[发明专利]一种耐生物质高温腐蚀的Ni包Al加Mo涂层材料

说明书

本发明涉及一种耐生物质高温腐蚀的Ni包Al加Mo涂层材料，属于涂层材料领域。该涂层材料中各组分的重量为Ni包Al粉末（Al：19.55%，Ni余量）80‑95%，Mo 5‑20%，其步骤为：将Ni包Al粉末和Mo粉末按比例混合均匀后干燥，制得混合粉末；采用等离子喷涂技术在金属基体表面喷涂上述混合粉末；在室温下冷却得到所述的涂层材料。该涂层材料可用作生物质锅炉过热器管道耐高温涂层材料，在不改变管道机械强度的基础上，可以提高管道表面的耐生物质高温腐蚀性能，并在添加Mo元素后进一步提高了其抗高温腐蚀性能，在600℃下有KCl沉积的条件下，长期工作不易脱落。

技术领域

本发明涉及一种耐生物质高温腐蚀的金属热喷涂涂层，具体涉及一种耐生物质高温腐蚀的Ni-Al-Mo金属热喷涂涂层材料及其制备方法，属于热喷涂技术和表面工程领域。

背景技术

为了应对日益突出的气候变化，世界各国逐渐开始重视清洁可再生能源的开发与利用。同时，我国对绿色能源需求的日益增长，同时煤炭、石油等为主的化石能源不断消耗，已对我国的能源结构和环境问题构成严重威胁。生物质燃料是被广泛认可的可再生的、潜在可持续的、相对环境友好的清洁能源，其应用有助于缓解温室效应，并改善能源的结构，是具有广阔应用前景的能源。

然而，在生物质锅炉中，由于燃烧物质的特殊性，燃烧产物中会含有大量的碱金属氯化物，这些腐蚀物元素随着烟气的流动转移到过热器管道区域，在物理和化学的作用下沉积在管道上。这种腐蚀介质的沉积，会在过热器管道外壁产生严重的高温腐蚀，这极大降低了锅炉的使用寿命，增加运行和维护的成本。为了应对这一问题，Ni基合金被广泛应用于生物质锅炉的防护上，特别是以涂层形式保护管壁，其中Ni-Cr基涂层便是主要的涂层材料。例如，中国专利CN 108796334 A的Ni-Cr合金中，铬含量为50%以上；中国专利CN108220857 A的Ni-Cr合金中，铬含量为20%左右。以上专利涂层都以Ni-Cr合金为基础，使用超音速火焰喷涂进行制备。但是，在对Ni-Cr基涂层的广泛研究和实际使用中发现，用于保护涂层不受氯侵蚀的氧化铬，无法起到良好的长期防护作用，这是由于KCl会在高温下逐渐消耗氧化膜中的Cr。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于生物质锅炉热交换器管道的耐生物质高温腐蚀的Ni包Al加Mo涂层材料，该涂层材料是通过添加一定含量的Mo元素来改善表面形成的氧化膜，从而提高其耐高温腐蚀性能，极大延长了锅炉过热器管道的使用寿命和维修周期。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种耐生物质高温腐蚀的Ni包Al加Mo涂层材料，由如下步骤制备：

（1）将Ni包Al粉末和Mo粉末按比例混合均匀后干燥，制得混合粉末；

（2）采用等离子喷涂技术在金属基体表面喷涂上述混合粉末；

（3）在室温下冷却得到所述的涂层材料。

较佳的，以重量百分比计，混合粉末包括如下组分：Ni包Al粉末 80-95%，Mo 5-20%，其中，Ni包Al粉末中的Al含量为19.55wt%。

较佳的，Ni包Al粉末的平均直径为-75~+40μm，Mo粉末的平均直径为-74~+44μm。

较佳的，对金属基体表面进行清洁和喷砂处理。

具体的，先用无水乙醇对金属基体表面进行清洗，再采用24目的棕刚玉砂对金属基体表面进行喷砂处理。

较佳的，喷涂工艺参数为：主气流量40-43L/min，次气流量6.0-6.8L/min，电流500-520A，电压50-60V，送粉量10-20g/min，喷涂距离100-120mm，喷涂重复次数为4-6次。