[发明专利]一种用于电厂用钢的防护涂层材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高温涂层防护领域，特别涉及一种用于电厂用钢的防护涂层材料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展和对能源越来越多的需求，人们对能源及环境问题引起了极大的关注，从而对节能减排提出了更高的要求，促使高效率低污染的燃气轮机电站的发展，这也对电站的工作温度和压力提出更高的要求，对电站用材也提出了更高的要求，但目前的材料很难满足所有工况条件下的要求，与开发新的高温合金相比，涂层技术的研究成本低得多，工艺也现实可行。采用涂层技术能够弥补单一材料的缺点，为材料在高温领域的受荷提供了新的解决途径，电子束物理气相沉积技术作为涂层的制备方法之一倍受人们青睐，采用此方法所制备的涂层具有涂层表面光滑、厚度可控和晶体结构合理等优点。T/P92钢是目前和将来广泛采用的电站用钢，在某些条件下它很难能够满足要求，在其上采用涂层防护体系具有重要的意义，因此本发明采用电子束物理气相沉积技术在T/P92基体上制备高温抗氧化涂层，从而提高起使用性能。

为了提高电站部件的抗高温氧化性，尤其在目前和将来广泛采用的T/P92钢，采用涂层防护具有重要的意义，采用NiCoCrAlY作为涂层，由于Ni、Co、Cr等元素具有较好的抗高温抗氧化性能和高温力学性能，但为了使在一定的温度区间降低氧化现象，在涂层中添加Al，由于在高温条件下，Al氧化生成了Al₂O₃，致密的Al₂O₃具有很好的防护作用，因此NiCoCrAlY被用来做抗高温防护材料，能够很好的保护基体免受外界环境的侵蚀。

目前涂层的制备方法有很多，如：等离子喷涂和电子束物理气相沉积等技术，然而电子束物理气相沉积技术是以电子束作为热源的一种蒸镀方法，相对于其他薄膜制备方法，其蒸发速率高，几乎可以蒸发所有的物质，而且沉积得到的涂层与基体的结合力非常好，所获得的组织为柱状晶结构。电子束功率易于调节，束斑尺寸和位置易于控制，有利于精确控制膜厚和均匀性，并且所获得的涂层具有良好的表面粗糙度，有良好的空气动力学性能而备受青睐。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种用于电厂用钢的防护涂层材料及其制备方法。

一种用于电厂用钢的防护涂层材料，由Ni、Co、Cr、Al、Y五种元素组成，其中Co的质量分数为17%~23%、Cr的质量分数为19%~25%、Al的质量分数为7%~11%、Y的质量分数为0.5%~1.5%，其余为Ni。

一种用于电厂用钢的防护涂层材料的制备方法，其具体步骤如下：

将Ni、Co、Cr、Al、Y金属熔炼成合金料棒，其中Co的质量分数为17%~23%、Cr的质量分数为19%~25%、Al的质量分数为7%~11%、Y的质量分数为0.5%~1.5%，其余为Ni；采用电子束物理气相沉积技术制备涂层，在沉积的过程中，为了减少应力，适当控制沉积速率，使其在0.3 μm/min~1 μm/min之间，为了获得结合强度较高的涂层，基板温度控制在800 ℃~900 ℃之间。

本发明的有益效果为：

采用NiCoCrAlY作为防护涂层也可作为热障涂层的粘结层，由于Ni、Co、Cr等元素具有较好的抗高温抗氧化性能和高温力学性能，但为了使在一定的温度区间降低氧化现象，在涂层中添加Al，由于在高温条件下，Al氧化生成了Al₂O₃，致密的Al₂O₃具有很好的防护作用，因此NiCoCrAlY被用来做抗高温防护材料，能够很好的保护基体免受外界环境的侵蚀。采用电子束物理气相沉积技术制备的涂层与基体的结合力非常好，所获得的组织为柱状晶结构，可以精确控制膜厚和均匀性，并且所获得的涂层具有良好的表面粗糙度，有良好的空气动力学性能而备受青睐，本发明可应用在电站用钢和汽车等行业的金属材料的防护。

具体实施方式

本发明提供了一种用于电厂用钢的防护涂层材料及其制备方法，下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。

实施例1