[發明專利]一種耐高溫氧化和抗硫、氯腐蝕的合金涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201810790628.4
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN108611588B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 邵芳;趙華玉;倪金星;陶順衍;莊寅;楊加勝;鐘興華;楊凱;盛靖
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/073
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;熊子君

本發明涉及一種耐高溫氧化和抗硫、氯腐蝕的合金涂層及其制備方法，所述合金涂層的成分是CoNiMoCrAlSiY，其中，Ni：25 wt%～35 wt%，Mo：10 wt%～30 wt%，Cr：15 wt%～25 wt%，Al：3wt%～9 wt%，Si：1 wt%～4 wt%，Y：0.1 wt%～0.5 wt%，Co：余量。

技術領域

本發明涉及一種耐高溫氧化和抗硫、氯腐蝕的合金涂層及其制備方法，屬于熱噴涂合金涂層技術領域。

背景技術

焦爐是能量轉換裝置中效率較高的熱工爐窯，焦爐熱量的散失由4部分組成：紅焦帶出熱約占焦爐熱損失的37％，已通過干熄焦技術得以回收利用；焦爐煙道廢氣帶出的熱約占17％，通過煤調濕或熱管技術已回收利用；爐體表面熱損失約占10％，通過爐體保溫來減少；只有帶出約占36％熱損失的荒煤氣(未經凈化處理的煤氣)，其余熱尚未完全實現回收。荒煤氣是煤煉焦過程中產生的氣體，伴隨著煉焦過程的進行從炭化室經上升管流出。荒煤氣的余熱回收對節能減排意義重大，是焦化廠提高資源利用率的有效途徑之一，也是改善環境，建設綠色焦化廠的需要。

上升管內壁材料的耐溫、抗蝕性能是荒煤氣余熱回收的技術瓶頸之一。內壁直接與高溫(650℃～850℃)荒煤氣接觸，而荒煤氣中含有氧氣、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、氮氧化物、氫氣、甲烷、水汽、氯化氫及芳香烴類化合物等，普通碳鋼在此溫度及環境下，高溫燒蝕嚴重，無法滿足工況要求。若提高內筒材質，則只有采用耐高溫腐蝕的特殊合金鋼，如哈氏120級別以上鋼材，但其價格就急劇上升。上升管與碳化室相連通，一旦上升管因局部熱應力集中，導致內壁破裂，造成換熱介質泄露，很容易進入碳化室，直接影響煉焦工藝，嚴重時還會造成生產事故。另外，焦爐運行一定時間后會在上升管道內壁上會出現結焦現象(煤焦油和石墨附著聚集)。結焦增加荒煤氣在管道內的運動阻力，嚴重時會堵塞氣道無法抽吸荒煤氣。在工程結構材料基體表面制備涂層，可以賦予工程材料基體各種功能表面。熱噴涂技術以其噴涂材料適用范圍廣泛、適合內孔噴涂、涂層厚度可控且范圍寬(幾微米至幾毫米)、工藝穩定性好、涂層質量可靠等優勢成為制備涂層的有效工藝方法，并已在航天、航空、汽車、機械、能源、冶金、石化、船舶等方面獲得了廣泛的應用。熱噴涂是節約貴重材料、節約能源、提高產品質量、延長產品使用壽命、降低成本、提高功效的重要手段。上升管內壁涂層必需具備耐高溫氧化和抗腐蝕的特性才能適應其復雜的工況環境要求。另外，涂層還應具有高導熱特性，以最高限度地回收荒煤氣的余熱，將余熱資源回收再利用。

目前有研究者在上升管內壁表面設計制備了陶瓷(釉)涂層，以提高內壁的耐高溫、抗腐蝕性能。但陶瓷材料與上升管金屬基材熱膨脹系數相差較大，在升降溫過程中易在接觸界面產生應力，不利于兩者結合。而采用NiAl、NiCr、CoNiCrAlY等合金涂層也難以達到滿意的耐高溫氧化和抗腐蝕效果。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種合金涂層，其具有良好的導熱、耐高溫氧化和抗腐蝕性能，并且與金屬基材具有較高的結合強度，能夠有效提高荒煤氣顯熱回收工程用上升管的服役壽命。

本發明的另一目的在于提供一種耐高溫氧化和抗腐蝕的合金涂層的制備方法。

第一方面，本發明提供一種耐高溫氧化和抗硫、氯腐蝕的合金涂層，其特征在于，所述合金涂層的成分是CoNiMoCrAlSiY，其中，Ni：25wt％～35wt％，Mo：10wt％～30wt％，Cr：15wt％～25wt％，Al：3wt％～9wt％，Si：1wt％～4wt％，Y：0.1wt％～0.5wt％，Co：余量。