一种用于钢铁表面的陶瓷涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料学领域，尤其设及一种涂料，具体来说是一种用于钢铁表面的陶 瓷涂料及其制备方法。
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【背景技术】
[0003] 电站锅炉的烟气侧腐蚀是一个非常复杂的过程，通常发生在水冷壁、过热器和再 热器等热力部件上，烟气侧的高溫腐蚀的主要原因是煤中的硫、碱金属等杂质，W及管壁溫 度升高和存在还原性气氛等。随着劣质煤、混煤在电厂燃煤中份额增加，锅炉受热面积灰、 腐蚀和磨损日益严重，由此导致的机组运行故障增多。涂层作为一种常见的保护材料，在电 站中得到了广泛的应用。在金属表面制备陶瓷涂层，是提高金属材料的耐高溫氧化、耐高溫 腐蚀、耐磨性能的有效方法。
[0004]目前耐高溫陶瓷涂层已成功地应用于航空、国防、化工机械、电力、电子等工业领 域。随着对材料性能要求的不断提高和金属表面陶瓷涂层研究的不断深入，人们对涂层的 作用机理和使用过程中的失效机理的认识越来越深刻，并不断地改进现有涂层的性能，发 现新涂层和新工艺。
[0005] 现阶段金属表面陶瓷涂层的主要制备方法有：热喷涂法、化学气相沉积法、物理气 相沉积法、溶胶凝胶法、高溫自蔓延法等，所得陶瓷涂层虽然具有一定耐热、耐磨、耐腐蚀性 能，但是和金属基体的结合力低，不能满足电厂锅炉受热面的防腐蚀要求。
[0006] 大容量、高参数的超(超）临界发电机组已成为我国火力发电厂的主力机组，随着 锅炉蒸汽参数的提高和燃煤品质的下降，锅炉烟气侧发生了严重的高溫腐蚀现象。近年来， 新型抗高溫腐蚀涂层材料设计和制备引起了人们的广泛关注。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种用于钢铁表面的陶瓷涂料及 其制备方法，所述的运种用于钢铁表面的陶瓷涂料及其制备方法解决了现有技术中的陶瓷 涂层和金属基体的结合力低，不能满足电厂锅炉受热面的防腐蚀要求的技术问题。
[0008] 本发明提供了一种用于钢铁表面的陶瓷涂料，由陶瓷骨料、碳化物耐磨增强相和 粘结剂组成，在所述的涂料中，所述的陶瓷骨料的质量百分比为20-50%，所述的碳化物耐磨 增强相的质量百分比为2-10%，所述的粘结剂的质量百分比为20-40%，余量为水。
[0009] 进一步的，所述的陶瓷骨料由二氧化娃、氧化侣、二氧化铁和高岭±组成，在所述 的陶瓷骨料中，二氧化娃的质量百分比为10-30%、所述的氧化侣的质量百分比为10-30%、 所述的二氧化铁的质量百分比为5-20%、所述的高岭±的质量百分比为20-40%。
[0010] 进一步的，所述的碳化物耐磨增强相为碳化鹤、或者碳化娃的一种W上的组合。
[0011] 进一步的，所述的粘结剂为娃酸钢。
[0012] 进一步的，还添加有增稠剂，所述的增稠剂为径甲基纤维素钢，在所述的涂料中， 所述的增稠剂的质量百分比浓度为3-5%。
[0013] 进一步的，还添加有助溶剂，所述的助溶剂为碳酸钢，在所述的涂料中，所述的助 溶剂的质量百分比浓度为3-5%。
[0014] 本发明还提供了上述的一种用于钢铁表面陶瓷涂层的制备方法，包括W下步骤： 1) 对金属基体进行打磨、清洗、去除基体表面的氧化物、油脂和灰尘； 2) 按照重量百分比称取陶瓷骨料中的二氧化娃、氧化侣、二氧化铁和高岭±，将二氧 化娃、氧化侣、二氧化铁和高岭±进行球磨，加入碳化物耐磨增强相和助溶剂混合均匀，然 后加入粘结剂和增稠剂，混合成料浆，陈化，将制得的料浆均匀的涂敷在金属基体表面，阴 干； 3) 将阴干的涂层放入马弗炉，W1-2°C/min的速度上升到100-150°C且保溫20-40min; 然后，又W3-5°C/min的速度升溫到400-600°C且保溫20-60min，即得到用于钢铁表面陶瓷 涂层。
[0015] 本发明的涂层的主要成分为Si〇2、Al2〇3等陶瓷骨料和碳化物耐磨增强相，其制备 方法是将陶瓷骨料、耐磨相、无机粘结剂、助溶剂和增稠剂调和形成涂层浆料，将涂层浆料 刷涂或喷涂在钢铁表面。通过加热，使得涂层组成成分间发生化学反应，在耐热钢表面烧结 制备一种陶瓷涂层。该涂层既具有一定的强度和初性，又具有陶瓷材料的耐高溫、高溫抗氧 化、耐腐蚀等优点，可用于火力发电厂耐热钢的高溫防腐蚀保护。
[0016] 本发明W二氧化娃、氧化侣、二氧化铁、高岭±粉末为原料，同时加有碳化物耐磨 相，原料易得、安全、成本低、安全环保。采用热化学反应法(低溫固相反应法)在金属表面制 得陶瓷涂层，制备方法易于操作。该涂层不仅界面结合性能好，表面也较为平整，对高溫烙 盐腐蚀具有一定的抑制，在电站设备的保护性能，具有非常好的应用前景。避免了热喷涂、 化学气相沉积法、物理气相沉积法等工艺需要昂贵的设备，W及所造成的金属基体与陶瓷 涂层间存在不润湿、不粘附等缺点。
[0017] 本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明由于金属基材表面氧化物 与涂层内陶瓷微粒经热化学反应生成新的复合相，使涂层与基材结合牢固，而且涂层制备 工艺简单、操作方便、具有较高的生产效率，既可用于大型电站锅炉受热面的保护，也可用 于电厂失效炉管的修复。
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【附图说明】
[0019] 图1是涂层1的表观形貌。
[0020] 图2是涂层2的表观形貌。
[0021] 图3是涂层1和涂层2的X射线衍射图。
[0022] 图4是覆有涂层1和涂层2的T91钢在3wt%NaCl溶液中的极化曲线图。
[0023]图5是覆有涂层1和涂层2的T91钢在3wt%NaCl溶液中的Nyquist图。
【具体实施方式】
[0024] 下面的实施例是对发明的进一步详细描述。
[0025]实施例1 本发明的热化学反应制备金属基陶瓷涂层的方法的具体步骤如下： (1) 涂层料浆的制备： 往去离子水中加入径甲基纤维钢，具体比例2-3g/l，然后揽拌加热成糊状； 将陶瓷骨料按一定比例（质量分数：二氧化娃25%、氧化侣25%、二氧化铁10%、高岭± 40%)装入球磨罐W50化/min球磨2-4h;然后按照重量百分比，将50%的陶瓷骨料和碳化 鹤2%、娃酸钢30%、碳酸钢4%混合均匀，将混合的粉末放入14%制备好的径甲基纤维钢水溶 液中，径甲基纤维钢质量占涂料总质量的3%，揽拌陈化24h后，得到混合料浆； (2) 将步骤（1)制备的料浆均匀地涂覆在预处理后的T91钢基体上，阴干12h，将制得 的试样放入马福炉中，W1-2°C/min的速度上升到120°C且保溫30min;