【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料防护，具体涉及一种耐高温抗腐蚀艾萨炉喷枪及其制备方法。
技术介绍
1、艾萨炉喷枪的作用是提供艾萨熔炼生产所需的空气、氧气和反应动力，是艾萨技术的核心部件。作为艾萨冶炼工艺设备的核心，艾萨炉喷枪的使用寿命是影响艾萨炉作业率的最主要因素，也是艾萨熔炼技术先进程度的代表之一。在当前铜冶炼技术背景下，特别是对于采用富氧顶吹熔池熔炼方法的铜冶炼厂，其火法炼铜过程通常采用艾萨熔炼法。该熔炼方法涉及使用喷枪将富氧空气强制鼓入熔池，以促使溶池强烈搅动，从而加快化学反应速率，充分利用精矿中硫、铁氧化合物释放的热量进行熔炼，并最终产出高品位的冰铜。在这一技术背景下，艾萨炉喷枪作为该熔炼技术的核心部件之一，提供所需的空气、氧气和反应动力。
2、然而，尽管艾萨熔炼法在铜冶炼中发挥了重要作用，但当前存在一个显著的技术挑战，即艾萨喷枪的使用寿命较短。这一问题的主要原因在于喷枪受到熔池中1200℃铜渣的高温侵蚀，导致端部烧损。因此，目前的情况表明，艾萨喷枪的平均使用寿命往往不足10天，这对于艾萨炉的正常运行和维持生产效益构成了严重影响。为了克服这一技术瓶颈，寻找一种创新的耐高温抗腐蚀艾萨炉喷枪显得尤为迫切。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的缺点，本专利技术提供一种耐高温抗腐蚀艾萨炉喷枪及其制备方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种耐高温抗腐蚀艾萨炉喷枪，所述艾萨炉喷枪表面上依次喷涂粘接层、高熵合金金属层和陶瓷层；所述粘接层
4、所述az为质量百分含量分别为75％al2o3和25％zro2的混合物；7ysz为掺杂7wt％y2o3的zro2。
5、作为本专利技术的优选实施方式，所述粘接层厚度为100-120μm；所述高熵合金金属层的粒径为100-120μm；所述陶瓷层厚度为200-240μm。
6、本专利技术所述耐高温抗腐蚀艾萨炉喷枪的制备方法包括：
7、(1)将蚀艾萨炉喷枪进行超声清洗，随后用al2o3粒子喷砂法对清洗后的蚀艾萨炉喷枪进行喷砂，再将表面进行清洗烘干；
8、(2)采用hvof高速氧燃料喷涂法在蚀艾萨炉喷枪表面沉积粘结层；
9、(3)采用hvof高速氧燃料喷涂法在粘结层上沉积高熵合金金属层；
10、(4)采用大气等离子喷涂在高熵合金金属层沉积陶瓷层；
11、(5)最后进行热处理得到耐高温抗腐蚀艾萨炉喷枪。
12、作为本专利技术的优选实施方式，所述喷砂的具体工艺参数为：喷砂的角度为90度，压力为1.5bar，喷枪距离为1.5厘米，喷砂后蚀艾萨炉喷枪的粗糙度为30-35μm，以便于与涂层与基体进行有效的物理结合，提高涂层与基体的结合强度。
13、作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤(2)中，hvof高速氧燃料喷涂法的参数为：煤油流量为22l/h，氧气流量为800sl/min，喷涂距离为150mm，焊枪-基板横向移动速度350mm/s，轨道间距4mm，粘结层的原料进料速率75g/min，焊枪循环次数为5次。
14、作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤(3)中，hvof高速氧燃料喷涂法的参数为：煤油流量为22l/h，氧气流量为800sl/min，喷涂距离为150mm，焊枪-基板横向移动速度350mm/s，轨道间距4mm，高熵合金金属层的原料进料速率75g/min，焊枪循环次数为5次。
15、作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤(4)中，大气等离子喷涂的参数为：ar流量(slpm)为110，h2流量(slpm)为17，载气流量(slpm)为5，电压为140伏，电流为380安，枪速为800mm/s，喷涂距离为100mm。
16、作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤(5)中，热处理的温度为1050℃，时间为2h，真空度为10-5pa。
17、作为本专利技术的优选实施方式，所述粘结层的材料为nicocraly，其包含如下质量百分含量的成分：8.59％al，22.81％co，19.98％cr，47.94％y，0.68％ni。
18、作为本专利技术的优选实施方式，所述高熵合金金属层的材料为nicocralfey或nicocralfeyhf，当高熵合金金属层的材料为nicocralfey时，其包含如下原子百分含量的成分：19.996％al，19.996％co，19.996％cr，19.996％fe，19.996％ni，0.02％y；当高熵合金金属层的材料为nicocralfeyhf时，其包含如下原子百分含量的成分：19.992％al，19.992％co，19.992％cr，19.992％fe，19.992％ni，0.02％y，0.02％hf；所述陶瓷层的材料为az、al2o3、7ysz或la2zr2o7。
19、作为本专利技术的优选实施方式，将粘结层的原料粉末，高熵合金金属层的原料粉末粉末，陶瓷层原料粉末在喷涂沉积前至于80℃的烘箱中进行180分钟的烘干。
20、本专利技术技术的原理：
21、本专利技术采用hvof高速氧气料喷涂nicocraly粘结层中微量元素y加入使涂层中的氧化物与基体的结合力加强，还会细化涂层中的晶粒。此外，y可促进形成连续的氧化层以减轻基体金属氧化，在氧化条件下y2o3与al2o3产生的y-al相形成“钉扎作用”，提高其与涂层的机械粘附性。另一方面，y优先富集在晶界处，抑制s等有害元素在晶界处偏析及al原子沿晶格扩散，使al2o3呈细晶结构，提高涂层高温机械强度。采用vof高速氧气料喷涂法利用原料颗粒的高冲击速度使其处于塑性状态而非熔化，从而形成致密、高化学稳定性涂层，因此nicocraly金属粘结层在高温服役过程中，其表面形成连续致密的α-al2o3阻氧层，保护高温艾萨炉喷枪基体不被氧化，而且与高温艾萨炉喷枪表面具有良好的界面结合力，同时缓解高温艾萨炉喷枪基体与陶瓷层热失配现象，起到中间粘接的作用。
22、另外，本专利技术采用hvof高速氧气燃料喷涂nicocralfey或nicocralfeyhf高熵合金金属层使得保护性元素al和cr含量充足，且al的利用更高，形成致密的α-al2o3充当阻氧层以及阻滞腐蚀介质中例子进入腐蚀喷枪基体；并且共格的相结构降低了腐蚀介质(精铜矿、铁(fe)、二氧化硅(sio2)、氧化钙(cao)、氧化镁(mgo)、氧化铝(al2o3)和少量锌(zn)等元素)在2种高熵合金(nicocralfey，nicocralfeyhf)中的扩散速率；最后细小的a2和b2的两相结构促进al和cr均匀分布，限制了热腐蚀过程中选择性氯化、硫化和内氧化的深度，进而提高合金的抗热腐蚀性能。
23、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐高温抗腐蚀艾萨炉喷枪，其特征在于，所述艾萨炉喷枪表面上依次喷涂粘接层、高熵合金金属层和陶瓷层；所述粘接层的成分为NiCoCrAlY；所述高熵合金金属层的成分为NiCoCrAlFeY或NiCoCrAlFeYHf；所述陶瓷层成分为AZ、Al2O3、7YSZ或La2Zr2O7；所述粘接层和高熵合金金属层采用高速氧燃料喷涂方法制得；所述陶瓷层采用大气等离子喷涂制得。
2.如权利要求1所述耐高温抗腐蚀艾萨炉喷枪，其特征在于，所述粘接层厚度为100-120μm；所述高熵合金金属层厚度为100μm-120μm；所述陶瓷层厚度为200-240μm。
3.如权利要求1所述耐高温抗腐蚀艾萨炉喷枪，其特征在于，所述粘结层的材料为NiCoCrAlY，包含如下质量百分含量的成分：8.59％Al，22.81％Co，19.98％Cr，47.94％Y，0.68％Ni。
4.如权利要求1所述耐高温抗腐蚀艾萨炉喷枪，其特征在于，所述高熵合金金属层的材料为NiCoCrAlFeY或NiCoCrAlFeYHf，当高熵合金金属层的材料为NiCoCrAlFeY时，其包含如下原子百
5.权利要求1-4任一项所述耐高温抗腐蚀艾萨炉喷枪的制备方法，其特征在于，包括：
6.如权利要求5所述耐高温抗腐蚀艾萨炉喷枪的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，HVOF高速氧燃料喷涂法的参数为：煤油流量为22L/h，氧气流量为800SL/min，喷涂距离为150mm，焊枪-基板横向移动速度350mm/s，轨道间距4mm，粘结层的原料进料速率75g/min，焊枪循环次数为5次。
7.如权利要求5所述耐高温抗腐蚀艾萨炉喷枪的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，HVOF高速氧燃料喷涂法的参数为：煤油流量为22L/h，氧气流量为800SL/min，喷涂距离为150mm，焊枪-基板横向移动速度350mm/s，轨道间距4mm，高熵合金金属层的原料进料速率75g/min，焊枪循环次数为5次。
8.如权利要求5所述耐高温抗腐蚀艾萨炉喷枪的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，大气等离子喷涂的参数为：Ar流量(SLPM)为110，H2流量为17SLPM，载气流量为5SLPM，电压为140伏，电流为380安，枪速为800mm/s，喷涂距离为100mm。
9.如权利要求5所述耐高温抗腐蚀艾萨炉喷枪的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，热处理的温度为1050℃，时间为2h，真空度为10-5Pa。
...【技术特征摘要】
1.一种耐高温抗腐蚀艾萨炉喷枪，其特征在于，所述艾萨炉喷枪表面上依次喷涂粘接层、高熵合金金属层和陶瓷层；所述粘接层的成分为nicocraly；所述高熵合金金属层的成分为nicocralfey或nicocralfeyhf；所述陶瓷层成分为az、al2o3、7ysz或la2zr2o7；所述粘接层和高熵合金金属层采用高速氧燃料喷涂方法制得；所述陶瓷层采用大气等离子喷涂制得。
2.如权利要求1所述耐高温抗腐蚀艾萨炉喷枪，其特征在于，所述粘接层厚度为100-120μm；所述高熵合金金属层厚度为100μm-120μm；所述陶瓷层厚度为200-240μm。
3.如权利要求1所述耐高温抗腐蚀艾萨炉喷枪，其特征在于，所述粘结层的材料为nicocraly，包含如下质量百分含量的成分：8.59％al，22.81％co，19.98％cr，47.94％y，0.68％ni。
4.如权利要求1所述耐高温抗腐蚀艾萨炉喷枪，其特征在于，所述高熵合金金属层的材料为nicocralfey或nicocralfeyhf，当高熵合金金属层的材料为nicocralfey时，其包含如下原子百分含量的成分：19.996％al，19.996％co，19.996％cr，19.996％fe，19.996％ni，0.02％y；当高熵合金金属层的材料为nicocralfeyhf时，其包含如下原子百分含量的成分：19.992％al，19.992％co，19....
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。