一种汽轮机末级叶片水蚀防护涂层及其制备方法.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CN110423919A(43)申请公布日2019.11.08(21)申请号201910716609.1C23C4/067(2016.01)(22)申请日2019.08.05F01D5/28(2006.01)(71)申请人西安热工研究院有限公司地址710032陕西省西安市兴庆路136号申请人华能济南黄台发电有限公司(72)发明人李太江栾俊刘立营杨新宇李巍(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人何会侠(51)Int.Cl.C22C19/05(2006.01)C22C29/12(2006.01)C23C4/134(2016.01)C23C4/12(2016.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种汽轮机末级叶片水蚀防护涂层及其制备方法(57)摘要一种汽轮机末级叶片水蚀防护涂层，其结构包括金属底层和防水蚀层，所述金属底层为活性燃烧高速燃气喷涂设备制备的NiCrBSi涂层，所述防水蚀层为大气等离子喷涂设备制备的NiCrBSi-YSZ涂层，所述防水蚀层中YSZ为纳米结构。金属底层作为过渡层起到缓解叶片基材和陶瓷防水蚀层间的膨胀系数不匹配问题，减缓陶瓷防水蚀层在制备及使用过程中因温度变化导致的脱落；其次，金属底层可作为陶瓷防水蚀层的“软底”，可在服役过程中分散水滴对防水蚀层表面的冲击；防水蚀层中添加一定量的过渡层金属粉末，采用大气等离子喷涂工艺制备，喷涂完成后的涂层中金属相填充了原来陶瓷层中的孔隙位置，使得防水蚀层更加致密，耐水蚀性能更加优异。CN110423919ACN110423919A权利要求书1/1页1.一种汽轮机末级叶片水蚀防护涂层，其特征在于：所述防水蚀涂层包括金属底层和位于金属底层之上的防水蚀层；所述金属底层的原材料为NiCrBSi粉末，粉末成分质量百分含量范围如下：Cr:13-16％,B:2-5％,Si:3-7％,Fe:3.7％,C:1-2％，余量为Ni及不可避免的杂质；所述防水蚀层为：NiCrBSi-YSZ，其中YSZ为8％Y2O3稳定ZrO2；所述防水蚀层中YSZ为纳米结构；所述防水蚀层中NiCrBSi质量百分比为10-25％，其余为YSZ。2.根据权利要求1所述的一种汽轮机末级叶片水蚀防护涂层，其特征在于：所述金属底层厚度为0.1-0.15mm。3.根据权利要求1所述的一种汽轮机末级叶片水蚀防护涂层，其特征在于：所述防水蚀层厚度为0.2-0.4mm。4.权利要求1至3任一项所述的汽轮机末级叶片水蚀防护涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：对发生水蚀损伤部位进行打磨处理，获得光滑的可用于喷涂的表面后，进行喷砂处理；对新叶片，则直接喷砂处理；上述两种情况喷砂处理后的表面粗糙度Ra达到80-100微米；步骤2：将NiCrBSi粉末与纳米YSZ粉末进行机械混合，得到防水蚀层粉末材料，其中NiCrBSi质量百分比为10-25％，其余为YSZ；步骤3：对金属底层NiCrBSi粉末和防水蚀层粉末材料进行低温烘干，烘干温度150℃-200℃；步骤4：采用活性燃烧高速燃气喷涂设备喷涂防水蚀涂层的金属底层，喷涂工艺参数为：空气压力为0.4-0.6MPa，丙烷压力为0.4-0.65MPa，氮气流量为50-60L/min，喷涂距离为300-325mm；喷涂分多道进行；步骤5：采用大气等离子喷涂设备喷涂防水蚀涂层中的抗水蚀层，喷涂工艺参数为：电流为600-700A，电压为50-65V，主气Ar流量为55-65slpm，二次气H2流量为3.5-4.5slpm，喷涂距离为70-90mm；喷涂分多道进行；金属底层作为过渡层起到缓解叶片基材和陶瓷防水蚀层间的膨胀系数不匹配问题，减缓陶瓷防水蚀层在制备及使用过程中因温度变化导致的脱落；采用活性燃烧高速燃气喷涂设备喷涂的金属底层涂层孔隙率小，涂层致密，且无内氧化；金属底层作为陶瓷防水蚀层的“软底”，在服役过程中分散水滴对防水蚀层表面的冲击；防水蚀层中添加一定量的金属底层粉末，采用大气等离子喷涂工艺喷涂，喷涂完成后的涂层中金属相填充了陶瓷层中的孔隙位置，使得防水蚀层更加致密。2CN110423919A说明书1/3页一种汽轮机末级叶片水蚀防护涂层及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种抗水蚀防护涂层及其制备方法，尤其涉及深度调峰工况下的汽轮机末级叶片水蚀防护涂层及其制备方法。背景技术[0002]随着电力工业的不断发展，我国各大电网电力负荷峰谷差逐年增大，各电网均需要增加大型机组的调频能力，这就迫使机组在非设计工况下运行，甚至是只带厂用电运行。汽轮机叶片，特别是大型汽轮机叶片，当汽轮机在低负荷运行时，末几级的工况变化最大，末级叶片所处的运行工况极为复杂。汽轮机每级叶片的工作温度都不相同，第