[發明專利]碳化鈦/石墨烯/鉻鉬基非晶合金梯度涂層及制備方法

有效

• 申請號: 202011105265.X
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112226769B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 楊旭;魯元;畢成;贠柯;丁勇;陳夢詩;張真
• 申請（專利權）人: 西安特種設備檢驗檢測院
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00
• 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

本發明公開了碳化鈦/石墨烯/鉻鉬基非晶合金梯度涂層，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鈦粉末、改性石墨烯粉末和鉻鉬基非晶合金粉末。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鈦含量增大，鉻鉬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，使碳化鈦/改性石墨烯/鉻鉬基非晶合金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，具體涉及碳化鈦/石墨烯/鉻鉬基非晶合金梯度涂層及制備方法。

背景技術

實現燃煤鍋爐煙氣余熱回收的方法主要是在鍋爐尾部煙道處安裝煙氣余熱回收裝置。過分追求節能效果來降低鍋爐排煙熱損失，不僅需要額外增加更多的低溫受熱面面積(多為金屬管束)，更重要的是燃料燃燒過程中會生成大量的酸性氣體，當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造成金屬腐蝕，再加上煙氣中煙灰顆粒長期對受熱面的沖蝕磨損，將嚴重惡化余熱回收裝置的安全性能和大幅度減少其使用壽命。因此，對燃煤鍋爐尾部低溫受熱面采取防腐蝕和防磨措施顯得尤為重要。

隨著熱噴涂技術的不斷發展和完善，以及應用領域的擴展，熱噴涂涂層所表現的防腐耐磨優越性在鍋爐管道防護上應用越來越廣泛，采用熱噴涂金屬涂層，陶瓷涂層，金屬陶瓷復合涂層及金屬間化合物涂層等工藝，能夠有效的控制鍋爐尾部受熱面使用過程中的煙氣腐蝕和煙灰沖蝕磨損問題，是廣泛被接收的一項經濟，可靠的表面處理方法，有效解決了鍋爐尾部受熱面防護問題。

鉻是一種耐腐蝕性強的金屬，它是制造超合金、不銹鋼和電鍍工業用的重要合金元素。在熱噴涂技術中，直接噴涂鉻粉的應用不多，主要用作低溫至中溫的軸承涂層或作抗氧化耐腐蝕涂層。鉻能與硼生成硬度很高的硼化鉻金屬間化合物，是噴涂用自熔性合金結構中的主要耐磨硬質相。鉻能與碳化合生成碳化鉻，具有很好的抗高溫磨損性能。鉬是一種難熔金屬，具有很好的耐磨性能，在熱噴涂工藝中，鉬可以直接用作耐磨涂層。鉬具有良好的耐腐蝕性，能耐硫酸、堿液等的腐蝕，是工業中使用的耐熱濃鹽酸腐蝕的唯一金屬，也是少數幾種能抗氫氟酸腐蝕的金屬之一。

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，提供碳化鈦/石墨烯/鉻鉬基非晶合金梯度涂層及制備方法。本發明提供一種包含三道涂層的碳化鈦/石墨烯/鉻鉬基非晶合金梯度涂層，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鈦、改性石墨烯和鉻鉬基非晶合金，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鈦含量增大，鉻鉬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，使碳化鈦/改性石墨烯/鉻鉬基非晶合金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鈦含量逐步減小，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：一種碳化鈦/石墨烯/鉻鉬基非晶合金梯度涂層，其特征在于，所述碳化鈦/石墨烯/鉻鉬基非晶合金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鈦粉末、改性石墨烯粉末和鉻鉬基非晶合金粉末；