[发明专利]一种防护涂层、高炉风口小套及防护涂层的喷涂方法

说明书

本发明涉及表面处理工程技术领域，公开了一种防护涂层，包括打底层、过渡层和表面层，打底层的成分为镍基合金；表面层的成分包括氧化钇稳定氧化锆陶瓷；过渡层的成分，按过渡层的重量百分比计，包括20~80wt%的打底层的成分和20~80wt%的表面层的成分，还公开了上述防护涂层的喷涂方法和一种高炉风口小套，可以防止防护涂层容易开裂剥落的问题。

技术领域

本发明涉及表面处理工程技术领域，具体涉及一种防护涂层、高炉风口小套及防护涂层的喷涂方法。

背景技术

在冶炼等行业中，工件常会处于高温、金属侵蚀等恶劣工况，会严重损害工件，影响生产。因此，在工件表面喷涂耐磨耐蚀耐热的防护涂层成为必须的防护手段。

采用陶瓷涂层作为防护涂层的表面层时，其耐磨、耐蚀、耐高温的防护性能好，但表面层与合金的打底层膨胀系数差异较大，在服役过程中容易造成防护涂层开裂剥落等问题，进而会缩短使用寿命短。

发明内容

为了解决现有技术中防护涂层容易开裂剥落的问题，提供一种防护涂层、高炉风口小套及防护涂层的喷涂方法。

本发明提供一种防护涂层，包括打底层、过渡层和表面层，所述打底层的成分为镍基合金；所述表面层的成分包括氧化钇稳定氧化锆（YSZ）陶瓷；所述过渡层的成分，按所述过渡层的重量百分比计，包括20~80wt%的所述打底层的成分和20~80wt%的所述表面层的成分。

采用上述技术方案，利用过渡层来缓解打底层和表面层的热膨胀系数的差异，过渡层中既含有打底层的成分，又含有表面层的成分，通过成分逐渐过渡的手段，实现打底层到表面层热胀系数的逐渐过渡，提高涂层抗热震能力，降低表面层（陶瓷涂层）开裂剥落的概率，延长防护涂层使用寿命。此外，选择氧化钇稳定氧化锆陶瓷作为表面层，可以克服常见的氧化铝、氧化锆作为表面层时抗热震性差的缺点。

进一步的，所述表面层的成分还包括纳米级的钛碳化硅，按所述表面层的重量百分比计，所述钛碳化硅占所述表面层的成分总重量的5~20wt%，所述氧化钇稳定氧化锆陶瓷占所述表面层的成分总重量的80~95wt%。

采用上述技术方案，表面层的主要功能为热障耐磨，其热导率较低，硬度高，具有优异的耐磨损、耐腐蚀性能，可大幅度降低工作环境中的热量传递，避免工件的烧损、磨损等问题，还可降低工件水冷系统冷却压力，节约能源。表面层中加入纳米级的钛碳化硅（Ti₃SiC₂）粉末，一方面，钛碳化硅粉末在高温环境下，会发生氧化反应生成氧化物，该氧化物能堵住表面层开裂而形成的“通道”，使得表面层在裂纹萌生阶段对裂纹具有自愈合功能，从而改善防护涂层的力学性能，大大提高防护涂层使用寿命；另一方面，钛碳化硅粉末可局部抑制环境中的氧向防护涂层内部的过快渗透，从而防止防护涂层在服役过程中过早失效。

进一步的，所述表面层的成分还包括纳米级的钛碳化硅，按所述表面层的重量百分比计，所述钛碳化硅占所述表面层的成分总重量的10wt%，所述氧化钇稳定氧化锆陶瓷占所述表面层的成分总重量的90wt%。

采用上述技术方案，当钛碳化硅（Ti₃SiC₂）占表面层的成分总量的10wt%时，钛碳化硅能可发挥最大功效，其自愈合和抑制氧渗透的作用得到较佳的发挥。

进一步的，所述过渡层包括若干分层；越靠近所述打底层，所述分层的成分中所述打底层的成分占比越高；越靠近所述表面层，所述分层的成分中所述表面层的成分占比越高。

采用了上述技术方案，过渡层中，从打底层到表面层方向，打底层的成分逐渐减少，表面层的成分逐渐增大，实现了从打底层到表面层成分的梯度渐变，也实现了热胀系数的梯度渐变，避免表面层与打底层之间热胀系数的断崖式变化，进一步降低表面层开裂剥落的概率。

进一步的，所述过渡层包括四层分层。