CN104357748A - 锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层及其激光熔覆成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层及其激光熔覆成型工艺，该铁基纳米晶复合涂层中各组分及其所占的质量百分比wt.％为：Fe：49.9-62.8，Cr：14.2-20.4，Mo：9.0-16.3，B：2.9-4.1，C：0.6-1.3，Mn：1.0-2.4，W：3.4-8.0，Si：1.0-1.9，RE：0-3.9，其中RE为稀土元素。成型工艺包括：制备铁基纳米晶复合涂层的合金粉末；对锅炉尾部受热面表面进行处理；采用同步送粉法和多次激光熔覆法制备铁基纳米晶复合涂层。形成的铁基纳米晶复合涂层厚度在1mm以上。本发明的铁基纳米晶复合涂层能够能够显著增强锅炉尾部受热面的耐磨耐腐蚀性能，降低电厂磨损腐蚀部件的维修费用和对原材料的消耗。
Description
技术领域
本发明属于电站锅炉表面防护领域，具体是指锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层及其激光熔覆成型工艺。
背景技术
我国以煤为主要一次能源的局面长期难以改变，燃煤带来的污染以及温室气体的排放是影响我国可持续发展的主要问题之一。我国燃煤种类繁多，包括褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤等，煤热值变化很大，硫含量普遍较高(含硫﹤1％的占56％，含硫1％-2％的占32％，含硫﹥2％的占12％)。因此，煤炭发电成为燃煤污染物的主要来源。发展洁净煤发电技术，提高能源利用率，提高发电效率，降低污染排放，是我国能源战略的重要方面。
燃煤锅炉的烟气中含有大量的飞灰颗粒，流动时对锅炉尾部受热面管束产生冲刷，使管壁表面受到不同程度的磨损，从而对电站锅炉的运行可靠性、安全性和经济性构成威胁。在燃煤锅炉运行中，因尾部受热面发生磨损泄漏造成的停炉事故占相当大的比例。锅炉制造厂设计时一般考虑尾部受热面工作寿命为100kh，而许多锅炉在实际运行5～20kh后，部分受热面就发生严重的磨损，发生泄漏或爆管事故。锅炉尾部受热面磨损爆管势必造成停炉检修，电厂由此而受到巨大的经济损失，因此，探索含灰气流对锅炉尾部受热面的冲击磨损机理，提出有效的防磨措施，对锅炉的安全经济运行具有重要意义。
烟气流过受热面时，其中的飞灰颗粒对受热面管壁将产生冲蚀。当灰粒相对管壁表面的冲击角较小，甚至接近平行时，灰粒主要对管壁产生冲刷磨损。此时灰粒垂直于管壁表面的分力使它楔入被冲击的管壁，而灰粒与管壁表面相切的分力使灰粒沿管壁表面滑动，两个分力合成的结果对管壁表面起到切削作用，使管壁表面金属颗粒脱离母体而流失。在大量飞灰长期反复切削作用下，管壁表面将产生磨损。当灰粒相对管壁表面的冲击角度较大，或接近于垂直时，灰粒主要对管壁产生撞击磨损。飞灰颗粒以一定运动速度撞击管壁表面，使管壁表面产生微小塑性变形或显微裂纹，在大量灰粒长期反复撞击下，逐渐使塑性变形层脱落而产生磨损。一般在锅炉受热面的磨损过程中，飞灰对受热面的冲击角度范围为0～90°，因此锅炉尾部受热面的飞灰磨损是冲刷磨损与撞击磨损的综合作用结果。飞灰磨损的速度主要取决于灰粒的烟气流速(动能)、飞灰浓度、灰粒成份、灰量等等。
锅炉管常采用的材料有20G、25MnG、15CrMoG、20MnG、15MoG、12Cr1MoVG等，现有锅炉管材料具有较高的中高温强度、含碳量较低、有较好的塑性和韧性、良好冷热成型和焊接性能，但其耐磨性能较低，无法满足锅炉安全运行的要求。为了延长锅炉管寿命，电厂必须采用成本较高的镍基合金、表面涂层技术或炉膛改造(常常会降低燃烧效率)的方法。但现有热喷涂工艺所制备的耐磨涂层存在涂层与基体结合强度低(机械结合)、涂层厚度一般小于500μm等局限性，涂层在飞灰冲蚀、交变热应力作用下易脱落，仍无法满足锅炉管同时具备耐冲蚀和耐低温硫酸露点腐蚀的综合防护要求，这是严重影响火电厂锅炉安全、经济、长期连续运行，并制约低温烟气余热回收系统大规模发展的重要原因。国家“十二五”期间将大力发展新一代大容量、高效率超临界锅炉，也迫切需要开发新型耐腐蚀的锅炉管的关键材料和制备工艺，大幅度提高省煤器管的服役寿命。
纳米晶合金具有优异的耐腐蚀性，现有热喷涂法所制备的涂层存在涂层与基体结合强度低(机械结合)、涂层厚度一般小于500μm等局限性，涂层在飞灰冲蚀、交变热应力作用下易脱落，无法满足锅炉管同时具备耐冲蚀和耐低温硫酸露点腐蚀的综合防护要求。本发明所用的激光熔覆法制备的涂层与基体结合强度高(冶金结合)、涂层厚度范围大，涂层成品率高，组织结构紧密，硬度高，耐冲蚀性能好。)制备非晶耐蚀涂层方面取得较大进展，已经广泛用于舰船、锅炉和海洋石油钻井的防护。
发明内容
本发明的目的之一是提供锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层，该铁基纳米晶复合涂层能够显著增强锅炉尾部受热面的耐磨耐腐蚀性能，有效减轻余热利用过程中因锅炉尾部烟气温度低于酸露点后对受热面造成的低温磨损腐蚀，具有良好的经济效益。
本发明的上述目的通过如下技术方案来实现的：锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层，其特征在于：所述铁基纳米晶复合涂层中各组分及其所占的质量百分比wt.％为：Fe：49.9-62.8，Cr：14.2-20.4，Mo：9.0-16.3，B：2.9-4.1，C：0.6-1.3，Mn：1.0-2.4，W：3.4-8.0，Si：1.0-1.9，RE：0-3.9，其中RE为稀土元素。
本发明中，所述稀土元素为Nd、La、Y或Er中的一种或两种以上的任意组合。
本发明中，作为优选例，所述铁基纳米晶复合涂层中各组分及其所占的质量百分比wt.％为：Fe：53.8-58.0，Cr：15.3-18.8，Mo：12.2-12.5，B：3.4-3.5，C：0.9-1.0，Mn：1.6-1.7，W：5.4-5.5，Si：1.4，RE：1.8，其中RE为稀土元素
本发明中，铁基纳米晶合金是由铁元素为主，加入少量的其它元素所构成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料，这种非晶态材料经热处理后可获得直径为10-20nm的微晶，弥散分布在非晶态的基体上，被称为微晶、纳米晶材料或纳米晶材料，纳米晶合金具有更好的耐蚀性。
本发明中，铁(Fe)作为基体元素，可溶入具有耐蚀特性的铬(Cr)、钼(Mo)等合金元素，铬是提高铁基熔覆层材料在氧化性腐蚀介质中耐腐蚀性和抗点蚀能力的基本元素，随着铬含量的提高，还可使熔覆层的抗冲蚀能力增强，同时为了防止铬的碳化物的析出，选择16<Cr<19；钼的作用是增加合金的钝化能力，使熔覆层材料的钝态稳定性和抗点蚀能力大大提高，显著提高熔覆层材料的耐局部腐蚀和耐氯化物晶间腐蚀的性能。
合金中含有大量碳(C)、硅(Si)、硼(B)等小尺寸半径原子，提高了复杂多元铁基合金体系的混乱度，有利于提高微观组织结构的形成能力，从而提高涂层的致密程度；钨(W)的作用是与熔覆层中的碳元素形成碳化物，通过形成细小形式的碳化物取代铬的碳化物，从而避免晶界铬的碳化物形成带来的铬贫化，提高熔覆层材料的抗晶间腐蚀性能，熔覆层中细小的碳化物还可以提高熔覆层的抗冲蚀性能。
另外，添加钨、锰(Mn)等元素能够增强涂层的硬度和耐磨性能。稀土金属及其合金在激光熔覆过程中起到细化晶粒的作用，从而改善金属的加工性能，提高强度、韧性、耐腐蚀性和抗氧化性等。
本发明的目的之二是提供锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层的激光熔覆成型工艺，该成型工艺操作简单，对施工条件要求低，可以大气氛围下进行，无需额外的冷却系统，并且能够成型铁基纳米晶复合涂层，所成型的铁基纳米晶复合涂层能够显著增强锅炉尾部受热面的耐磨耐腐蚀性能。
本发明的上述目的通过如下技术方案来实现的：锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层的激光熔覆成型工艺，其特征在于：该工艺包括如下步骤：
(1)通过制粉技术制备铁基纳米晶复合涂层的合金粉末，合金粉末的粒径为50-400目，所述合金粉末中各组分及其所占的质量百分比wt.％为：Fe：49.9-62.8，Cr：14.2-20.4，Mo：9.0-16.3，B：2.9-4.1，C：0.6-1.3，Mn：1.0-2.4，W：3.4-8.0，Si：1.0-1.9，RE：0-3.9，其中RE为稀土元素；
(2)对需要防护的锅炉尾部受热面表面进行喷砂除锈处理，直至露出新鲜的金属表面，该新鲜的金属表面作为基材表面；
(3)在步骤(2)获得的基材表面上采用同步送粉法和多次激光熔覆法制备铁基纳米晶复合涂层，其中，同步送粉法送入的粉末为步骤(1)获得的合金粉末，多次激光熔覆后形成的铁基纳米晶复合涂层厚度在1mm以上，硬度大于600HV，所述铁基纳米晶复合涂层与基材为冶金结合，能够显著增强锅炉尾部受热面的耐磨耐腐蚀性能。
本发明中，所述步骤(1)中的稀土元素为Nd、La、Y或Er中的一种或两种以上的任意组合。
本发明中，作为优选例，所述步骤(1)中，所述合金粉末中各组分及其所占的质量百分比wt.％为：Fe：53.8-58.0，Cr：15.3-18.8，Mo：12.2-12.5，B：3.4-3.5，C：0.9-1.0，Mn：1.6-1.7，W：5.4-5.5，Si：1.4，RE：1.8，其中RE为稀土元素
本发明中，所述步骤(1)中制备铁基纳米晶复合涂层的合金粉末所采用的制粉技术为水雾化或气雾化制粉技术，所制备的合金粉末在使用前需在110℃进行24小时烘干处理。
本发明中，所述步骤(2)中喷砂除锈处理中喷砂的砂料为白刚玉或石英砂。
本发明中，所述步骤(3)中，激光熔覆法所采用的设备为功率在400W以上的Nd：YAG或半导体激光，Nd：YAG即是掺钕钇铝石榴石激光，激光以与水平面之间的夹角为85度角入射，合金粉末以送粉口与水平面之间的夹角为45度角送入激光光斑附近，激光光斑直径为1-3mm，焦距(即激光器透镜中心到光聚集之焦点的距离)为200-400mm，每次激光熔覆厚度为0.2-0.3mm，重复三次以上，使得熔覆层厚度达到1mm以上，多次激光熔覆是连续进行的。
上述的重复三次以上，可能是4次也可能是5次，如果每次熔覆厚度为0.2mm则为5次，如果每次平均0.25mm则为4次。只要达到熔覆层厚度为大于等于1mm的目的就行。每次激光熔覆是连续进行的，在基体上一层一层依次连续进行熔覆。
本发明的铁基纳米晶复合涂层，该涂层厚度大于1mm，内部为纳米晶复合结构，熔覆层的显微硬度大于600HV。使用特制的合金成分，先采用氮气保护的气雾化法制粉，然后采用同步送粉工艺，通过多次激光熔覆，在20号钢材质的锅炉尾部受热面局部极易磨损腐蚀部位表面制备大厚度的铁基纳米晶复合涂层，该涂层与基体为冶金结合，界面发生元素扩散，热影响区小于0.1mm，内部空隙和裂纹含量较少，并且熔覆层之间的搭接区不存在明显的分层和界面缺陷。由此，该锅炉尾部受热面系统通过激光熔覆大厚度铁基纳米晶复合涂层进行表面局部防护，防止了腐蚀磨损的转移，从而显著增强锅炉尾部受热面的耐磨耐腐蚀性能，并减轻烟气余热利用中受热面磨损腐蚀问题，经济效益显著。
本发明的铁基纳米晶复合涂层，大幅度提高锅炉管服役寿命；提高热交换效率，促进低温烟气余热的再回收利用；降低电厂磨损腐蚀部件的维修费用和对原材料的消耗，为电厂的节能型降耗开辟新途径。
与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：
1、本发明采用多次激光熔覆法在锅炉尾部受热面制备大厚度铁基纳米晶复合涂层，热影响区浅，防止了管材或板材的热变形，还能避免裂纹和空隙的产生，有利于应力的释放。
2、本发明激光熔覆铁基纳米晶复合涂层具有加工成本低，耐磨耐蚀综合性能好等优点，适合电厂烟气余热回收系统的工况最恶劣部位的强化防护。
3、本发明涂层为纳米晶复合结构，对施工条件要求低，可以大气氛围下进行，无需额外的冷却系统。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明实施例一中铁基纳米晶复合涂层的X射线衍射图，图中，横坐标：为衍射角2θ，是衍射谱仪扫描的角度，单位为度(°)；纵坐标：为衍射峰的强度，单位：原子单位(a.u.)；
图2为本发明实施例一中铁基纳米晶复合涂层的扫描电镜图；
图3为本发明实施例一中铁基纳米晶复合涂层的硬度曲线图，图中，横坐标：表示距离基体与涂层接触面的距离，单位为微米(μm)；纵坐标：为显微硬度，单位：维氏硬度(HV)。
具体实施方式
实施例一
一种锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层，该铁基纳米晶复合涂层中各组分及其所占的质量百分比wt.％为：Fe：55.4，Cr：17.5，Mo：12.4，B：3.4，C：1.0，Mn：1.6，W：5.5，Si：1.4，RE：1.8，其中RE代表Nd。
上述锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层的激光熔覆成型工艺，包括如下步骤：
(1)通过已有的气雾化制粉技术，制备合金粉末，合金粉末粒径为50-400目；该合金粉末中各组分及其所占的质量百分比wt.％为：Fe：55.4，Cr：17.5，Mo：12.4，B：3.4，C：1.0，Mn：1.6，W：5.5，Si：1.4，RE：1.8，其中RE代表Nd，粉末使用前需在110℃进行24小时的烘干处理；
(2)激光熔覆前对需要防护的锅炉尾部受热面表面进行喷砂除锈处理，直至露出新鲜的金属表面，该新鲜的金属表面作为基材表面，锅炉尾部受热面的基体为20G钢管，对锅炉尾部受热面表面进行严格的表面处理，目的是为了保证喷涂涂层和基体表面的良好结合良好；喷砂处理中的砂料为白刚玉，目的是去除钢管表面的铁锈，且在基体钢管表面产生足够大且多的毛刺，以使涂层能牢固结合；然后用丙酮擦拭20G钢管外表面，去除表面的油脂；
(3)在步骤(2)获得的基材表面上采用同步送粉法和四次激光熔覆法制备铁基纳米晶复合涂层，其中，同步送粉法送入的粉末为步骤(1)获得的合金粉末，四次激光熔覆后形成的铁基纳米晶复合涂层厚度为1mm，硬度大于600HV，铁基纳米晶复合涂层与基材为冶金结合，能够显著增强锅炉尾部受热面的耐磨耐腐蚀性能。其中，激光熔覆法所采用的设备为功率为400W的掺钕钇铝石榴石激光，激光以与水平面之间的夹角为85度角入射，合金粉末以送粉口与水平面之间的夹角为45度角送入激光光斑附近，激光光斑直径为2mm，焦距为250mm，每次激光熔覆厚度为0.25mm，重复四次，使得熔覆层厚度达到1mm，多次激光熔覆是连续进行的
上述铁基纳米晶复合涂层成型后，还需要进行硬度、厚度和裂纹检验；并且在熔覆完毕后，将各部件按照设计图纸组装成烟气余热回收系统即可。
作为本实施例的变换，所述稀土元素为Nd也可以用诸如La、Y或Er来替代，即稀土元素为Nd、La、Y或Er中的一种，也可以采用Nd、La、Y或Er中两种以上的任意组合，组合中各组分的配比可任意而定。
作为本实施例的变换，激光熔覆成型工艺的步骤(2)中喷砂除锈处理中喷砂的砂料也可以选用石英砂。
作为本实施例的变换，激光熔覆成型工艺的步骤(3)中，激光熔覆法所采用的设备也可以选用半导体激光，选用掺钕钇铝石榴石激光或半导体激光时功率大于等于400W即可，激光光斑直径在1-3mm范围内均可，焦距在200-400mm范围内均可，每次激光熔覆厚度为0.2-0.3mm，重复三次以上，使得熔覆层厚度达到1mm以上即可，多次激光熔覆是连续进行的。重复次数可能是4次也可能是5次，如果每次熔覆厚度为0.2mm则为5次，如果每次平均0.25mm则为4次。只要达到熔覆层厚度为大于等于1mm的目的就行。多次激光熔覆基体表面上一层一层依次连续进行熔覆。
本实施例获得的铁基纳米晶复合涂层的X射线衍射图如图1所示，扫描电镜图如图2所示，硬度曲线图如图3所示，由图1至图3可以看出，铁基纳米晶复合涂层微观结构致密，且具有良好的强度和硬度，具有较好的耐磨耐腐蚀性能。经实践证明，该铁基纳米晶复合涂层在实际使用中，能够有效减轻余热利用过程中因锅炉尾部烟气温度低于酸露点后对受热面造成的低温磨损腐蚀，具有良好的经济效益。
实施例二
一种锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层，该铁基纳米晶复合涂层中各组分及其所占的质量百分比wt.％为：Fe：53.8，Cr：18.8，Mo：12.5，B：3.5，C：1.0，Mn：1.7，W：5.5，Si：1.4，RE：1.8，其中RE代表Nd。
上述锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层的激光熔覆成型工艺，包括如下步骤：
(1)通过已有的气雾化制粉技术，制备合金粉末，合金粉末粒径为50-400目；该合金粉末中各组分及其所占的质量百分比wt.％为：Fe：53.8，Cr：18.8，Mo：12.5，B：3.5，C：1.0，Mn：1.7，W：5.5，Si：1.4，RE：1.8，其中RE代表Nd，粉末使用前需在110℃进行24小时的烘干处理；
(2)激光熔覆前对需要防护的锅炉尾部受热面表面进行喷砂除锈处理，直至露出新鲜的金属表面，该新鲜的金属表面作为基材表面，锅炉尾部受热面的基体为20G钢管，对锅炉尾部受热面表面进行严格的表面处理，目的是为了保证喷涂涂层和基体表面的良好结合良好；喷砂处理中的砂料为白刚玉，目的是去除钢管表面的铁锈，且在基体钢管表面产生足够大且多的毛刺，以使涂层能牢固结合；然后用丙酮擦拭20G钢管外表面，去除表面的油脂；
(3)在步骤(2)获得的基材表面上采用同步送粉法和四次激光熔覆法制备铁基纳米晶复合涂层，其中，同步送粉法送入的粉末为步骤(1)获得的合金粉末，四次激光熔覆后形成的铁基纳米晶复合涂层厚度为1mm，硬度大于600HV，铁基纳米晶复合涂层与基材为冶金结合，能够显著增强锅炉尾部受热面的耐磨耐腐蚀性能。其中，激光熔覆法所采用的设备为功率为400W的掺钕钇铝石榴石激光，激光以与水平面之间的夹角为85度角入射，合金粉末以送粉口与水平面之间的夹角为45度角送入激光光斑附近，激光光斑直径为2mm，焦距为250mm，每次激光熔覆厚度为0.25mm，重复四次，使得熔覆层厚度达到1mm，多次激光熔覆是连续进行的
上述铁基纳米晶复合涂层成型后，还需要进行硬度、厚度和裂纹检验；并且在熔覆完毕后，将各部件按照设计图纸组装成烟气余热回收系统即可。
作为本实施例的变换，所述稀土元素为Nd也可以用诸如La、Y或Er来替代，即稀土元素为Nd、La、Y或Er中的一种，也可以采用Nd、La、Y或Er中两种以上的任意组合，组合中各组分的配比可任意而定。
作为本实施例的变换，激光熔覆成型工艺的步骤(2)中喷砂除锈处理中喷砂的砂料也可以选用石英砂。
作为本实施例的变换，激光熔覆成型工艺的步骤(3)中，激光熔覆法所采用的设备也可以选用半导体激光，选用掺钕钇铝石榴石激光或半导体激光时功率大于等于400W即可，激光光斑直径在1-3mm范围内均可，焦距在200-400mm范围内均可，每次激光熔覆厚度为0.2-0.3mm，重复三次以上，使得熔覆层厚度达到1mm以上即可，多次激光熔覆是连续进行的。重复次数可能是4次也可能是5次，如果每次熔覆厚度为0.2mm则为5次，如果每次平均0.25mm则为4次。只要达到熔覆层厚度为大于等于1mm的目的就行。多次激光熔覆基体表面上一层一层依次连续进行熔覆。
实施例三
一种锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层，该铁基纳米晶复合涂层中各组分及其所占的质量百分比wt.％为：Fe：58.0，Cr：15.3，Mo：12.2，B：3.4，C：0.9，Mn：1.6，W：5.4，Si：1.4，RE：1.8，其中RE代表Nd。
上述锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层的激光熔覆成型工艺，包括如下步骤：
(1)通过已有的气雾化制粉技术，制备合金粉末，合金粉末粒径为50-400目；该合金粉末中各组分及其所占的质量百分比wt.％为：Fe：58.0，Cr：15.3，Mo：12.2，B：3.4，C：0.9，Mn：1.6，W：5.4，Si：1.4，RE：1.8，其中RE代表Nd，粉末使用前需在110℃进行24小时的烘干处理；
(2)激光熔覆前对需要防护的锅炉尾部受热面表面进行喷砂除锈处理，直至露出新鲜的金属表面，该新鲜的金属表面作为基材表面，锅炉尾部受热面的基体为20G钢管，对锅炉尾部受热面表面进行严格的表面处理，目的是为了保证喷涂涂层和基体表面的良好结合良好；喷砂处理中的砂料为白刚玉，目的是去除钢管表面的铁锈，且在基体钢管表面产生足够大且多的毛刺，以使涂层能牢固结合；然后用丙酮擦拭20G钢管外表面，去除表面的油脂；
(3)在步骤(2)获得的基材表面上采用同步送粉法和三次激光熔覆法制备铁基纳米晶复合涂层，其中，同步送粉法送入的粉末为步骤(1)获得的合金粉末，三次激光熔覆后形成的铁基纳米晶复合涂层厚度为1mm，硬度大于600HV，铁基纳米晶复合涂层与基材为冶金结合，能够显著增强锅炉尾部受热面的耐磨耐腐蚀性能。其中，激光熔覆法所采用的设备为功率为400W的掺钕钇铝石榴石激光，激光以与水平面之间的夹角为85度角入射，合金粉末以送粉口与水平面之间的夹角为45度角送入激光光斑附近，激光光斑直径为3mm，焦距为400mm，每次激光熔覆厚度为0.35mm，重复三次，使得熔覆层厚度达到1mm，多次激光熔覆是连续进行的
上述铁基纳米晶复合涂层成型后，还需要进行硬度、厚度和裂纹检验；并且在熔覆完毕后，将各部件按照设计图纸组装成烟气余热回收系统即可。
作为本实施例的变换，所述稀土元素为Nd也可以用诸如La、Y或Er来替代，即稀土元素为Nd、La、Y或Er中的一种，也可以采用Nd、La、Y或Er中两种以上的任意组合，组合中各组分的配比可任意而定。
作为本实施例的变换，激光熔覆成型工艺的步骤(2)中喷砂除锈处理中喷砂的砂料也可以选用石英砂。
作为本实施例的变换，激光熔覆成型工艺的步骤(3)中，激光熔覆法所采用的设备也可以选用半导体激光，选用掺钕钇铝石榴石激光或半导体激光时功率大于等于400W即可，激光光斑直径在1-3mm范围内均可，焦距在200-400mm范围内均可，每次激光熔覆厚度为0.2-0.3mm，重复三次以上，使得熔覆层厚度达到1mm以上即可，多次激光熔覆是连续进行的。重复次数可能是4次也可能是5次，如果每次熔覆厚度为0.2mm则为5次，如果每次平均0.25mm则为4次。只要达到熔覆层厚度为大于等于1mm的目的就行。多次激光熔覆基体表面上一层一层依次连续进行熔覆。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层，其特征在于：所述铁基纳米晶复合涂层中各组分及其所占的质量百分比wt.％为：Fe：49.9-62.8，Cr：14.2-20.4，Mo：9.0-16.3，B：2.9-4.1，C：0.6-1.3，Mn：1.0-2.4，W：3.4-8.0，Si：1.0-1.9，RE：0-3.9，其中RE为稀土元素。
2.根据权利要求1所述的锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层，其特征在于：所述稀土元素为Nd、La、Y或Er中的一种或两种以上的任意组合。
3.根据权利要求1或2所述的锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层，其特征在于：所述铁基纳米晶复合涂层中各组分及其所占的质量百分比wt.％为：Fe：53.8-58.0，Cr：15.3-18.8，Mo：12.2-12.5，B：3.4-3.5，C：0.9-1.0，Mn：1.6-1.7，W：5.4-5.5，Si：1.4，RE：1.8，其中RE为稀土元素。
4.锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层的激光熔覆成型工艺，其特征在于：该工艺包括如下步骤：
(1)通过制粉技术制备铁基纳米晶复合涂层的合金粉末，合金粉末的粒径为50-400目，所述合金粉末中各组分及其所占的质量百分比wt.％为：Fe：49.9-62.8，Cr：14.2-20.4，Mo：9.0-16.3，B：2.9-4.1，C：0.6-1.3，Mn：1.0-2.4，W：3.4-8.0，Si：1.0-1.9，RE：0-3.9，其中RE为稀土元素；
(2)对需要防护的锅炉尾部受热面表面进行喷砂除锈处理，直至露出新鲜的金属表面，该新鲜的金属表面作为基材表面；
(3)在步骤(2)获得的基材表面上采用同步送粉法和多次激光熔覆法制备铁基纳米晶复合涂层，其中，同步送粉法送入的粉末为步骤(1)获得的合金粉末，多次激光熔覆后形成的铁基纳米晶复合涂层厚度在1mm以上，硬度大于600HV，所述铁基纳米晶复合涂层与基材为冶金结合，能够显著增强锅炉尾部受热面的耐磨耐腐蚀性能。
5.根据权利要求4所述的锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层的激光熔覆成型工艺，其特征在于：所述步骤(1)中的稀土元素为Nd、La、Y或Er中的一种或两种以上的任意组合。
6.根据权利要求4或5所述的锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层的激光熔覆成型工艺，其特征在于：所述步骤(1)中，所述合金粉末中各组分及其所占的质量百分比wt.％为：Fe：53.8-58.0，Cr：15.3-18.8，Mo：12.2-12.5，B：3.4-3.5，C：0.9-1.0，Mn：1.6-1.7，W：5.4-5.5，Si：1.4，RE：1.8，其中RE为稀土元素。
7.根据权利要求6所述的锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层的激光熔覆成型工艺，其特征在于：所述步骤(1)中制备铁基纳米晶复合涂层的合金粉末所采用的制粉技术为水雾化或气雾化制粉技术，所制备的合金粉末在使用前需在110℃进行24小时烘干处理。
8.根据权利要求6所述的锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层的激光熔覆成型工艺，其特征在于：所述步骤(2)中喷砂除锈处理中喷砂的砂料为白刚玉或石英砂。
9.根据权利要求6所述的锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层的激光熔覆成型工艺，其特征在于：所述步骤(3)中，激光熔覆法所采用的设备为功率在400W以上的掺钕钇铝石榴石激光或半导体激光，激光以与水平面之间的夹角为85度角入射，合金粉末以送粉口与水平面之间的夹角为45度角送入激光光斑附近，激光光斑直径为1-3mm，焦距为200-400mm，每次激光熔覆厚度为0.2-0.3mm，重复三次以上，使得熔覆层厚度达到1mm以上，多次激光熔覆是连续进行的。
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