专利名称：耐高温氯腐蚀电弧喷涂粉芯丝材的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种耐高温、耐氯腐蚀的电弧喷涂粉芯丝材，该丝材主要用于锅炉管壁等高温氯腐蚀环境下设备的表面防护。
背景技术：
近年来，由于固体废弃物对环境造成了恶劣的影响，垃圾的处理问题已经成为全球的环境问题。目前，国内处理生活垃圾的方法主要有焚烧法、堆肥法、填埋法、无害化综合处理法。其中焚烧垃圾发电是实现生活垃圾资源化、减量化和无害化的最有效途径。目前，已有35个发达国家和地区建有2000多座生活垃圾焚烧厂，日本目前90%以上的垃圾采用焚烧法处理，瑞士垃圾焚烧的比例高达80%，美国40%，德国和法国约40%。而我国垃圾焚烧处理量仅占城市垃圾无害化处理量的5%左右，因此垃圾焚烧处理量的快速增加将是一个必然的发展趋势。
国内外的研究发现，由于垃圾中存在大量的聚氯乙烯和聚氯亚乙烯等含氯物质， 燃烧垃圾产生含有氯化物的烟气，造成垃圾焚烧炉产生严重的高温氯腐蚀，当燃料中含氯量大于O. 3%时，它的作用远远超过了硫的作用。垃圾焚烧锅炉金属受热面的腐蚀要比传统的燃煤、燃油锅炉严重得多，导致的事故频发率也大大增加，因此，解决焚烧垃圾锅炉受热金属管壁的高温腐蚀问题已经迫在眉睫。
一般认为，氯在燃料中有三种存在形式无机氯化物、有机氯化物和燃料中与盐有关的氯离子。试验发现，在燃料燃烧时，燃料中的95%的氯转化为HCI而释放出来，氯化氢是活性很强的气态腐蚀介质，在高温下会积极参与对金属表面保护膜( Fe、FeO, Fe3O4, Fe2O3) 的腐蚀。从而加大了气态腐蚀介质CI2、02、SOx, HCI等向基体界面传递的速率而直接腐蚀基体金属。生成的？冗13具有较低的熔点(303°C)和高的蒸汽压力(1670MPa)，所以在炉管表面温度下极易挥发。因而使保护膜层中产生空隙，使之变得疏松，从而大大降低了活性气态腐蚀介质向基体金属界面传递阻力，同时使腐蚀产物更易脱落，从而加速了腐蚀进程，且氯的存在对炉管中的镍合金及氧化铬保护膜也发生与铁相似的反应。研究发现，高温氯腐蚀具有重复特征，只要有HC1、CI2的不断补充，腐蚀反应就会一直进行下去，在锅炉管的高温腐蚀中，硫的腐蚀是一次性的，而氯的腐蚀很可能是重复性的，因此其危害更不容忽视。
采用电弧喷涂技术在锅炉金属管壁制作一层防护涂层，以减少介质对金属的腐蚀，延长锅炉的使用寿命，是目前最为经济、有效的一种方法，它具有设备简单，操作方便， 质量可靠，易于现场大面积施工等特点，在电厂锅炉受热管壁的防护施工中得到了广泛应用。目前，采用电弧喷涂工艺制作针对垃圾焚烧锅炉的耐高温氯腐蚀涂层，选用的材料有 45CT、Inconel600合金、Inconel625合金等，但这些材料价格昂贵，难以大量使用。发明内容
为克服以上技术的不足，本发明提供了一种耐高温氯腐蚀电弧喷涂粉芯丝材，这种丝材经电弧喷涂尤其是超音速电弧喷涂可以在金属基材上形成连续致密的防护涂层， 该涂层具有高温化学稳定性，具有很好的耐高温氯腐蚀的能力且原料成本较现有技术的成本低廉。
本发明采用的技术方案为一种耐高温氯腐蚀电弧喷涂粉芯丝材,包括粉芯及包裹粉芯的外皮，所述粉芯可以由下列各粉芯原料混合而成，各粉芯原料占粉芯的质量百分比为Ti 粉:6-15%, Cr 粉14-22%、CrB2 粉15-25%、Ni 包 Al 粉7_15%、Ni 粉余量。
所述外皮可以采用钢带制成。
制备上述耐高温氯腐蚀电弧喷涂粉芯丝材的方法可以包括下列步骤(O按比例称取所述的各种粉芯原料；(2)将所述各种粉芯原料混合；(3)采用外皮包裹混合后的粉芯原料，形成粗丝材；(4)将粗丝材逐级减径，形成成品丝材。
优选地，在步骤(2)中对混合后的粉芯原料进行烘干，步骤(3)中在包裹前对所述钢带进行表调和烘干，步骤(4 )中采用拉拔或轧丝方式对丝材逐级减径。
本发明的有益效果为由于本发明各种粉芯原料组分的配比得当，采用电弧喷涂特别是超音速电弧喷涂可以在金属基材上形成连续致密的防护涂层，该防护涂层具有高温化学稳定性及耐氯腐蚀性，这种技术可广泛应用于垃圾焚烧锅炉及电厂锅炉管壁等高温氯腐蚀环境下设备的表面·防护，可以显著延长设备的使用寿命。
具体实施方式
制备所述丝材的具体方法步骤是(1)取Ti粉、Cr粉及Ni粉按比例要求称重；(2)取Al粉经Ni包覆，按比例要求称重；(3)块状的CrB2采用球磨或气流粉碎的方式进行粉碎，按比例要求称重；(4 )将步骤(I)、( 2 )、( 3 )和(4 )制备的各粉料进行混合；(5)将步骤(4)的混合粉料进行烘干；(6)以钢带制作粉芯丝材的外皮，钢带可选用不锈钢钢带，对钢带进行表调和烘干并将钢带剪切成合适大小及合适形状的外皮；(7)将粉芯原料按一定比例(根据需要而定，一般情况下丝材中混合后的粉芯原料占丝材总重量的20-50%)加入外皮中，形成粗丝材；(8)采用拉拔或轧丝等方式对粗丝材进行逐级减径，使粗丝材成为符合所需直径的成品丝材；(9)将成品丝材绕制成出厂所需的形状，经计量和包装后形成可出厂的产品。
所述Ti粉占粉芯的质量百分比范围为6-15%，优选为8-13%，进一步的优选值是 10% ；所述Cr粉占粉芯的质量百分比范围为14-22%，优选为16-20%，进一步的优选值是18% ；所述CrB2粉占粉芯的质量百分比范围为15-25%，优选为17_23%，进一步的优选值是20% ；所述Ni包Al粉占粉芯的质量百分比范围为7-15%，优选为9-13%，进一步的优选值是11.5% ；Ni粉占粉芯质量百分数的优选值为40. 5%。
当粉芯原料依据上述各粉芯原料占粉芯的优选质量百分比时，可得出各粉芯原料占粉芯的优选质量百分比范围=Ti粉:8-13%, Cr粉:16-20%、CrB2粉:17-23%、Ni包Al粉 9-13%、Ni 粉余量。
当粉芯原料依据上述各粉芯原料占粉芯的质量百分比的优选值时，获得一种优选的各粉芯原料的配比=Ti粉10%,Cr粉18%,CrB2粉:20%、Ni包Al粉11. 5%、Ni粉余量。
下面，给出几种各粉芯原料配比的实施例，依据下面实施例制备出的粉芯丝材均能达到前面所述的技术指标实施例1:Ti 粉6kg、Cr 粉14kg、CrB2 粉:15kg、Ni 包 Al 粉:7kg、Ni 粉58kg。
实施例2:Ti 粉8kg、Cr 粉16kg、CrB2 粉:17kg、Ni 包 Al 粉:9kg、Ni 粉50kg。
实施例3: Ti 粉12kg、Cr 粉20kg、CrB2 粉21kg、Ni 包 Al 粉:13kg、Ni 粉34kg。
实施例4:Ti 粉13kg、Cr 粉21kg、CrB2 粉22kg、Ni 包 Al 粉:14kg、Ni 粉30kg。
实施例5 Ti 粉11kg、Cr 粉19kg、CrB2 粉20kg、Ni 包 Al 粉:12kg、Ni 粉38kg。
实施例6:Ti 粉14kg、Cr 粉22kg、CrB2 粉23kg、Ni 包 Al 粉:14kg、Ni 粉27kg。
实施例7 Ti 粉10. 5kg、Cr 粉18kg、CrB2 粉20kg、Ni 包 Al 粉11 kg、Ni 粉40. 5kg。
实施例8 Ti 粉15kg、Cr 粉22kg、CrB2 粉25kg、Ni 包 Al 粉:15kg、Ni 粉23kg。
权利要求
1.一种耐高温氯腐蚀电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于包括粉芯及包裹粉芯的外皮，所述粉芯由下列各原料按质量百分比混合而成Ti粉6-15%、Cr粉14-22%、(池2粉15_25%、 Ni包Al粉7-15%, Ni粉余量。
2.如权利要求1所述的耐高温氯腐蚀电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于各种粉芯原料占粉芯的质量百分比为Ti 粉8-13%, Cr 粉16-20%、CrB2 粉:17-23%、Ni 包 Al 粉:9_13%、Ni 粉余量。
3.如权利要求1所述的耐高温氯腐蚀电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于所述Ti粉占粉芯的质量百分比范围为8-13%。
4.如权利要求1所述的耐高温氯腐蚀电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于所述Cr粉占粉芯的质量百分比范围为16-20%。
5.如权利要求1所述的耐高温氯腐蚀电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于所述CrB2粉占粉芯的质量百分比范围为17-23%。
6.如权利要求1所述的耐高温氯腐蚀电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于所述Ni包Al粉占粉芯的质量百分比范围为9-13%。
7.如权利要求1所述的耐高温氯腐蚀电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于各种粉芯原料占粉芯的质量百分比为=Ti粉10%,Cr粉18%,CrB2粉:20%、Ni包Al粉11. 5%、Ni粉余量。
8.如权利要求1至7中的任一权利要求所述的耐高温氯腐蚀电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于所述外皮采用钢带制成。
9.一种制备如权利要求1至7中的任一权利要求所述的耐高温氯腐蚀电弧喷涂粉芯丝材的方法，其特征在于包括下列步骤(1)按比例称取各种粉芯原料；(2)将所述各种粉芯原料混合；(3)采用外皮包裹混合后的粉芯原料，形成粗丝材；(4)将粗丝材逐级减径，形成成品丝材。
10.如权利要求9所述的制备耐高温氯腐蚀电弧喷涂粉芯丝材的方法，其特征在于所述外皮采用钢带制成，在步骤(2)中对混合后的粉芯原料进行烘干，步骤(3)中在包裹前对所述钢带进行表调和烘干，步骤(4 )中采用拉拔或轧丝方式对粗丝材逐级减径。
全文摘要
本发明涉及一种耐高温氯腐蚀电弧喷涂粉芯丝材，包括粉芯及包裹粉芯的外皮，所述粉芯由下列各原料按质量百分比混合而成Ti粉6-15%、Cr粉14-22%、CrB2粉15-25%、Ni包Al粉7-15%、Ni粉余量。所述丝材的制备方法包括以下步骤(1)按比例称取各粉芯原料；(2)将各种粉芯原料混合；(3)采用外皮包裹混合后的粉芯原料，形成粗丝材；(4)将粗丝材逐级减径，形成成品丝材。本发明提供的耐高温氯腐蚀电弧喷涂粉芯丝材经电弧喷涂尤其是超音速电弧喷涂可以在金属基材上形成连续致密的防护涂层，该涂层具有高温化学稳定性及耐氯腐蚀性，且原料成本低廉，可广泛应用于高温氯腐蚀环境下设备的表面防护。
文档编号C23C4/12GK102994935SQ201210462950
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者曾德福 申请人:北京球冠科技有限公司