[發明專利]一種鎳基粉芯絲材、涂層的制備與應用

有效

• 申請號: 201410143928.5
• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN103924183A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 周正;賀定勇;王旭;王曾潔;蔣建敏;王智慧;王國紅;趙秋穎
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C23C4/06
• 分類號: C23C4/06;C23C4/12;F23G5/48
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明屬于材料加工工程中的熱噴涂領域，涉及一種粉芯絲材、涂層的制備方法及應用，該發明主要應用耐熱腐蝕等工業領域。?

背景技術

隨著垃圾的大量產生、環保要求越來越高，廢棄物資源化(Waste-to-Energy，WTE)垃圾焚燒技術已成為現今處理固體廢棄垃圾的主要發展趨勢。?

廢棄物資源化WTE垃圾焚燒爐內過熱器及水冷壁等易腐蝕部件的腐蝕形式主要是：熔鹽腐蝕和活性氧化。在溫度達到450℃以上時，金屬氯化物和HCl的氧化會產生高活性的Cl₂，極易擴散滲入表層的氧化膜，并與氧化膜/金屬基體界面處的Fe或者其它金屬元素反應生成金屬氯化物，在高溫作用下揮發擴散至管壁表面，再次氧化將Cl₂釋放出來從而構成循環腐蝕、減薄過程。同時，部分沉積的金屬氯化物與燃燒氣氛中的SO₂或SO₃等反應，易形成低熔點共晶鹽，在高溫下會熔化分解具有保護性的氧化膜，造成熔鹽腐蝕，造成管壁減薄，承壓能力嚴重下降。活性氧化主要是由于飛灰顆粒中的金屬氯化物在管壁上沉積、以及焚燒過程所產生的高濃度HCl所導致，而燃燒氣氛中的氯則來源于城市垃圾中富含的有機物質和PVC材料。而近年來逐步提高的燃燒溫度、以及氣體與金屬基材之間存在的溫度梯度、由于城市垃圾物理化學性質不均所導致的溫度波動、堿金屬和重金屬組份在沉積物中的出現等因素，都使得水冷壁管和過熱器管等構件的腐蝕速率顯著增加，這些因素影響WTE垃圾焚燒爐熱能利用率及其運轉效率。其解決方法通常為以高溫合金作為服役材料或在傳統材料表面制備具有耐熱腐蝕性涂層或制備耐蝕性熔敷金屬的方法，以提高其服役可靠性。?

等離子噴涂、超音速火焰噴涂等噴涂工藝設備復雜，成本高，不適宜原位大面積現場施工，且噴涂原材料粉體制備復雜。采用堆焊方法在過熱器及?水冷壁表面堆焊Inconel625合金的放在在實際工作溫度達到400-420℃時已不能對基體起到有效防護。而電弧噴涂因具有設備簡單，操作方便，噴涂材料制備方便、經濟，可以實現原位大面積噴涂等優點，已成為在實際應用領域制備耐熱腐蝕涂層的主要制備方法。?

發明內容

本發明旨在獲得一種用電弧噴涂制備含鎢鎳基涂層的粉芯絲材、涂層制備方法及應用。滿足耐熱腐蝕性能。提高WTE垃圾焚燒爐內易腐蝕部件服役穩定性，為獲得更高熱能利用率創造可能。?

一種鎳基粉芯絲材，其特征在于，所述絲材的成分質量百分含量范圍如下：純金屬鉻粉20-35%，純金屬鎢1-4%，鎳硼粉11-30%，鎳為余量；絲材外皮所用帶材為Ni-Cr帶，粉芯絲材填充率32％，絲材最終使用態絲徑為2.0mm。?

進一步，所述粉芯絲材外皮所用帶材為80Ni-20Cr帶。?

進一步，金屬鎳、金屬鉻、金屬鎢為純金屬粉末加入粉芯，硼以鎳硼合金粉末加入粉芯中。?

進一步，鎳硼合金中含硼量為18-19%。?

進一步，金屬鎳為粉末，尺寸在120-100目；金屬鉻、金屬鎢、鎳硼合金為粉末，尺寸為100-80目。?

采用本發明上述粉芯絲材制備一種含鎢鎳基涂層的方法，其特征在于，包括如下步驟：?

步驟1，對基體表面進行預處理：基體表面進行噴砂處理，利用粒度為60目棕剛玉，氣壓0.4-0.6MPa，進行基體表面噴砂粗化；?

步驟2，選取適當的成分比重配置粉芯，將粉芯絲材軋制、減徑，最終獲得直徑為2.0mm的粉芯絲材；?

步驟3，采用電弧噴涂工藝制備涂層，噴涂工藝參數為：電壓28-34V；電流160-220A；噴涂距離190-210mm；壓縮空氣壓力0.5-0.6MPa。?

步驟3所述噴涂工藝進行優化，將噴涂工藝參數設定為：電壓30-32V；電流180-200A；噴涂距離200mm；壓縮空氣壓力0.5-0.6MPa，制備涂層。?

采用上述方法制備的一種含鎢鎳基涂層；將此涂層應用于廢棄物資源化?WTE垃圾焚燒爐中水冷壁管和過熱器管上。?

本發明所述方法制備的一種含鎢鎳基涂層在高溫環境下在Na2SO4/NaCl腐蝕介質中具有一定的耐蝕性，該介質可較好模擬廢棄物資源化WTE垃圾焚燒爐中易腐蝕部件的工作環境。同時該涂層具有硬度高、耐磨性好的特點。因此通過在廢棄物資源化WTE垃圾焚燒爐中水冷壁管和過熱器管制備本發明所述涂層，可改善上述部件高溫腐蝕及磨損工況下的服役穩定性，延長其使用壽命。?