[发明专利]一种制备镍基涂层用的粉芯丝材、涂层的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于材料加工工程中的热喷涂领域，涉及一种粉芯丝材、涂层的制备方法及应用，特别涉及一种用电弧喷涂方法制备含Cr₂₃C₆陶瓷颗粒增强相镍基涂层的粉芯丝材、涂层的制备方法及应用，该发明主要应用耐热腐蚀、耐磨等工业领域。

背景技术

自21世纪开始，废弃物资源化(Waste-to-Energy，WTE)垃圾焚烧技术已成为现今处理固体废弃垃圾的主要发展趋势。

废弃物资源化WTE垃圾焚烧炉内过热器及水冷壁等易腐蚀部件的腐蚀形式主要是：活性氧化和熔盐腐蚀。活性氧化主要是由于飞灰颗粒中的金属氯化物在管壁上沉积、以及焚烧过程所产生的高浓度HCl所导致，而燃烧气氛中的氯则来源于城市垃圾中富含的有机物质和PVC材料。在温度达到450℃以上时，金属氯化物和HCl的氧化会产生高活性的Cl₂，极易扩散渗入表面氧化膜，并与氧化膜/金属基体界面处的Fe或者其它金属元素反应生成金属氯化物，在高温作用下挥发扩散至管壁表面，再次氧化将Cl₂释放出来从而构成循环腐蚀、减薄过程。同时，部分沉积的金属氯化物与燃烧气氛中的SO₂或SO₃等反应，易形成低熔点共晶盐，在高温下会熔化分解具有保护性的氧化膜，造成熔盐腐蚀。而近年来逐步提高的燃烧温度、以及气体与金属基材之间存在的温度梯度、由于城市垃圾物理化学性质不均所导致的温度波动、碱金属和重金属组份在沉积物中的出现等因素，都使得水冷壁管和过热器管等构件的腐蚀速率显著增加。影响WTE垃圾焚烧炉热能利用率及其运转效率。其解决方法通常为以高温合金作为服役材料或在传统材料表面制备具有耐热腐蚀、耐磨性涂层或制备耐蚀性熔敷金属的方法，以提高其服役可靠性。

等离子喷涂、爆炸喷涂、超音速火焰喷涂等喷涂工艺设备复杂，成本高，不适宜原位大面积现场施工，且喷涂原材料粉体制备复杂。采用堆焊方法在过热器及水冷壁表面堆焊Inconel 625合金的放在在实际工作温度达到400-420℃时已不能对基体起到有效防护。而电弧喷涂因具有设备简单，操作方便，喷涂材料制备方便、经济，可以实现原位大面积喷涂等优点，已成为在实际应用领域制备耐热腐蚀涂层的主要制备方法。

经检索，目前并无采用电弧喷涂制备含Cr₂₃C₆陶瓷颗粒增强相镍基涂层相关技术的专利报道。

发明内容

本发明旨在获得一种用电弧喷涂制备含Cr₂₃C₆陶瓷颗粒增强相镍基涂层的粉芯丝材、涂层制备方法及应用。利用镍铬合金涂层具备耐蚀性及Cr₂₃C₆陶瓷颗粒增强相改善涂层耐磨骨架、增强耐磨性的特点，获得同时满足耐热腐蚀、耐磨损的涂层。提高WTE垃圾焚烧炉内易腐蚀、磨损部件服役稳定性，为获得更高热能利用率创造可能。

一种用电弧喷涂制备含Cr₂₃C₆陶瓷颗粒增强相镍基涂层的粉芯丝材，其特征在于：药芯成分原子百分比为：Cr：20-35at.％；B：30-55at.％；C：2.5-5.5at.％；Ni：余量；粉芯丝材外皮所用带材为Ni-Cr带；粉芯丝材填充率：32％。

所述粉芯丝材外皮所用带材为80Ni-20Cr带。

优选所述粉芯丝材药芯成分原子百分比为：Cr：25-35at.％；B：35-55at.％；C：3-5.5at.％；Ni：余量。

进一步优选所述粉芯丝材药芯成分原子百分比为：Cr：25-30at.％；B：35-50at.％；C：3-5at.％；Ni：余量。

采用本发明上述粉芯丝材制备一种含Cr₂₃C₆陶瓷颗粒增强相镍基涂层的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，对基体表面进行预处理：基体表面经粒度180目砂纸预磨后，利用粒度为60目棕刚玉，气压0.4-0.6MPa，喷砂枪摆速度5mm/s，进行基体表面喷砂粗化；

步骤2，将本发明上述粉芯丝材进行粉芯丝材轧制，最终获得直径为2.0mm的粉芯丝材。

步骤3，采用电弧喷涂工艺制备涂层，喷涂工艺参数为：电压28-34V；电流160-220A；喷涂距离：190-210mm；压缩空气压力：0.5-0.6MPa。