm。3.根据权利要求1或2所述的耐高温防腐铝化物涂层，其特征在于，所述Al2O3陶瓷膜的厚度≤0.1mm。4.如权利要求1
‑
3中任意一项所述的耐高温防腐铝化物涂层的制备方法，其包括：步骤A，对水冷壁受热面进行喷砂处理，获得受热面粗糙化的水冷壁；步骤B，在水冷壁粗糙化的受热面采用电弧喷涂铝化物涂层，获得受热面具有铝化物底层的水冷壁；步骤C，对受热面具有铝化物底层的水冷壁进行高频感应重熔处理，获得受热面具有感应重熔铝化物涂层的水冷壁；步骤D，在具有感应重熔铝化物涂层的水冷壁的感应重熔铝化物涂层表面用电弧喷涂铝涂层，获得受热面具有铝涂层
‑
感应重熔铝化物涂层的水冷壁；步骤E，受热面具有铝涂层
‑
感应重熔铝化物涂层的水冷壁纵向放置，采用小型喷射式微弧氧化设备对水冷壁受热面的铝涂层进行微弧氧化，在水冷壁受热面获得感应重熔
‑
微弧氧化型水冷壁受热...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲作鹏，田欣利，
申请(专利权)人：曲作鹏，
类型：发明
国别省市：