[发明专利]耐热腐蚀搪瓷涂层及其制备方法

说明书

本发明属于搪瓷材料技术领域，具体涉及一种耐热腐蚀搪瓷涂层及其制备方法。针对现有的搪瓷涂层高温下易脱落、耐热性能不佳等问题，本发明提供一种耐热腐蚀搪瓷涂层及其制备方法。本发明制备耐热腐蚀搪瓷涂层先在金属基体表面烧制出搪瓷底釉层，再将搪瓷面釉浆料喷涂于烧制好的搪瓷涂层表面，经130～150℃干燥，900～950℃搪烧12～15min，制得耐热腐蚀搪瓷涂层。本发明的耐热腐蚀搪瓷涂层属于惰性氧化物系，具有丰满度好，极低的氧迁移速率，具有良好的热稳定性和抗氧化性，耐酸碱、耐腐蚀效果好。

技术领域

本发明属于搪瓷材料技术领域，具体涉及一种耐热腐蚀搪瓷涂层及其制备方法。

背景技术

涡轮机、蒸汽轮机、燃气轮机和火力发电厂锅炉等燃煤、燃油装置中热部件的热端组件一般工作在恶劣环境中。这些恶劣环境可以引起冲蚀、高温氧化、热腐蚀等破坏。

高温金属零部件在600℃～1200℃工作环境中时，通常由于燃料中含有的杂质，如硫、钾、钠等，在燃烧时形成SO₂、SO₃、H₂S等气体与空气中的氧、NaCl等反应而加速材料的腐蚀，有时甚至造成灾难性的事故。发生热腐蚀时，金属表面会沉积一层盐膜，盐膜形成后，发生热腐蚀的程度就与该熔融盐(NaCl、Na₂SO₄)对金属表面的粘附性、浸润性有关。沉积在表面上的许多硫酸盐或混合盐膜在高温下都呈液态，因此加速了金属材料的腐蚀。目前，防止金属表面盐腐蚀的方法主要是涂覆耐热腐蚀的涂层。

传统防护涂层主要有热扩散涂层和TiAlCr等合金涂层。TiAlCr涂层虽然可以显著提高抗氧化性能，但长期服役期间，涂层/基体互扩散会引起涂层中的Al流失，进而不能维持表面Al₂O₃的生长，TiAlCr涂层在热腐蚀环境中表现不佳。而热扩散涂层利用渗铬与渗铝，然后经预氧化使合金表面形成氧化铬与氧化铝虽然起到保护膜的作用，但同样在NaCl、Na₂SO₄的热熔融盐环境中，高温下硫酸盐或混合的盐膜呈液态，粘附在热扩散涂层表面与氧化铝发生热腐蚀生成AlCl₃或Al₂(SO₄)₃腐蚀物。

近年来，搪瓷涂层因其优异的抗高温氧化和热腐蚀性能引起了人们的极大兴趣，搪瓷涂层属于惰性氧化物涂层，具有极低的氧迁移速率，不仅可显著提高抗氧化性能，也能显著提高耐热腐蚀性能。

搪瓷涂层是涂烧在金属底坯表面上的无机瓷釉层。搪瓷涂层不需要昂贵的热喷涂和电子束物理气相沉积等设备，具有良好的经济性。搪瓷涂层的通用制备方法是先将原料烧制成搪瓷釉块，然后磨碎成细粉，喷涂到零件表面，最后进行高温搪烧，在零件表面形成涂层，具有防止金属腐蚀、耐磨、耐热、无毒等性能。搪瓷具有高度的耐酸腐蚀性能，表面光洁、不易沾灰、硬度高、耐磨损，同时具有不错的传热系数与热容。

传统的搪瓷工艺主要是基于低碳钢研究的：

专利CN201310419123.4提供了一种表面合金耐热涂层复合材料，由具有面心立方结构的金属合金粉末和搪瓷粉构成，其成分配比为10～70wt％金属合金粉末以增强相氧化铝、石英、ZrO₂、Cr₂O₃、AlN、Si₃N₄与金属合金粉末NiCrAlX、NiCrX和NiCoCrAlX混合稀土两种或两种以上稀土元素同时使用，或稀土元素与Na、K、Ca、Sr、Ba之一种或多种组合使用，再与搪瓷和氧化铝颗粒混合均匀形成三元复合涂层，将混合好的粉体浆料喷涂于高温材料零件表面，对喷涂好的零件进行高温处理。形成硬质表面合金涂层复合材料的热防护涂层。