[发明专利]由含钛高铬镍合金制得的喷涂材料及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种含钛高铬镍合金，具体涉及一种含钛高铬镍合金丝材及其制备方法和应用。

背景技术

我国电站锅炉和工业锅炉以燃煤为主。随着世界范围内对资源、环境污染等问题重视程度益提高，尽管如天然气、核能以及其它可再生的能源在电力生产中所占的份额会逐年增加，但据预测，直到50年之后，煤作为我国电力能源所占的份额都会超过50％。

在燃煤发电厂中，锅炉长期处于高温环境中，受烟气或悬浮于其中的灰分作用，会发生不同程度的高温腐蚀包括高温氧化、硫酸盐高温腐蚀、硫化腐蚀、氯化物高温腐蚀等。高温高压锅炉“四管”(即水冷壁管、过热器管、再热管、省煤器管)的高温腐蚀现象以及由此而带来的诸如爆管等一系列严重后果一直是电力行业急待解决的一个难题。

采用热喷涂技术对锅炉管进行预防是一种延长锅炉正常运转周期的有效手段。在国内，目前主要采用的喷涂保护技术有：喷铝保护，由于铝的熔点低为660.4℃，在低温环境下效果不错，其抗蠕变强度低，耐磨性差，高温高压锅炉“四管”等零部件往往同时需要承受一定的磨损作用，这些因素使喷铝后的保护作用不理想；喷焊Ni-W合金涂层，虽然喷焊层结合良好，磨损和腐蚀轻微，但其工艺不足之处是重熔温度过高，造成管子变形，大面积使用有困难；国内也有采用渗铝、渗铬进行防护的，但热浸工艺一般只适用于单一元素组成的涂层，而该方法所要求的较高的工作温度(一般在750-1100℃之间)对于基体材料的组织结果和性能均会产生一定的影响，且防护效果欠佳。同国外相比，我国在锅炉管防护方面的工作起步较晚，缺乏适用于锅炉运转的恶劣工况且同时具有优良的抗高温腐蚀性能的涂层材料。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种含钛高铬镍合金。

本发明的技术方案是：含钛高铬镍合金，其成分组成为(重量百分数)：15％≤Cr≤25％，1％≤Ti≤5％，1％≤Si≤6％，0＜C％≤0.20％，20％≤Ni≤55％，0.5％≤Re≤6％，0＜Al≤6％，0＜S≤0.035％，0＜P≤0.035％，0＜Mn≤0.2％，余量为Fe。

含钛高铬镍合金的制备方法为：将称好的原料熔炼后浇成金属锭，冷却。

其中，原料可以是纯金属，也可以是合金，主要依据成本的考虑，比如Cr、Si、Mn、Ti、Ni一般采用其合金即铬铁、硅铁、锰铁、钛铁、镍铁，铁一般采用杂质元素低的废钢。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种由上述含钛高铬镍合金制成的喷涂丝材。

本发明含钛高铬镍基合金作为喷涂材料应用时，由于电弧喷涂比火焰喷涂得到的涂层更致密、防护作用更佳，因此可以将含钛高铬镍基合金制成喷涂丝材，通过电弧喷涂技术手段来实施涂层的制备。电弧喷涂时所用的丝材直径为Φ1.6mm、Φ2.0mm、Φ3.0mm或Φ3.17mm，丝材的外表有明显的金属光泽，利于电弧喷涂时的导电和走丝。

本发明所要解决的第三个技术问题是提供含钛高铬镍合金喷涂丝材的制备方法。

本发明含钛高铬镍合金喷涂丝材的制备方法包括以下步骤：

(1)切除金属锭冒口，整修、切削金属锭表面层；

(2)将步骤(1)制得的金属锭加热至1100～1150℃，保温2h，锻造成直径为Φ＝15～25mm规格的坯料，终锻温度950℃；

(3)把锻造好的坯料在旋锻机上热旋锻至Φ＝2.2mm，温度1100～1150℃；

(4)酸洗，清除材料表面的氧化皮后即得。

本发明所要解决的第四个技术问题是提供上述含钛高铬镍合金作为喷涂材料在防止基材高温氧化、硫化、氮化、氢腐蚀或热腐蚀中的应用。在腐蚀介质环境中服役的工件、部件、器件、原材料上热喷涂一层该合金涂层，具有良好的抗高温氧化、硫化、氮化、氢腐蚀或抗热腐蚀的性能。

采用电弧喷涂技术将含钛高铬镍基合金丝材喷涂在腐蚀介质环境中使用的工件、部件、器件等上，使其覆盖一层高铬镍基合金涂层。例如在锅炉水冷壁管上电弧喷涂上含钛高铬镍基合金涂层，可大大提高水冷壁管在电站锅炉管道运行环境中的使用寿命。

本发明含钛高铬镍合金喷涂材料与现有技术相比具有以下特点：