[发明专利]一种热防护涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种热防护涂层及其制备方法。采用两步喷涂法制备了过渡层和表面涂层。过渡层成分为镍基合金；表面层成分为WC‑Co。制备的复合涂层能够在使用环境下对高炉风口小套进行有效保护。本发明有益效果为镍基内涂层能够缓解外涂层与基体之间的热应力，减少剥落和开裂的倾向。碳化钨外涂层具备良好的抗氧化以及耐磨能力。

技术领域

本发明属于表面技术领域，具体涉及一种热防护涂层及其制备方法。

背景技术

为了适应钢铁行业发展需要，随着国家节能减排政策的进一步落实，对高炉各项技术经济指标的要求也越来越高，高炉休风率是其中主要指标之一，而高炉风口小套是保证高炉正常生产的关键设备。

由于高炉风口小套安装在最前端的高温工作区，极易受到物料的磨损和冶炼产物-渣、铁的侵蚀，致使风口小套寿命缩短。高炉风口小套的破损使高炉休风，造成产量的损失，同时还给高炉操作带来很多困难。因此，提高风口小套的使用寿命是炼铁厂和风口小套生产厂家十分关注的问题。

为提高其使用寿命，目前进行了很多尝试，有的在表面喷涂一层耐磨耐热材料，因基体和喷涂材料热膨胀系数不一样，使用中很容易脱落；为此，采用陶瓷涂层作为防护涂层表面层的同时，也要注意涂层在服役过程中容易造成的开裂剥落等问题，采用合适的过渡层将有效减小涂层和基体的热膨胀系数差异，提高零部件的使用寿命。

发明内容

为了解决现有技术中的不足之处，本发明提出一种镍基合金/碳化钨热防护涂层及其制备方法，该方法通过引入过渡镍基合金层制备出结合强度良好的热防护涂层。

为实现上述目的，一实施方式提供了一种热防护涂层，即在铜基体表面热防护涂层，所述热防护层包括过渡层和表面层，所述表面层的成分包括WC-Co，按质量百分比计的组分：WC 80～90％，Co 10～20％；所述过渡层的成分为NiCrWB-Al₂O₃，按质量百分比记的组分：NiCrWB 50～60％，Al₂O₃40～50％。

进一步的，所述热防护涂层孔隙率为2.5-4.0％，结合强度为40-50MPa。

本发明还提供了一种热防护涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，基体预处理

将体积尺寸为15mm×15mm×15mm的铜基体打磨抛光，使用无水乙醇超声波清洗并烘干，使用刚玉对基体表面进行喷砂处理后备用；

步骤2，制备过渡层用喷涂粉末

称取质量分数为50～60％的NiCrWB粉体与质量分数为40～50％的Al₂O₃粉体，采用行星球磨机混合并搅拌均匀得到混合粉体；

步骤3，采用双辉等离子渗金属技术制备过渡层

将步骤1中预处理过的铜基体放置于夹具中，利用喷涂设备将步骤2制得的粉末喷涂至基体表面，从而制得镍基合金涂层；喷涂距离：100～200mm；循环喷涂多次以满足所需要的涂层厚度，厚度为100-300μm。

步骤4，制备表面层用喷涂粉末

称取质量分数为80～90％的WC粉体与质量分数为10～20％的Co粉体，采用行星球磨机混合并搅拌均匀得到混合粉体；

步骤5，采用超音速等离子喷涂技术制备表面层

将步骤3中喷涂过的试样放置于夹具中，利用喷涂设备将步骤2制得的粉末喷涂至试样表面，从而制得碳化钨陶瓷涂层；喷涂距离为100～200mm；循环喷涂多次以满足所需要的涂层厚度，厚度为100-300μm。