[发明专利]锅炉尾部受热面用梯度涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了锅炉尾部受热面用梯度涂层，包括第一道涂层、第二道涂层和第三道涂层，每道涂层的原料均包括碳化铌粉末、改性石墨烯粉末和锆镍基非晶合金粉末。本发明的梯度涂层随着与作为基体的锅炉尾部受热面距离增大，单道涂层中的改性石墨烯、碳化铌和锆镍基非晶合金含量成分含量均呈现梯度变化，可使整体涂层的耐烟气腐蚀和耐烟灰冲蚀磨损性能得到最佳配合，使梯度涂层保护锅炉尾部受热面的作用充分发挥，有效减少因为涂层与基体热膨胀系数差异过大而引起的应力集中，有效提高涂层与锅炉尾部受热面基体的结合强度，降低涂层开裂和剥落的风险。

技术领域

本发明属于热喷涂处理技术领域，具体涉及锅炉尾部受热面用梯度涂层及其制备方法。

背景技术

工业燃煤锅炉烟气排放温度高，对于环境造成极重影响，同时也会导致宝贵的烟气余热资源浪费，在锅炉尾部烟道处安装烟气余热回收装置可以实现节能，避免烟气余热资源浪费，但是需要额外增加更多的低温受热面面积，同时，在燃料燃烧过程中会生成大量酸性气体，当安装于锅炉尾部烟道处的节能装置的低温受热面温度低于酸露点温度时，受热表面将凝结大量的酸液，致使金属腐蚀，烟气中烟灰颗粒长期对受热面进行冲蚀和磨损也会影响余热回收装置的安全性能和减少其使用寿命。因此，对燃煤锅炉尾部低温受热面采取防腐蚀措施十分重要。

热喷涂涂层所具有的防腐耐磨性能在锅炉管道防护上应用十分广泛，热喷涂常用材料有金属涂层、陶瓷涂层、金属陶瓷复合涂层及金属间化合物涂层等。

作为一种常用的金属涂层用原料，锆具有抗腐蚀性能、高熔点、高硬度和强度等特性，被广泛用在航空航天、军工、核反应、原子能领域。锆与锆合金由于其超强的耐腐蚀性和耐磨性，在核工业、航天、航空领域有着重要的应用，此外由于其在大多数有机酸、无机酸、强碱和某些熔盐中都有优良的耐腐蚀性能，在化工领域可用来制作热交换器、洗涤塔、反应器、泵阀和腐蚀介质管道等。镍是一种过渡金属元素，具有良好的机械强度和延展性，对酸和碱的抗蚀能力很强。用镍作为涂层原料具有良好的高温硬度，优异的高温耐蚀耐磨性能，被广泛用于机械零部件的表面强化，例如涡轮发动机叶片、石化阀、轴承等。

非晶材料较传统晶体材料具有独特而优异的性能，非晶合金不存在如晶界和位错等晶体缺陷，具有更好的耐蚀耐磨性能，并且在变形时不会出现传统合金的加工硬化，因此是很有发展前景的新型材料，但是实际中非晶材料很难作为大型的结构材料得到广泛的推广和应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供锅炉尾部受热面用梯度涂层及其制备方法。本发明提供一种包含三道涂层的锅炉尾部受热面用梯度涂层，第一道涂层、第二道涂层和第三道涂层由靠近锅炉尾部受热面向远离所述锅炉尾部受热面依次设置，三道涂层的原料中成分均包括碳化铌、改性石墨烯和锆镍基非晶合金，随着与作为基体的锅炉尾部受热面距离增大，单道涂层中的改性石墨烯和碳化铌含量增大，锆镍基非晶合金含量减小，成分含量呈现梯度变化，可使整体涂层的耐烟气腐蚀和耐烟灰冲蚀磨损性能得到最佳配合，使梯度涂层保护锅炉尾部受热面的作用充分发挥。随着与基体距离减小，单道涂层中的改性石墨烯和碳化铌含量逐步减小，可以有效减少因为涂层与基体热膨胀系数差异过大而引起的应力集中，有效提高涂层与锅炉尾部受热面基体的结合强度，降低涂层开裂和剥落的风险。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种锅炉尾部受热面用梯度涂层，其特征在于，所述锅炉尾部受热面用梯度涂层包括第一道涂层、第二道涂层和第三道涂层，所述第一道涂层、第二道涂层和第三道涂层由靠近基体向远离所述基体依次设置；所述基体为锅炉尾部受热面；

每道涂层的原料均包括碳化铌粉末、改性石墨烯粉末和锆镍基非晶合金粉末；

所述第一道涂层中，碳化铌粉末的质量百分含量为5％～7％，改性石墨烯粉末的质量百分含量为5％～7％，锆镍基非晶合金粉末的质量百分含量为86％～90％；

所述第二道涂层中，碳化铌粉末的质量百分含量为9％～11％，改性石墨烯粉末的质量百分含量为9％～11％，锆镍基非晶合金粉末的质量百分含量为78％～82％；