采用双喷双熔法制备金属陶瓷复合涂层的工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112725717A(43)申请公布日2021.04.30(21)申请号202011562814.6C23C4/08(2016.01)(22)申请日2020.12.25C23C4/10(2016.01)(71)申请人华北电力大学地址102206北京市昌平区北京德外朱辛庄申请人江苏科环新材料有限公司(72)发明人吴永新曲作鹏田欣利赵文博王海军陆强王磊(74)专利代理机构苏州国卓知识产权代理有限公司32331代理人黄少波(51)Int.Cl.C23C4/129(2016.01)C23C4/134(2016.01)C23C4/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称采用双喷双熔法制备金属陶瓷复合涂层的工艺(57)摘要本发明公开了采用双喷双熔法制备金属陶瓷复合涂层的工艺，用于锅炉四管的管道中，具体步骤为：喷砂粗化处理、火焰喷涂制备镍基自熔合金底层、对镍基自熔合金底层进行高频重熔、超音速等离子喷涂制备金属陶瓷面层、对金属陶瓷面层进行高频重熔；本发明在原复合涂层制备的基础上又增加了一道高频“再熔”工序，“再熔”和“重熔”的区别是根据面层材料的特点，通过调节高频感应线圈的电参数，既对金属陶瓷中的陶瓷实现退火，同时又对金属陶瓷中的金属实现重熔的双重效果，从而达到提高金属陶瓷面层综合性能的目的。CN112725717ACN112725717A权利要求书1/1页1.采用双喷双熔法制备金属陶瓷复合涂层的工艺，用于锅炉四管的管道中，其特征在于包括以下步骤：(1)对管道表面进行喷砂粗化处理；(2)采用火焰喷涂的方式在管道受热面制备镍基自熔合金底层；(3)启动高频感应设备，同时管道向前开始相对高频线圈做进给运动，对镍基自熔合金底层进行高频重熔；(4)管道从高频线圈中间加热退出后，仍处于红热状态，采用超音速等离子喷枪在重熔后的底层上喷涂制备金属陶瓷面层；(5)管道向后开始高频线圈做反向进给运动，对金属陶瓷面层进行高频重熔，直至管道全部通过线圈完成再熔工序；再熔工艺为：高频感应线圈电流250～400A、电流频率10～18kHz、感应再熔时间5～10s、管道表面到感应线圈距离4～6mm、再熔温度1000～1200℃。2.根据权利要求1所述的采用双喷双熔法制备金属陶瓷复合涂层的工艺，其特征在于步骤(3)中的重熔工艺为：高频感应线圈电流200～300A、电流频率8～15kHz、感应重熔时间10～20s、管道表面到感应线圈距离4～6mm、再熔温度950～1050℃。3.根据权利要求1所述的采用双喷双熔法制备金属陶瓷复合涂层的工艺，其特征在于步骤(4)中的金属陶瓷面层由以下质量分数的物质组成：Cr3C260～70％、NiCr30～40％，B和Si2～4％。4.根据权利要求1所述的采用双喷双熔法制备金属陶瓷复合涂层的工艺，其特征在于：金属陶瓷面层的厚度小于0.2mm。2CN112725717A说明书1/3页采用双喷双熔法制备金属陶瓷复合涂层的工艺技术领域[0001]本发明属于涂层制备技术领域，具体涉及一种应用在锅炉四管中，采用双喷双熔方法制备耐高温、防腐的金属陶瓷复合涂层的工艺。背景技术[0002]随着国民经济的高速发展，对电力能源迫切需求，进而促进了我国垃圾焚烧发电产业的快速发展。目前制约垃圾焚烧发电的技术发展的瓶颈问题便是锅炉四管(水冷壁、过热器、再热器、省煤器)的受热面，由于高温腐蚀严重，爆管现象频繁发生。特别是应用越来越多的高参数锅炉，再热器管和过热器管烟气侧工作温度在800℃以上，极易发生管壁的剧烈腐蚀。[0003]目前，美国等少数发达国家通过使用高档不锈钢加厚管材的方式，以延长锅炉四管的使用寿命，但该工艺价格昂贵，不符合我国国情，仅少数重要的热力锅炉采用。国内普遍的做法是通过在合金钢锅炉管受热面，堆焊inconel625合金来提高其耐腐蚀性，延长使用寿命。inconel625合金的最大问题是温度到达450℃将出现敏化现象，即只要超过此温度，该材料的耐腐蚀性能开始下降，一旦使用温度超过700℃，其实际服役寿命只有设计寿命的50％。[0004]近年来，江苏科环新材料有限公司在国内率先采用火焰喷涂自熔合金+高频感应重熔的复合方法在管排表面制备涂层，虽然性能明显优于堆焊，但耐温仍低于750℃。为了进一步解决锅炉四管受热面表面在超高温腐蚀方面的防护问题，江苏科环新材料有限公司进一步利用高频重熔与超音速等离子喷涂一体化技术制备金属陶瓷复合涂层。基本原理是利用高频感应重熔过程中的宽频热区效应，即在管排刚移出高频线圈重熔区后但仍处于红热状态下，采用超音速等离子喷枪在重熔后的底层(厚约0.5mm)之上，喷涂NiCr‑Cr3C2金属陶瓷制备面层(厚约0.2mm)。由于重熔高温底层