[发明专利]一种耐煤气腐蚀的梯度密封涂层结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐煤气腐蚀的梯度密封涂层结构，包括：基体；底层，所述底层设置在基体的上方；面层，所述面层设置在底层的上方；其中，所述基体选用防焦油、萘、苯、硫化物腐蚀的Cr₁₇Ni₄Cu₄Nb耐腐蚀钢；本发明所述基体材料为Cr₁₇Ni₄Cu₄Nb耐腐蚀钢的铬能与煤气中氧化性介质发生氧化反应，形成富铬氧化膜阻止氧化介质经金属表面往内渗，并且可自行恢复实现防腐耐腐，同时基体材料中的铬、钼等离子能够自动补充硫离子对合金钢点腐蚀形成的空间，形成致密保护层，阻止点腐蚀向纵深方向发展，起到防腐耐腐功能，满足煤气压缩机基体防煤气污染物腐蚀，提高了压缩机机压缩机效率和CCPP发电机组发电效率。

技术领域

本发明属于钢铁行业密封涂层技术领域，具体涉及一种耐煤气腐蚀的梯度密封涂层结构及其制备方法。

背景技术

随着航空技术的日益发展及能源的日渐短缺，对发动机的效率提出了越来越高的要求。据资料介绍，在一台高压涡轮机内，叶片与机壳之间的间隙每减小0.13--0.25mm，油耗可减少0.5％～1.0％，发动机效率即可提高2％左右。然而，在发动机的制造和运行过程中，由于：发动机组件的热膨胀及轴的热变形；转子高速旋转，离心力引起的叶片伸长；零件加工的公差及发动机装配的偏差；发动机加速/减速和飞机着陆等引起的振动及零部件因振动引起的位移等原因，实际上无法将该间隙控制为零。因此，航空发动机设计和制造时，在叶尖与机壳之间要预留2-3mm的间隙，但过大的间隙必将使气体大量泄漏，导致发动机效率降低，而可磨耗复合式涂层的存在将有助于将间隙减小到最低限度。理想的可磨耗复合式涂层应该既具有足够的强度抵抗压缩介质的冲蚀，又具有一定的可磨耗性能，在叶片与涂层发生摩擦碰撞摩擦时，涂层被刮削而不损坏叶片。

目前复合式梯度密封涂层主要应用于军工航空领域，其压缩介质主要是洁净的空气，而钢铁企业CCPP煤气压缩机压缩介质主要是钢铁企业副产的高炉、焦炉煤气，煤气中含有大量的硫化氢焦油、萘、苯、硫化物以及水蒸汽和固体颗粒等腐蚀性污染物，硫化氢等污染物进入煤气压缩机流道内与压缩机冷却过程中析出的水生成酸性强腐蚀物质，通过化学腐蚀造成密封层破损脱落，缩短了密封涂层的使用寿命。因此急需开发研究一种适用于国内钢铁行业CCPP煤气压缩机的中低温密封涂层。

为此，我们提出一种耐煤气腐蚀的梯度密封涂层结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐煤气腐蚀的梯度密封涂层结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种耐煤气腐蚀的梯度密封涂层结构，包括：

基体；

底层，所述底层设置在基体的上方；

面层，所述面层设置在底层的上方；

其中，所述基体选用防焦油、萘、苯、

硫化物腐蚀的Cr₁₇Ni₄Cu₄Nb耐腐蚀钢，以按质量百分比计，所述耐腐蚀钢由以下原料制备而成：锰：0-1％；铬：15.5-17.5％；硅：0-1％；镍：3-5％；铜：3-5％；铌：0.15-0.45％；余量为铁；

所述底层为包覆性完整、组织均匀性良好的镍铝混合粉末，所述镍铝混合粉末由以下原料制备而成，按质量百分比：镍的质量百分比为75-85％，铝的质量百分比为15-25％；

所述面层为硅和石墨组成的铝硅石墨，所述铝硅石墨分为高压级密封层和低压级密封层，所述高压级密封层由以下原料制备而成，按质量百分比：铝、硅的质量百分比为30-60％，石墨的质量百分比为10-25％，钼的质量百分比0-15％，所述低压级密封层由以下原料制备而成，按质量百分比：铝、硅的质量百分比为30-50％，石墨的质量百分比为50-60％，钼的质量百分比0-15％。