[發明專利]鍋爐尾部受熱面用梯度涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202011105264.5
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112342484B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 畢成;魯元;楊旭;贠柯;劉金娥
• 申請（專利權）人: 西安特種設備檢驗檢測院
• 主分類號: C23C4/06
• 分類號: C23C4/06;C23C4/131;C23C4/134;C23C4/137;B22F9/08;C23C4/02;C22C45/04;C22C45/10;C01B32/194;C01B32/914
• 代理公司: 西安啟誠專利知識產權代理事務所(普通合伙) 61240
• 代理人: 李艷春

本發明公開了鍋爐尾部受熱面用梯度涂層，包括第一道涂層、第二道涂層和第三道涂層，每道涂層的原料均包括碳化鈮粉末、改性石墨烯粉末和鋯鎳基非晶合金粉末。本發明的梯度涂層隨著與作為基體的鍋爐尾部受熱面距離增大，單道涂層中的改性石墨烯、碳化鈮和鋯鎳基非晶合金含量成分含量均呈現梯度變化，可使整體涂層的耐煙氣腐蝕和耐煙灰沖蝕磨損性能得到最佳配合，使梯度涂層保護鍋爐尾部受熱面的作用充分發揮，有效減少因為涂層與基體熱膨脹系數差異過大而引起的應力集中，有效提高涂層與鍋爐尾部受熱面基體的結合強度，降低涂層開裂和剝落的風險。

技術領域

本發明屬于熱噴涂處理技術領域，具體涉及鍋爐尾部受熱面用梯度涂層及其制備方法。

背景技術

工業燃煤鍋爐煙氣排放溫度高，對于環境造成極重影響，同時也會導致寶貴的煙氣余熱資源浪費，在鍋爐尾部煙道處安裝煙氣余熱回收裝置可以實現節能，避免煙氣余熱資源浪費，但是需要額外增加更多的低溫受熱面面積，同時，在燃料燃燒過程中會生成大量酸性氣體，當安裝于鍋爐尾部煙道處的節能裝置的低溫受熱面溫度低于酸露點溫度時，受熱表面將凝結大量的酸液，致使金屬腐蝕，煙氣中煙灰顆粒長期對受熱面進行沖蝕和磨損也會影響余熱回收裝置的安全性能和減少其使用壽命。因此，對燃煤鍋爐尾部低溫受熱面采取防腐蝕措施十分重要。

熱噴涂涂層所具有的防腐耐磨性能在鍋爐管道防護上應用十分廣泛，熱噴涂常用材料有金屬涂層、陶瓷涂層、金屬陶瓷復合涂層及金屬間化合物涂層等。

作為一種常用的金屬涂層用原料，鋯具有抗腐蝕性能、高熔點、高硬度和強度等特性，被廣泛用在航空航天、軍工、核反應、原子能領域。鋯與鋯合金由于其超強的耐腐蝕性和耐磨性，在核工業、航天、航空領域有著重要的應用，此外由于其在大多數有機酸、無機酸、強堿和某些熔鹽中都有優良的耐腐蝕性能，在化工領域可用來制作熱交換器、洗滌塔、反應器、泵閥和腐蝕介質管道等。鎳是一種過渡金屬元素，具有良好的機械強度和延展性，對酸和堿的抗蝕能力很強。用鎳作為涂層原料具有良好的高溫硬度，優異的高溫耐蝕耐磨性能，被廣泛用于機械零部件的表面強化，例如渦輪發動機葉片、石化閥、軸承等。

非晶材料較傳統晶體材料具有獨特而優異的性能，非晶合金不存在如晶界和位錯等晶體缺陷，具有更好的耐蝕耐磨性能，并且在變形時不會出現傳統合金的加工硬化，因此是很有發展前景的新型材料，但是實際中非晶材料很難作為大型的結構材料得到廣泛的推廣和應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供鍋爐尾部受熱面用梯度涂層及其制備方法。本發明提供一種包含三道涂層的鍋爐尾部受熱面用梯度涂層，第一道涂層、第二道涂層和第三道涂層由靠近鍋爐尾部受熱面向遠離所述鍋爐尾部受熱面依次設置，三道涂層的原料中成分均包括碳化鈮、改性石墨烯和鋯鎳基非晶合金，隨著與作為基體的鍋爐尾部受熱面距離增大，單道涂層中的改性石墨烯和碳化鈮含量增大，鋯鎳基非晶合金含量減小，成分含量呈現梯度變化，可使整體涂層的耐煙氣腐蝕和耐煙灰沖蝕磨損性能得到最佳配合，使梯度涂層保護鍋爐尾部受熱面的作用充分發揮。隨著與基體距離減小，單道涂層中的改性石墨烯和碳化鈮含量逐步減小，可以有效減少因為涂層與基體熱膨脹系數差異過大而引起的應力集中，有效提高涂層與鍋爐尾部受熱面基體的結合強度，降低涂層開裂和剝落的風險。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種鍋爐尾部受熱面用梯度涂層，其特征在于，所述鍋爐尾部受熱面用梯度涂層包括第一道涂層、第二道涂層和第三道涂層，所述第一道涂層、第二道涂層和第三道涂層由靠近基體向遠離所述基體依次設置；所述基體為鍋爐尾部受熱面；

每道涂層的原料均包括碳化鈮粉末、改性石墨烯粉末和鋯鎳基非晶合金粉末；

所述第一道涂層中，碳化鈮粉末的質量百分含量為5％～7％，改性石墨烯粉末的質量百分含量為5％～7％，鋯鎳基非晶合金粉末的質量百分含量為86％～90％；

所述第二道涂層中，碳化鈮粉末的質量百分含量為9％～11％，改性石墨烯粉末的質量百分含量為9％～11％，鋯鎳基非晶合金粉末的質量百分含量為78％～82％；