[发明专利]一种抗高温飞灰磨损的非晶纳米晶专用电弧喷涂丝材

说明书

技术领域

本发明涉及一种热喷涂材料，特别涉及一种抗高温飞灰磨损的非晶纳米晶专用电弧喷涂丝材及其所制成的涂层，属于抗磨材料技术领域。

背景技术

燃料燃烧，特别是固体燃料燃烧时，由于燃料中的灰分、水分以及硫分的存在，使得锅炉各个受热面的工作条件变得恶劣起来。并且，我国的锅炉燃料多为煤，煤中含有灰分，煤粉炉燃烧完成后，这些灰分最终都要排放出锅炉本体，其中绝大部分是经过尾部受热面后到达除尘器的。由于此时的烟气中含有灰粒和未完全燃烧的煤粉颗粒的高速烟气流经锅炉受热面管屏时，粒子的每次撞击都会将管壁上的金属屑剥离下来，从而使受热面管屏的管壁逐渐减薄，对该部分的受热面造成较大的磨削，这就是飞灰磨损。

我国大量燃煤发电厂中很多锅炉事故都是由于对流受热面受飞灰磨损产生泄漏，爆管等而被迫停炉检修、停汽停电。统计表明：锅炉临时检修次数占整个发电厂检修次数的80% ，而因“四管” (即省煤器、过热器、水冷壁、再热器)泄漏造成的临检次数又占锅炉的75%，在“四管”泄漏中绝大多数是因磨损造成的，这对国民经济造成了极大的直接和间接损失。

因此，研究对流受热面的高温耐磨损性能，对解决电厂爆管问题有很重要的实际意义。

冲蚀磨损的机理非常复杂，它是许多因素综合影响的结果。采用耐高温防磨材料对易受磨损部位进行喷涂。喷涂层与管子粘贴力强，传热性好，致密耐磨，相比传统的防磨盖板或防磨罩而言，防磨涂层不妨碍烟气通流，不会增大烟速，又能有效提高受热面防磨能力，是一种行之有效的好方法。

但是，大部分管屏的屏内最高壁温位于屏底横管向后烟道方向的折转处，温度高达600℃以上，市场上一般的防磨喷涂丝材很难在高温下对飞灰磨损有所作为，从而经喷涂的“四管”寿命还是不长。

表面非晶态合金是一类很有发展前途的新型材料。非晶态合金涂层作为一种非晶态的均匀单相, 不存在晶界、位错等晶体缺陷，具有极高的强度、韧度和耐磨耐蚀性能。与相同成分的晶态合金、不锈钢相比，非晶合金抗腐蚀性能极高，这些独特的性能都是其它晶体材料所无法比拟的。

由于非晶态合金在热力学上是非平衡的亚稳态结构，在一定的条件下，会发生非晶结构向晶态的转变即发生晶化。研究结果表明当工艺条件控制适当时，通过非晶合金晶化能获得纳米晶析出相，制备出纳米晶材料或者纳米晶/非晶复合材料。由于纳米晶材料及纳米晶/非晶复合材料具有多种优异的性能，且成本低、产量大、界面清洁致密、样品中无微孔隙等优点，利用非晶晶化法制成纳米晶/非晶复合材料具有广阔的应用前景。

电弧热喷涂技术是一种制备非晶纳米晶涂层的有效方法。电弧喷涂具有快速加热、快速冷却并可以现场大面积施工、成本低、涂层性能稳定等特点，可广泛应用于防磨工业领域，经国内外检索未见抗高温飞灰磨损的非晶纳米晶专用电弧喷涂丝材的专利报道。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种抗高温飞灰磨损，且有极强的结合强度和抗冲击能力的非晶纳米晶专用电弧喷涂丝材，从而可替代市场上已有的常规耐磨电弧喷涂丝材，并可部分节约施工成本。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：一种抗高温飞灰磨损的非晶纳米晶专用电弧喷涂丝材，所述丝材按质量百分比范围包括如下化学成分：Cr20.0-22.0%，Mo4.0-6.0%，B3.0-5.0%，Nb3.0-5.0%，C1.0-2.0%，Mn1.0-2.0%，Si0.5-1.0%，余铁。

本发明的制作工艺如下：

1、首先将H08低碳钢钢带轧成U形，再向U形槽中加入占喷涂粉芯丝材总重量37%的含上述发明成分Cr、Mo、B、Nb、C、Mn、Si的合金粉末；

2、将U形槽合口为O型，把粉末包裹其中，然后通过拉丝机逐道拉拔、减径，最后粉芯丝材的直径达到规定值2mm，从而得到本发明的产品。

使用本发明研制的丝材在经过喷砂粗化后的金属基体上按照现有技术中的电弧喷涂工艺参数进行施工，得到的涂层中含有大量非晶纳米晶结构，涂层组织均匀、硬度极高，常温HV_0.3>1100，孔隙率<5%；本发明耐磨涂层具有较高的接合强度（在常温高于75MPa），优良的抗冲击韧性，其600℃高温硬度HV_0.3>350。适用于作为燃煤锅炉抗高温飞灰磨损的电弧喷涂表面涂层。

具体实施方式

实施例1