一种耐高温防腐蚀耐磨复合涂层及制备方法技术

本发明专利技术涉及高温防护涂层领域，具体涉及耐高温防腐蚀耐磨复合涂层，A组分和B组分的质量比为1:0.8～1.3；A组分：磷酸盐20～28％、三氧化二铝25～40％、片状填料10～15％、3YSZ10～15％和NiCrAlY10～15％；B组分：粘结剂80～90％，导热晶须8～18％、助剂1～3％。制备方法，将磷酸盐、三氧化二铝、片状填料、3YSZ和NiCrAlY球磨，得到A组分；将助剂加入到搅拌的粘结剂中，再加入导热晶须，超声波分散，得到B组分；将A组分和B组分按比例混合，即得耐高温防腐蚀耐磨复合涂料。消除或减少常规无机涂层的微孔微裂纹，耐腐蚀性高，抗热震性好，耐磨性好，不影响金属基材的换热效率。不影响金属基材的换热效率。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温防腐蚀耐磨复合涂层及制备方法


[0001]本专利技术涉及特殊涂料
，具体涉及一种耐高温防腐蚀耐磨复合涂层及制备方法。

技术介绍

[0002]燃煤锅炉水冷壁管为锅炉水汽系统的重要承压部件，直接关系到电厂发电的安全和效率，必须保证其安全、稳定地运行。随着社会用电量的不断增加，一方面燃煤电厂火电机组向着大容量、高参数的方向发展，势必提高锅炉水冷壁管内部水汽介质温度；另一方面为响应国家绿色低碳发展规划，NO
x
排放控制和低NO
x
燃烧改造技术在大面积推广应用，客观上导致锅炉普遍出现受热面高温腐蚀；同时为了节约成本，电厂会不同程度掺烧劣质煤(高碱煤、高含硫煤、高燃点煤)，燃烧过程中产生的SO2、H2S、FeS沉积物、硫酸盐类等物质，进一步加重锅炉本体受热面金属的腐蚀。水冷壁管主要存在着高温环境下的氧化、腐蚀，烟气、粉尘混合物的冲刷磨损等问题，最直观地表现为局部水冷壁管在有限的服役期间存在管壁减厚严重的现象，通常电厂检测到壁厚减薄达到原始壁厚的30％时，电厂就得停机更换，一方面：耗费材料；另一方面：停机带来巨大的经济损失。因此，锅炉水冷壁高温防腐蚀成为火电机组迫切需要解决的重要工程技术问题。
[0003]在管壁上涂上合金涂层，是目前电厂在水冷壁防护方法中的重要手段，如：NiCr合金涂层，合金涂层具有较好的韧性以及较强的界面结合力。高温下，合金涂层的保护性能依赖于表面缓慢生长并且致密的氧化膜层，提供抗高温氧化保护层，然而随着运行时间的延长，当氧化膜生长到临界厚度以上时，易发生膜层的开裂、剥落，进而致使合金涂层加速失效。
[0004]常规耐高温防腐涂层均采用有机高分子材料，如：杂环聚合物类、钛聚硅氧烷、元素类有机物等作为粘结基料，这种材料用于腐蚀工作面具有优异的粘结性和防腐蚀性，但当所处环境或介质温度较高时，有机高分子材料的耐温性和耐磨性将很难满足水冷壁运行工况的要求。
[0005]申请号为201410687121.8的专利公开了一种陶瓷表面材料，其包括：20.0wt％～70.0wt％的有机硅，20.0wt％～70.0wt％的有机溶剂，1.0wt％～50wt％的填料，0.1wt％～3.0wt％的助剂，其中填料为石墨烯、石墨、过渡族金属氧化物、复合硅酸盐、稀土氧化物、非金属、非金属化合物、过渡族金属硼化物、晶须与金属组成，该专利提供的陶瓷材料含有大量有机成分，高温状态下有机成分碳化、分解，而无机成分来不及熔融，容易造成涂层坍塌、剥落，造成涂层失效，同时该涂层含有大量有机溶剂，对环境不友好。
[0006]无机耐高温防腐蚀涂料耐热温度可达400℃～1000℃，甚至更高，无机耐高温防腐蚀涂料耐燃性好、硬度高，原材料易得、环保、成本低，但无机涂膜存在性脆、导热性差、与金属基材热匹配差、干燥过程中水分挥发，易形成微孔及微裂纹等问题，影响涂层附着力、耐腐蚀性等。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种耐高温防腐蚀耐磨复合涂层及制备方法，以消除或减少常规无机涂层的微孔微裂纹，进而提高涂层耐腐蚀性，同时提高涂层抗热震性，而且不影响金属基材的换热效率，满足锅炉水冷壁管运行环境。
[0008]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种耐高温防腐蚀耐磨复合涂层，包括：A组分和B组分，A组分和B组分的质量比为1:0.8～1.3；
[0009]A组分由按质量百分含量计的以下组分组成：磷酸盐：20％～28％、三氧化二铝：25％～40％、片状填料：10％～15％、3YSZ：10％～15％和NiCrAlY：10％～15％；
[0010]B组分由按质量百分含量计的以下组分组成：粘结剂：80％～90％、导热晶须：8％～18％和助剂：1％～3％。
[0011]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作如下改进。
[0012]进一步，磷酸盐为磷酸铝、磷酸硅中的一种或两种。
[0013]进一步，三氧化二铝为α
‑
Al2O3，平均粒径为10μm。
[0014]进一步，片状填料为煅烧瓷土、娟云母粉中的一种或两种，平均粒径为18μm。
[0015]进一步，3YSZ和NiCrAlY的粒径均为325目。
[0016]进一步，粘结剂为液体硅酸钾或液体硅酸钠，模数为2.4～3.2。
[0017]进一步，导热晶须为碳化硅、氮化硼、氧化镁中的一种或多种，晶须直径为0.5μm～1μm，晶须平均长度为10μm。
[0018]进一步，助剂由按质量百分含量计的以下组分组成：防沉剂：0.5％～1％、分散剂：0.2％～0.6％、消泡剂：0.1％～0.2％和防闪锈剂：0.2％～0.6％。
[0019]基于上述技术方案，本专利技术还提供一种耐高温防腐蚀耐磨复合涂层的制备方法，具体步骤如下：
[0020]S01、将磷酸盐、三氧化二铝、片状填料、3YSZ和NiCrAlY预混合及球磨，过筛，得到A组分；
[0021]S02、将助剂加入到搅拌的粘结剂中，再加入导热晶须，搅拌、超声波分散，混合均匀过筛，得到B组分；
[0022]S03、将A组分和B组分按比例混合，然后按多次涂覆的方式涂覆在目标基材表面，以达到设计厚度即可。
[0023]进一步，目标基材为水冷壁管。
[0024]耐高温防腐蚀耐磨复合涂层中各原料的作用如下：
[0025]磷酸盐主要作为粘结剂的固化剂，提高粘结剂固化程度，缩短固化时间，提高涂层强度、耐温性、耐水性，其次磷酸盐还是一种金属表面钝化剂，抑制金属腐蚀速率。
[0026]三氧化二铝具有高温稳定性、耐磨性，提高涂层耐热性和耐磨性，高导热性改善涂层换热效率，较高的膨胀系数改善涂层热匹配性，提高涂层抗热震性能。
[0027]片状填料在涂层中形成迷宫结构，延长腐蚀介质渗透通道，提高涂层防腐蚀能力，同时片状结构改善涂层内应力分布，降低涂层脆性。
[0028]3YSZ比三氧化二铝具有更高的膨胀系数，与三氧化二铝、NiCrAlY形成热膨胀梯度，提高涂层高温稳定性，同时，稀土元素或稀土氧化物弥散陶瓷硬质相的分散效果，使涂
NiCrAlY预混合及球磨后，过80目筛，得到A组分；
[0042]S02、将2g助剂加入搅拌中的85.5g硅酸钾内，充分搅拌，再加入12.5g碳化硅晶须，搅拌、超声波分散，混合均匀过筛，得到B组分；
[0043]S03、将A组分和B组分按质量比1:1混合，并充分搅拌，然后刷涂在经过喷砂处理过的水冷壁管上，水冷壁管基材表面应无灰尘、氧化皮等，且表面粗糙度达到Sa2.5级，待上道涂层表干后进行下道涂层刷涂，涂刷2道，涂层厚度为0.24mm，自然干燥24h，然后以2℃/min～3℃/min升温速率升温至850℃，保温2h，涂层二次成膜，形成坚硬、致密涂层。
[0044]测试涂层耐热性、按照GB/T30873
‑
2014测试涂层抗热震性(方法3常温至850℃为一个循本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温防腐蚀耐磨复合涂层，其特征在于，包括：A组分和B组分，所述A组分和B组分的质量比为1:0.8～1.3；所述A组分由按质量百分含量计的以下组分组成：磷酸盐：20％～28％、三氧化二铝：25％～40％、片状填料：10％～15％、3YSZ：10％～15％和NiCrAlY：10％～15％；所述B组分由按质量百分含量计的以下组分组成：粘结剂：80％～90％、导热晶须：8％～18％和助剂：1％～3％。2.根据权利要求1所述的一种耐高温防腐蚀耐磨复合涂层，其特征在于，所述磷酸盐为磷酸铝、磷酸硅中的一种或两种。3.根据权利要求1或2所述的一种耐高温防腐蚀耐磨复合涂层，其特征在于，所述三氧化二铝为α
‑
Al2O3，平均粒径为10μm。4.根据权利要求1或2或3所述的一种耐高温防腐蚀耐磨复合涂层，其特征在于，所述片状填料为煅烧瓷土、娟云母粉中的一种或两种，平均粒径为18μm。5.根据权利要求1所述的一种耐高温防腐蚀耐磨复合涂层，其特征在于，所述3YSZ和NiCrAlY的粒径均为325目。6.根据权利要求1所述的一种耐高温...

【专利技术属性】
技术研发人员：严弢，吴磊，王少华，赵亚东，曾庆涛，罗威，刘恒，周军，林啸，刘巍，
申请(专利权)人：华能武汉发电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：