【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开了一种耐高硫煤灰热腐蚀的合金涂料、制备方法及其涂装工艺，属于表面高温防腐。
技术介绍
1、电力是我国国民经济和社会发展的基础产业，电站锅炉中大量使用硫含量较高的煤，在工作过程中锅炉管壁受热面易产生磨损、热腐蚀等问题。同时为响应国家节能减排号召，提高发电机组热效率，减少煤炭消耗量，电站锅炉向大容量、高参数方向发展，超(超)临界机组得到大力发展，锅炉工作温度大幅提高，高温热腐蚀现象发生的频率越来越高，严重干扰了锅炉的安全运行，成为急需解决的科学工程问题。
2、目前高温腐蚀的防治主要有两种途径：一种是提高锅炉设备材料本身的耐蚀性能来减缓高温腐蚀速率。高耐蚀合金材料主要通过添加cr、ni、al、mo等耐蚀元素的含量来提高其耐蚀性能，例如tp91、304l、316h、hr3c以及617合金等材料，但耐蚀合金材料的广泛使用将大大提高了机组的建设成本。另一种则是通过在锅炉管壁受热面涂覆耐高温热腐蚀涂层。如中国专利cn111548133b公开了一种稀土复合高温纳米陶瓷涂层的制造方法。该涂层是由经煅烧后的复合陶瓷粉体、纳米氧化铝、纳米氧化硅、纳米氧化钇粉及水玻璃等混合成浆料，喷涂到锅炉受热面常温干燥后，再在表面喷涂甲基硅酸钠溶液而成。其在200～1000℃范围内具有防高温硫腐蚀能力。无机陶瓷涂层具有耐温能力高、成本较低、施工简单等优点，但陶瓷涂层固化后存在微裂纹、抗热震性能差，且与基体结合强度不高，易发生剥落。
3、而以耐热耐蚀合金材料为原料，采用热喷涂、激光或等离子熔覆等手段在锅炉受热面表面制备合金涂层，涂
技术实现思路
1、技术问题：提供一种合金涂层的制备方法，制得的合金涂层组织致密无裂纹，平均硬度为620～650hv，在模拟高硫煤灰850℃热腐蚀150h后单位面积增重为15～35mg/cm2。
2、技术构思：本专利技术合成的纳米合金粉末为一种纳米氧化物弥散强化的cocrfeni高熵合金。其成分设计中co、cr、ni元素为(近)等摩尔比。考虑到涂层熔覆过程中基材稀释作用，fe元素含量相对较少。通过添加抗氧化、耐腐蚀有益元素al、cr、ti等，能够在高温环境下在纳米合金的表面生成致密氧化膜，如al2o3、cr2o3、tio2等，从而提升纳米合金的耐高温腐蚀性能，进而提升涂层的抗热腐蚀性能。同时，al、ti元素原子半径与主元素有一定差距，适量的al、ti元素的添加可以在熔覆过程中引发一定的晶格畸变，达到固溶强化的目的，有助于提高涂层的耐温能力和耐磨性能。但al元素的过多添加也会增强高熵合金的裂纹敏感性，冷却后易发生开裂现象，综合考虑本专利技术确定al的摩尔百分比为4～10％。ce2o3纳米粉末的添加主要有以下益处：一方面在合金涂料经等离子束扫描进行熔凝的过程中可以起到对涂层细化晶粒的作用；另一方面其在晶界处的弥散分布可起到对涂层弥散强化的作用，又一方面，ce2o3具有稀土元素效应，能显著提高涂层的抗高温腐蚀性能。本专利技术采用机械合金化法制备纳米合金粉末，有利于合金成分比例的精准控制以及ce2o3纳米粉末的弥散添加；制得的纳米合金粉末呈不规则颗粒状，相比于球型粉末，合金涂料涂覆时合金粉末接触面积更大，在后期熔凝过程中能够有效减少涂层内部显微孔洞的产生。
3、技术方案：
4、一方面，提供一种耐高硫煤灰热腐蚀的合金涂层的制备方法，其包括如下步骤：
5、(1)合成纳米合金粉末：以co、cr、ni、fe、al、ti和ce2o3为原料，按照摩尔百分比计，co＝25～30％，cr＝25～30％，ni＝25～30％，fe＝4～10％，al＝4～10％，ti＝1～5％，ce2o3＝0.5～1％，采用机械合金化法合成纳米合金粉末；
6、(2)制备合金涂料：将纳米合金粉末与有机粘结剂按照质量比(3～8):100混匀并调至浆状，得到合金涂料；
7、(3)涂装：采用刷涂或喷涂的方法将合金涂料均匀涂覆在已表面喷砂处理后的基材上，其中涂层厚度为2～4mm；然后干燥处理；再进行等离子束扫描，其中，等离子束扫描的工艺参数：工作电流100～130a，喷嘴高度15～20mm，熔覆速度40～60mm/min，等离子弧摆动宽度20～40mm，搭接率为50％，惰性气体保护，离子气流量0.2～0.4l/min，得到耐高硫煤灰热腐蚀的合金涂层。
8、在一些实施例中，耐高硫煤灰热腐蚀的合金涂层与基材冶金结合，材料的平均硬度为620～650hv，在模拟高硫煤灰下850℃热腐蚀150h后单位面积增重为15～35mg/cm2。
9、在一些实施例中，在步骤(1)中，原料co、cr和ni的用量相等。
10、在一些实施例中，在步骤(1)中，原料co、cr、ni、fe、al、ti粉末粒径为50～150μm，ce2o3粉末粒径为20～50nm。
11、在一些实施例中，在步骤(1)中，各原料的纯度均大于99.5％。
12、在一些实施例中，步骤(1)具体包括如下步骤：先将ce2o3粉末置于含过程控制剂的不锈钢球磨罐中，超声波震荡分散；然后加入co、cr、ni、fe、al、ti粉末；在球磨机转速为300～400r/min下球磨处理10～30h；再干燥处理，得到纳米合金粉末。
13、在一些实施例中，在步骤(1)中，干燥处理的参数：干燥箱中干燥时间为12～24h，干燥温度为60～80℃。
14、在一些实施例中，在步骤(1)中，过程控制剂为无水乙醇。
15、在一些实施例中，在步骤(3)中，惰性气体为氩气，氩气的流量0.6～0.85l/min。
16、在一些实施例中，在步骤(3)中，干燥处理的参数：80～100℃下干燥12～24h。
17、有益效果：
18、1、本专利技术合成的纳米合金粉末为一种纳米氧化物弥散强化的cocrfeni高熵合金。其成分设计中co、cr、ni元素为(近)等摩尔比。考虑到涂层熔覆过程中基材稀释作用，fe元素含量相对较少。通过添加抗氧化、耐腐蚀有益元素al、cr、ti等，能够在高温环境下在纳米合金的表面生成致密氧化膜，如al2o3、cr2o3、tio2等本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐高硫煤灰热腐蚀的合金涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，耐高硫煤灰热腐蚀的合金涂层与基材冶金结合，材料的平均硬度为620～650HV，在模拟高硫煤灰下850℃热腐蚀150h后单位面积增重为15～35mg/cm2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，原料Co、Cr和Ni的用量相等。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，原料Co、Cr、Ni、Fe、Al、Ti粉末粒径为50～150μm，Ce2O3粉末粒径为20～50nm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，各原料的纯度均大于99.5％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)具体包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，干燥处理的参数：干燥箱中干燥时间为12～24h，干燥温度为60～80℃。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，过程控制剂为无水乙醇。
...【技术特征摘要】
1.一种耐高硫煤灰热腐蚀的合金涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，耐高硫煤灰热腐蚀的合金涂层与基材冶金结合，材料的平均硬度为620～650hv，在模拟高硫煤灰下850℃热腐蚀150h后单位面积增重为15～35mg/cm2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，原料co、cr和ni的用量相等。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，原料co、cr、ni、fe、al、ti粉末粒径为50～150μm，ce2o3粉末粒径为20～50nm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张平，陈正，何业增，陈长玖，张金勇，樊宇，徐杰，沈承金，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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