一种微纳多尺度防结焦抗磨损涂料、复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种微纳多尺度防结焦抗磨损涂料、复合材料及其制备方法，所述涂料包括以下重量份原料：复配氧化物30

【技术实现步骤摘要】
一种微纳多尺度防结焦抗磨损涂料、复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于火电机组锅炉受热面结焦及磨损防治
，具体涉及一种微纳多尺度防结焦抗磨损涂料、复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]为提高燃煤机组经济性，部分火电机组大量掺烧高硫分贫煤，导致锅炉腐蚀结焦情况非常严重，出现频繁的焦块掉落。造成锅炉燃烧不稳，底部水冷壁管砸伤，捞渣机损伤，严重时甚至导致灭火，已对锅炉的安全运行构成极大威胁，且大面积结焦降低受热面传热效率，给机组带来严重经济损失。
[0003]常规防结焦措施包括控制燃煤质量、调整锅炉运行参数等。此外，通过涂刷涂料制备涂层也成为防结焦的有效防护措施。然而，由于涂料成分与锅炉管本身热膨胀系数的差异，涂层存在较大的裂纹敏感性。涂层成分主要为无机非金属材料，热导率较低，给锅炉传热性能带来一定影响。同时，涂层在烟气和焦渣的冲刷下，往往出现磨损失效，导致其不能发挥长效的防结焦效果。
[0004]因此，开发具有高温液态或熔融灰渣抗结焦、抗开裂且具有耐腐蚀性能的涂层，对有效解决燃煤锅炉受热面结焦治理难题，确保机组安全稳定经济运行，具有重要意义。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种微纳多尺度防结焦抗磨损涂料、复合材料及其制备方法，本专利技术涂料制得的涂层具有高温液态或熔融灰渣抗结焦、抗开裂且具有优良耐腐蚀性能的特点。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现：
[0007]一种微纳多尺度防结焦抗磨损涂料，以质量份数计，其组分包括：
[0008]复配氧化物30
‑
60份，复配氮化物10
‑
30份，复配碳化物20
‑
50份，复配金属粉20
‑
40份，稀土氧化物10
‑
15份，结合剂5
‑
10份，分散剂3
‑
5份，有机膨润土1
‑
5份，有机硅消泡剂3
‑
5份，去离子水3
‑
8份；
[0009]所述复配氧化物包含氧化锆、氧化铝、氧化镁和氧化铬，其中，氧化锆、氧化铝、氧化镁和氧化铬的质量比为(15
‑
20)：(10
‑
25)：(5
‑
10)：(5
‑
15)；
[0010]所述复配氮化物包含六方氮化硼和氮化铝，其中，六方氮化硼和氮化铝的质量比为(1
‑
2)：1；
[0011]所述复配碳化物包含碳化铬、碳化钨和碳化硅，其中，碳化铬、碳化钨和碳化硅的质量比为(1
‑
2)：(2
‑
3)：(3
‑
5)；
[0012]所述复配金属粉包含铝粉和镍粉，其中，铝粉和镍粉的质量比为(3
‑
5)：(1
‑
2)。
[0013]优选的，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化锗、氧化铈和氧化钇中的一种或几种的混合物，混合物中各组分可以以任意比例混合。
[0014]优选的，所述结合剂为碱性硅溶胶和水性丙烯酸树脂的混合物，碱性硅溶胶与水
性丙烯酸树脂的质量比为10：1。
[0015]优选的，所述分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、三聚磷酸钾和焦磷酸四钾中的一种几种的混合物，混合物中各组分可以以任意比例混合。
[0016]优选的，所述复配氧化物的粒径为30
‑
200nm，稀土氧化物的粒径为30
‑
200nm，所述复配金属粉的粒径为100
‑
300nm，所述复配碳化物的粒径为100
‑
1000nm，六方氮化硼的厚度为50
‑
350nm，粒径为5
‑
10μm。
[0017]本专利技术如上所述的一种微纳多尺度防结焦抗磨损涂料的制备方法，包括如下过程：
[0018]将结合剂、分散剂、有机膨润土、有机硅消泡剂入去离子水搅拌均匀，得到混合物A；
[0019]将复配氧化物、复配氮化物、复配碳化物、复配金属粉和稀土氧化物置入滚筒式球磨机混合球磨1
‑
2小时，得到复合粉末；
[0020]将所述复合粉末加入到混合物A中以100
‑
200rpm的速度搅拌1
‑
1.5h，获得所述微纳多尺度防结焦抗磨损涂料。
[0021]本专利技术还提供了一种复合材料的制备方法，包括如下过程：
[0022]将本专利技术如上所述的微纳多尺度防结焦抗磨损涂料采用喷涂、刷涂或辊涂方式在基体表面制备第一道涂层，第一道涂层的厚度为50
‑
200μm；
[0023]3‑
6小时后，将本专利技术如上所述的微纳多尺度防结焦抗磨损涂料采用喷涂、刷涂或辊涂方式在第一道涂层表面制备第二道涂层，第二道涂层厚度为150
‑
300μm；
[0024]待第一道涂层和第二道涂层干燥后，再使第一道涂层和第二道涂层陶瓷化，得到所述复合材料。
[0025]优选的，所述基体为锅炉受热面；
[0026]待第一道涂层和第二道涂层干燥后起炉，利用锅炉内管道和炉膛内部自身的热量实现涂层陶瓷化。
[0027]优选的，在基体表面制备第一道涂层前，先对基体进行表面处理，待表面处理完成后，再在基体表面制备第一道涂层；
[0028]对基体进行表面处理的过程包括：
[0029]利用机械方式去除锅炉受热面上附着的结焦后，通过喷砂方式使得受热面管道表面粗糙度达到20
‑
35微米，表面清洁度达到Sa3.0级及以上；再采用压缩空气去除受热面管道表面多余的沙砾或灰渣，表面处理完成。
[0030]本专利技术还提供了一种复合材料，该复合材料通过本专利技术上述复合材料的制备方法制得。
[0031]本专利技术具有如下有益效果：
[0032]本专利技术基于复配氧化物、复配氮化物、复配碳化物、复配金属粉以及稀土氧化物等成分制备出了适用于现场的燃煤锅炉受热面微纳多尺度防结焦抗磨损涂料与涂层。通过复配氧化物和复配氮化物尤其是六方氮化硼的协同配合，有效降低高温液态或熔融灰渣与涂层的润湿性和摩擦系数，提升涂层的耐高温、耐腐蚀以及传热性能；通过复配碳化物的添加有效提升涂层的抗磨损性能；通过复配金属粉的添加有效降低涂层与锅炉受热面管道间热膨胀系数的差异，增加涂层传热性能并提高涂层高温抗氧化性能；通过稀土氧化物的添加
有效降低涂层烧结温度，提升改善涂层稳定性和强韧性；通过各成分粒径控制与协同配合，制备出具有微纳多尺度结构的涂层表面，进一步提高涂层的抗结焦性能。
[0033]综上所述，本专利技术通过涂料中各成分的协同配合以及粒径控制，制备出了具有高温液态或熔融灰渣润湿性差、摩擦系数小、抗结焦、抗磨损、抗开裂且具有优良传热性能与耐腐蚀性能的涂层，为燃煤锅炉受热面抗结焦难题的解决提供了有效方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微纳多尺度防结焦抗磨损涂料，其特征在于，以质量份数计，其组分包括：复配氧化物30
‑
60份，复配氮化物10
‑
30份，复配碳化物20
‑
50份，复配金属粉20
‑
40份，稀土氧化物10
‑
15份，结合剂5
‑
10份，分散剂3
‑
5份，有机膨润土1
‑
5份，有机硅消泡剂3
‑
5份，去离子水3
‑
8份；所述复配氧化物包含氧化锆、氧化铝、氧化镁和氧化铬，其中，氧化锆、氧化铝、氧化镁和氧化铬的质量比为(15
‑
20)：(10
‑
25)：(5
‑
10)：(5
‑
15)；所述复配氮化物包含六方氮化硼和氮化铝，其中，六方氮化硼和氮化铝的质量比为(1
‑
2)：1；所述复配碳化物包含碳化铬、碳化钨和碳化硅，其中，碳化铬、碳化钨和碳化硅的质量比为(1
‑
2)：(2
‑
3)：(3
‑
5)；所述复配金属粉包含铝粉和镍粉，其中，铝粉和镍粉的质量比为(3
‑
5)：(1
‑
2)。2.根据权利要求1所述的一种微纳多尺度防结焦抗磨损涂料，其特征在于，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化锗、氧化铈和氧化钇中的一种或几种的混合物。3.根据权利要求1所述的一种微纳多尺度防结焦抗磨损涂料，其特征在于，所述结合剂为碱性硅溶胶和水性丙烯酸树脂的混合物，碱性硅溶胶与水性丙烯酸树脂的质量比为10：1。4.根据权利要求1所述的一种微纳多尺度防结焦抗磨损涂料，其特征在于，所述分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、三聚磷酸钾和焦磷酸四钾中的一种几种的混合物。5.根据权利要求1所述的一种微纳多尺度防结焦抗磨损涂料，其特征在于，所述复配氧化物的粒径为30
‑
200nm，稀土氧化物的粒径为30
‑
200nm，所述复配金属粉的粒径为100
‑
3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李巍，周昊，李太江，李聚涛，娄正计，孙琦，李生文，刘宇，邓月海，张鹤，王骏，王富民，孟庆君，杨强斌，程晔峰，
申请(专利权)人：天津华能杨柳青热电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：