一种用于制备镍基高铝涂层的粉芯丝材及其涂层制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料加工工程中的热喷涂领域，设及一种粉忍丝材、涂层的制备方法， 特别设及一种用于电弧喷涂制备耐高溫腐蚀儀基高侣涂层的粉忍丝材及其涂层的制备方 法，该发明可用于垃圾焚烧炉内锅炉四管的高溫腐蚀防护领域。
【背景技术】
[0002] 废弃物资源化(Waste-t〇-Energy，WTE)垃圾焚烧技术是现今处理固体废弃垃圾的 主要发展趋势，然而无论是城市垃圾焚烧炉还是生物质垃圾焚烧炉和医疗废弃物焚烧炉 中，过热器及水冷壁等易腐蚀部件的高溫腐蚀问题都是对焚烧炉的运作寿命的极大限制， 其形式主要是:烙盐腐蚀和活性氧化。在溫度达到450°CW上时，金属氯化物和HC1的氧化会 产生高活性的Cl2,极易扩散渗入表层的氧化膜，并与氧化膜/金属基体界面处的Fe或者其 它金属元素反应生成金属氯化物，在高溫作用下挥发扩散至管壁表面，再次氧化将Ch释放 出来从而构成循环腐蚀、减薄过程。同时，部分沉积的金属氯化物与燃烧气氛中的S〇2或S〇3 等反应，易形成低烙点共晶盐，在高溫下会烙化分解具有保护性的氧化膜，造成烙盐腐蚀， 造成管壁减薄，承压能力严重下降。活性氧化主要是由于飞灰颗粒中的金属氯化物在管壁 上沉积、W及焚烧过程所产生的高浓度HC1所导致，而燃烧气氛中的氯则来源于城市垃圾或 生物质垃圾或医疗废弃物中富含的有机物质和PVC材料。
[0003] 等离子喷涂、超音速火焰喷涂等喷涂工艺设备复杂，成本高，不适宜原位大面积现 场施工，且喷涂原材料粉体制备复杂。采用堆焊方法在过热器及水冷壁表面堆焊Inconel 625合金的放在在实际工作溫度达到400-420°C时已不能对基体起到有效防护。而电弧喷涂 因具有设备简单，操作方便，喷涂材料制备方便、经济，可W实现原位大面积喷涂等优点，已 成为在实际应用领域制备耐热腐蚀涂层的主要制备方法。
[0004] 在电弧喷涂丝材的开发上，现有技术如【邱质彬.Ni吐Ti涂层抗高溫腐蚀性能与应 用研究[J].发电技术，2014,35(155):41-44】采用添加11元素获得化化11涂层，通过配比的 优化使涂层的抗腐蚀性能得到很大提升，提高了涂层服役寿命。但由于Ti元素价格昂贵，加 之其化含量高达40 %，使该丝材因其高昂的制造成本而不能非常广泛地应用。
[0005] 因此开发一种价格低廉的具有良好的高溫耐蚀性和良好喷涂工艺性能的喷涂药 忍丝材十分有意义。
【发明内容】
[0006] 本发明旨在提供一种具有较好耐高溫腐蚀性能的儀基高侣涂层材料及其涂层的 制备方法。
[0007] -种能够用于电弧喷涂制备耐高溫腐蚀性能的儀基高侣涂层的粉忍丝材，所述的 粉忍成分质量百分含量范围如下:吐：13~25%，A1:4~10%，B:3~6%，Si :3~6%，Ni及不 可避免的杂质:余量;粉忍丝材外皮所用带材为儀铭合金带;粉忍丝材填充率:26 %~28 %。 [000引所述粉忍丝材外皮所用带材为Ni80-化20带材。
[0009] 优选所述粉忍丝材药忍成分质量百分含量范围如下:化：15~25%，A1:4~9%，B: 3~5 %，Si: 3~5 %，化及不可避免的杂质:余量。
[0010] 进一步优选化：15%，A1:9%，B:3~5%，Si:3~5%，Ni及不可避免的杂质：余量。
[0011] 采用本发明上述粉忍丝材制备一种具有较好耐高溫腐蚀性能的儀基高侣涂层，其 特征在于，包括如下步骤：
[0012] 步骤1，按照所述的粉忍丝材成分配制药忍粉末，社制，最终获得粉忍丝材(优选直 径为2.0mm);
[0013] 步骤2,对金属基体表面进行预处理去除表面氧化膜W及污垢，然后对基材进行喷 砂处理.
[0014] 步骤3,采用电弧喷涂工艺制备儀基高侣涂层，喷涂工艺参数为：电流:160~200A， 电压:28~％V，压缩空气压力:0.4~0.6MPa，喷涂距离：190mm~210mm。
[0015] 采用上述方法制备的一种具有较好耐高溫腐蚀性能的儀基高侣涂层，此涂层可作 为垃圾焚烧炉、生物质垃圾焚烧炉和医疗废弃物焚烧炉易腐蚀件的防护涂层。
[0016] -种采用电弧喷涂方法制备的具有较好耐高溫腐蚀性能的儀基高侣涂层所具有 的性能主要是其自身组分所决定的。其作用为：
[0017] Ni、化元素:Ni元素是基础元素，其氧化物生成速度比化元素快，因此在形成化2〇3 氧化膜前，可生成大量的NiO和Ni&2〇4,降低了氧化膜与合金界面的氧分压，促进涂层中的 Cr形成具有良好耐蚀性的连续致密的吐2〇3氧化膜，伴随Μ元素所形成的M0及尖晶石型化 合物Ni化地4,对涂层起到保护作用。
[0018] A1元素:流动性好，可W在喷涂过程中液态的状态下冲破儀的包覆，在涂层表面快 速氧化形成一定区域的层状Al2〇3,它的氧化膜与Cr元素形成的氧化膜相互补充，形成混合 氧化膜覆盖在涂层表面，同时减少了涂层中自由铭的消耗，使得涂层中可W保留有大量的 铭元素；
[0019] 同时，在腐蚀过程中，A1元素能够快速在涂层表面形成Al2〇3氧化膜，与铭形成的氧 化膜起到互相协助，有效降低腐蚀介质向膜内的扩散，提高涂层抗氧化腐蚀性能，对提高涂 层的耐高溫腐蚀性能有至关重要的作用，不可或缺；
[0020] 另外，A1是一种廉价的金属元素，本发明中A1的加入替代了 Ni，可W大幅度降低昂 贵的金属Ni的含量，进一步显著降低丝材和相应涂层的成本。
[0021] B、Si元素：降低晶界化学能，增强晶粒间结合力、细化晶粒增加硬度与耐磨性;在 喷涂过程中有效降低氧化。
[0022] 涂层中的各个元素都是常规的元素，而涂层的耐高溫腐蚀性能是通过各个元素的 协同作用得到的，并不是任意单一元素决定的，但也是缺一不可的，当然也不是仅仅通过有 限次试验就可W得到的。
[0023] -种用于制备耐高溫腐蚀儀基高侣涂层的粉忍丝材及其涂层制备方法。该粉忍丝 材经电弧喷涂技术在材料表面制备涂层后，涂层具有较好的耐高溫腐蚀性能、耐高溫氧化 性能、较低的成本和较高的硬度。
[0024] 本发明与常规耐高溫腐蚀涂层相比，该涂层具有W下特点：
[0025] 1、涂层具有良好的耐高溫腐蚀性能:单位面积涂层增重量远远低于商用NiCrTi涂 层的高溫腐蚀增重量。
[0026] 2、优异的抗高溫氧化性能:单位面积涂层增重较低，表面氧化膜厚度小，内部氧化 物少，明显优于商用Ni化Ti涂层。
[0027] 3、成本优势明显:本发明中的儀基高侣粉忍丝材成本较低，相本发明中的合金粉 末中未添加 Ti等昂贵金属，同时A1元素也替代了一定含量的贵金属Ni元素。
[0028] 4、本发明采用的电弧喷涂工艺操作简单，喷涂材料制备方便、经济，可实现原位大 面积喷涂等优点，相比于其它喷涂方法成本最低。
[0029 ] 5、涂层具有较高的硬度，可达到890.9HVo. 1。
[0030] 6、本发明制备的儀基高侣涂层具有较好的微结构特征，硬度高，同时具有优良的 耐高溫腐蚀、抗高溫氧化的性能。
[0031] 本发明对于垃圾焚烧炉内锅炉四管的高溫腐蚀防护是一种较为合宜的解决方案。
【附图说明】：
[0032] 图1实施例与对比例的高溫腐蚀试验增重量对比图；