CN107236331A - 耐高温腐蚀涂料及其制备方法以及耐高温腐蚀涂层及其制备方法 - Google Patents

耐高温腐蚀涂料及其制备方法以及耐高温腐蚀涂层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了耐高温腐蚀涂料及其制备方法以及耐高温腐蚀涂层及其制备方法。耐高温腐蚀涂料包括铬、镍和金属陶瓷粉，金属陶瓷粉为表面包覆铝和/或钛金属粉的陶瓷粉；陶瓷粉包括Cr3C2和CeO2。本发明将包括Cr3C2和CeO2的陶瓷粉与包括钛和铝的金属混合，进行高能球磨，得到金属陶瓷粉后与铬、镍混合得到耐高温腐蚀涂料；采用超音速喷涂将耐高温腐蚀涂料在基体表面经超音速喷涂得到耐高温腐蚀的涂层。本发明采用高能球磨实现金属对陶瓷的包覆，有效降低热喷涂过程中Cr3C2的分解，并且钛和铝熔点低，包裹在Cr3C2和CeO2表面，有助于提高涂层的致密性；Cr3C2和CeO2质硬，有助于提高涂层的耐烟气冲蚀性能。

Description

耐高温腐蚀涂料及其制备方法以及耐高温腐蚀涂层及其制备 方法
技术领域
本发明属于表面防腐技术领域，尤其涉及一种耐高温腐蚀涂料及其制备方法以及耐高温腐蚀涂层及其制备方法。
背景技术
腐蚀影响范围广泛，给国民经济带来巨大的经济损失。20世纪50年代前腐蚀的定义只局限于金属腐蚀。从50年代以后，许多权威的腐蚀学者或研究机构倾向于把腐蚀的定义扩大到所有的材料。但通常还是指金属的损坏。因为金属及其合金至今仍然是最重要的结构材料，所以金属腐蚀还是最引人注意的问题之一。腐蚀给合金材料造成的直接损失巨大，并且腐蚀的巨大危害不仅体现在经济损失上，它还会带来惨重的人员伤亡、环境污染、资源浪费、阻碍新技术的发展、促进自然资源的损耗。
科研工作者在材料耐腐蚀方面进行了大量研究，但是多对常规环境下的耐腐蚀性能进行了改进。
超临界火电机组以其高发电效率、有效降低燃煤用量和温室气体的排放的优势，目前已成为各国首选的火力发电机组。但是，超临界火电机组所处环境恶略，烟气侧的煤灰(主要成分为Na2SO4)沉积在管表面，熔盐的存在会加速腐蚀的进行，煤的含硫量高时，受热面外部沉积物的化学构成更易于促成高温腐蚀的发生。受热面管壁外部长期遭受含有大量未燃尽煤粉火焰的冲刷，使硫化亚铁(FeS2)随煤粉颗粒或灰份粘附在管壁上，经炉内催化形成的原子S和SO3会使受热面产生高温腐蚀；不可燃硫在高温下生成硫酸盐混入灰分中熔敷于管壁表面，导致管壁有效厚度减薄，有效承载能力下降，使基体不再具有所要求的各种良好的高温机械性能。在超超临界环境下锅炉的热腐蚀是导致机组部件失效的主要因素之一，尤其是过热器和再热器管道的烟气侧的热腐蚀。由此可见，火电站锅炉中部件表面高温腐蚀问题限制超临界火电机组的有效运行，影响超临界火电机组的广泛应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐高温腐蚀涂料及其制备方法以及耐高温腐蚀涂层及其制备方法，本发明提供的耐高温腐蚀涂料能够确保涂层在高温含硫条件下，耐腐蚀性良好。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种耐高温腐蚀涂料，包括铬、镍和金属陶瓷粉，所述金属陶瓷粉为表面包覆金属粉的陶瓷粉；所述陶瓷粉包括Cr3C2和CeO2，所述金属粉包括铝和钛。
优选的，所述陶瓷粉和金属粉的质量比为(1～2)：1。
优选的，所述陶瓷粉中Cr3C2和CeO2的质量比为(3～5)：1；所述Cr3C2的粒径为0.5～10μm，所述CeO2的粒径为5～30nm。
优选的，所述金属粉中铝和钛的质量比为(2～4)：1；所述铝的粒径为1～3μm，所述钛的粒径为1～3μm。
优选的，所述铬、镍和金属陶瓷粉的质量比为(45～56)：(30～41)：(12～18)。
本发明还提供了上述技术方案所述的耐高温腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将陶瓷粉与金属粉混合，进行高能球磨，得到金属陶瓷粉；
(2)将铬、镍和所述步骤(1)得到的金属陶瓷粉混合，得到耐高温腐蚀涂料。
优选的，所述步骤(1)中高能球磨的时间为3～6h，所述高能球磨的转速为300～400r/min，所述高能球磨的球料比为(25～35)：1。
本发明还提供了一种耐高温腐蚀涂层的制备方法，包括：将上述技术方案所述的耐高温腐蚀涂料在基体表面经超音速喷涂得到耐高温腐蚀涂层。
本发明提供了上述耐高温腐蚀涂层制备方法得到的耐高温腐蚀涂层。
优选的，所述耐高温腐蚀涂层包括以下质量百分含量的组分：铬45～56％，镍30～41％，钛0.8～2.0％，铝3.0～6.0％，碳化铬5.0～8.5％和氧化铈1.0～2.0％。
本发明提供了耐高温腐蚀涂料，包括铬、镍和金属陶瓷粉，所述金属陶瓷粉为表面包覆金属粉的陶瓷粉；所述陶瓷粉包括Cr3C2和CeO2，所述金属粉包括铝和钛。本发明以表面包裹铝和钛的陶瓷粉，有效降低涂料在热喷涂过程中Cr3C2的分解，并且钛和铝熔点低，低熔点铝和钛包裹在Cr3C2和CeO2表面，在喷涂过程中有助于提高涂层的致密性；Cr3C2和CeO2表质硬，有助于提高涂层的耐烟气冲蚀性能。实施例的结果表明，本发明制备方法得到的耐高温腐蚀涂层在高温含硫条件下经1000h长时间腐蚀测试，仍无明显腐蚀，表面状态良好，无脱落现象。
进一步的，本发明以粒径为5～30nm的CeO2与粒径为0.5～10μm的Cr3C2混合，纳米CeO2的存在起到了增加表面氧化产物的附着力，同时有助于促进Cr3C2颗粒在涂层中的分散均匀性，进而加强陶瓷粉弥散强化效果，提高涂层硬度。
本发明提供了耐高温腐蚀涂料的制备方法，首先将包括Cr3C2和CeO2的陶瓷粉与包括钛和铝的金属粉混合，进行高能球磨，得到金属陶瓷粉后与铬、镍混合，即得到耐高温腐蚀的涂料。本发明采用高能球磨实现金属对陶瓷的包覆，进而通过铝和钛的包裹，有效降低热喷涂过程中Cr3C2的分解，并且钛和铝熔点低，低熔点铝和钛包裹在Cr3C2和CeO2表面，在喷涂过程中有助于提高涂层的致密性；Cr3C2和CeO2表质硬，有助于提高涂层的耐烟气冲蚀性能。
本发明还提供了耐高温腐蚀涂层及其耐高温腐蚀涂层的制备方法。本发明将耐高温腐蚀涂料在基体表面经超音速喷涂得到耐高温腐蚀涂层。本发明采用超音速喷涂耐高温腐蚀涂料，使得到的涂层孔隙率小，有助于提高涂层的致密性，促进涂料耐高温腐蚀性能的发挥，进而提高涂层的耐腐蚀性。本发明提供的耐高温腐蚀涂层对高温含硫的超临界工况条件下的防护效果良好，有助于延长锅炉的使用寿命，进而节省生产成本。
另外的，在喷涂耐高温腐蚀涂层前打底层的喷涂有助于加强耐高温腐蚀涂层与基体的结合力，结合硬质相CeO2和Cr3C2的存在所确保的高结合力及高硬度特性，结合强度不低于50MPa，硬度达到HRC60，进而使得耐高温腐蚀涂层的耐煤灰冲蚀性能也得到了明显的提高。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到复合涂层的SEM形貌图；
图2为本发明实施例2制备得到的复合涂层的SEM形貌图；
图3为本发明实施例3制备得到的复合涂层的SEM形貌图；
图4为本发明实施例4制备得到的复合涂层的SEM形貌图
图5为本发明实施例1制备得到的复合涂层经过1000h热腐蚀后的SEM截面形貌；
图6为本发明实施例2制备得到的复合涂层经过1000h热腐蚀后的SEM截面形貌。
图7为本发明实施例3制备得到的复合涂层经过1000h热腐蚀后的SEM截面形貌。
图8为本发明实施例4制备得到的复合涂层经过1000h热腐蚀后的SEM截面形貌。
具体实施方式
本发明提供了耐高温腐蚀涂料，包括铬、镍和金属陶瓷粉，所述金属陶瓷粉为表面包覆金属粉的陶瓷粉；所述陶瓷粉包括Cr3C2和CeO2，所述金属粉包括铝和钛。
在本发明中，所述金属陶瓷粉为表面包覆金属粉的陶瓷粉。在本发明中，所述金属粉包括铝和钛。在本发明中，所述金属陶瓷粉包括表面包覆钛的陶瓷粉、表面包覆铝的陶瓷粉和表面同时包覆钛和铝的陶瓷粉。
在本发明中，所述陶瓷粉和金属粉的质量比优选为(1～2)：1，进一步优选为(1.2～1.8)：1，更优选为1.5:1。
在本发明中，所述陶瓷粉优选包括Cr3C2和CeO2；所述陶瓷粉中Cr3C2和CeO2的质量比优选为(3～5)：1，进一步优选为(3.5～4.5)：1，更优选为4:1；所述Cr3C2的粒径优选为0.5～10μm，进一步优选为1～8μm，更优选为2～5μm；所述CeO2的粒径优选为5～30nm，进一步优选为6～25nm，更优选为7～20nm，最优选为10nm。本发明对所述Cr3C2和CeO2的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的即可。
在本发明中，所述金属粉包括铝和钛；所述金属粉中铝和钛的质量比优选为(2～4)：1，进一步优选为(2.5～3.5)：1，更优选为3:1；所述铝的粒径优选为1～3μm，进一步优选为1.5～2.5μm，更优选为2μm；所述钛的粒径优选为1～3μm，进一步优选为1.5～2.5μm，更优选为2μm。本发明对所述铝和钛的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的即可。
在本发明中，所述铬、镍和金属陶瓷粉的质量比优选为(45～56)：(30～41)：(12～18)，进一步优选为(50～56)：(32～41)：(12～18)，更优选为(52～53)：(35～40)：(15～16)。
本发明还提供了上述技术方案所述的耐高温腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将陶瓷粉与金属粉混合，进行高能球磨，得到金属陶瓷粉；
(2)将铬、镍和所述步骤(1)得到的金属陶瓷粉混合，得到耐高温腐蚀涂料。
本发明将陶瓷粉与金属混合，进行高能球磨，得到金属陶瓷粉。本发明对所述陶瓷粉与金属混合的方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的物料混合方式即可。在本发明的实施例中，所述陶瓷粉与金属混合具体为搅拌混合；所述搅拌混合的转速优选为100～300r/min，进一步优选为150～200r/min；所述搅拌混合的时间优选为5～60min，进一步优选为10～20min。
本发明对所述陶瓷粉和金属的混合物进行高能球磨。在本发明中，所述高能球磨的时间优选为3～6h，进一步优选为3.5～5.5h，更优选为4～5h，最优选为4.5h。在本发明中，所述高能球磨优选在保护气氛下进行；所述保护气氛优选为氮气气氛或氩气气氛。在本发明中，所述高能球磨的转速优选为300～400r/min，进一步优选为320～380r/min，更优选为350r/min。在本发明中，所述高能球磨的球料比优选为(25～30)：1，进一步优选为(26～28)：1，更优选为26.5:1；本发明对所述高能球磨用磨球的材质没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的磨球即可。在本发明中，所述铝和钛性质柔软，陶瓷粉性质较脆，所述高能球磨过程中质软的铝和钛被打压成薄片状，包覆在质较脆易于进一步粉化的陶瓷粉表面；所述高能球磨处理后得到表面包覆钛和/或铝的陶瓷，即所述高能球磨处理后，得到的表面包覆钛的陶瓷、表面包覆铝的陶瓷和表面同时包覆钛和铝的陶瓷。
本发明将铬、镍和所述得到的金属陶瓷粉混合，得到耐高温腐蚀涂料。本发明对所述铬、镍和金属陶瓷粉混合方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的物料混合的方式即可。在本发明中，所述铬、镍和金属陶瓷粉混合优选为搅拌混合；所述搅拌混合的转速优选为150～500r/min，进一步优选为200～400r/min，更优选为250～300r/min；所述搅拌混合的时间优选为30～60min，进一步优选为40～55min，更优选为50min。
得到包括铬、镍和金属陶瓷粉的混合物料后，本发明优选对所述混合物料进行烘干。在本发明中，所述烘干的温度优选为100～150℃，进一步优选为110～140℃，更优选为120～130℃；所述烘干的时间优选为20～60min，进一步优选为30～50min，更优选为40min。在本发明中，所述烘干能够实现混合物料中水分的去除，避免在喷涂过程中水分的蒸发形成孔隙，提高涂层的致密性。
本发明提供了一种耐高温腐蚀涂层的制备方法，将上述技术方案所述的耐高温腐蚀涂料在基体表面经超音速喷涂得到耐高温腐蚀涂层。
本发明将包括所述耐高温腐蚀涂料在基体表面经超音速喷涂得到耐高温腐蚀涂层。在本发明中，所述超音速喷涂的燃料气体优选为有机燃料，进一步优选为丙烷、甲醇、乙醇和二甲醚中的一种或多种；所述燃料气体的压力优选为0.3～0.4MPa，进一步优选为0.32～0.38MPa，更优选为0.35MPa。在本发明中，所述超音速喷涂的助燃气体优选为氧气，所述助燃气体的流量优选为1600～1750SCFH，进一步优选为1650～1700SCFH。在本发明中，所述超音速喷涂的煤油流量优选为5～6GPH，进一步优选为5.2～5.8GPH，更优选为5.5GPH。
在本发明中，所述超音速喷涂的载气流量优选为20～25SCFH，进一步优选为22～24SCFH。在本发明中，所述超音速喷涂的送粉速率优选为50～60g/min，进一步优选为52～58g/min，更优选为55g/min。在本发明中，所述超音速喷涂的枪距优选为300～400mm，进一步优选为320～380mm，更优选为350～360mm。在本发明中，所述超音速喷涂的线速度优选为400～500mm/s，进一步优选为420～480mm/s，更优选为450mm/s。
在本发明中，所述超音速喷涂优选为超音速火焰喷涂或超音速等离子喷涂；本发明对所述超音速火焰喷涂和超音速等离子喷涂的具体实施手段没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的超音速火焰喷涂和超音速等离子喷涂的具体实施手段即可。
在本发明中，所述超音速喷涂得到的涂层孔隙率小，有助于提高涂层的致密性，有效避免腐蚀介质侵入涂层，进而提高涂层的耐腐蚀性。
在本发明中，所述用于超音速喷涂的基体优选为金属；本发明对所述金属的组分没有特殊要求，任何需要提高耐高温腐蚀性的金属材料均可。在本发明中，所述基体优选为金属材料，进一步优选为碳钢或合金钢；所述碳钢优选为20号碳钢、45号碳钢或含碳量为60％的碳钢；本发明对所述合金钢中合金组分没有特殊要求。
本发明在基体表面进行所述超音速喷涂前，优选对所述基体进行预处理。所述预处理优选依次包括除油和喷砂。
本发明对所述除油处理的方式没有特殊要求，以能去除待喷涂基体表面的油污为准。
本发明对所述喷砂处理的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的喷砂处理的实施方式即可。在本发明中，所述喷砂用沙粒的粒径优选根据喷砂后的粗糙度决定，喷砂后的基体表面粗糙度优选为0.4～3.2Ra，进一步优选为1.0～2.0Ra。
本发明优选对所述预处理后的基体表面喷涂打底层。在本发明中，所述打底层优选为镍基打底层，进一步优选为NiAl打底层或NiCrAlY打底层。在本发明中，所述打底层的厚度优选为100～150μm，进一步优选为110～120μm。在本发明中，所述打底层有助于提高耐高温腐蚀涂层与基体的结合力。
本发明对所述打底层的喷涂方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的涂层的喷涂方式即可。在本发明中，所述打底层的喷涂优选为超音速喷涂，进一步优选为超音速火焰喷涂或超音速等离子喷涂。
在本发明中所述的用于打底层喷涂的超音速喷涂的所述超音速喷涂的燃料气体优选为有机燃料，进一步优选为丙烷、甲醇、乙醇和二甲醚中的一种或多种；所述燃料气体的压力优选为0.4～0.6MPa，进一步优选为0.45～0.55MPa，更优选为0.5MPa。在本发明中，所述超音速喷涂的助燃气体优选为氧气，所述助燃气体的流量优选为1600～1900SCFH，进一步优选为1650～1850SCFH，更优选为1800SCFH。在本发明中，所述超音速喷涂的煤油流量优选为5～8GPH，进一步优选为5.2～7.8GPH，更优选为7GPH。
在本发明中，所述超音速喷涂的载气流量优选为20～30SCFH，进一步优选为22～28SCFH，更优选为26SCFH。在本发明中，所述超音速喷涂的送粉速率优选为50～60g/min，进一步优选为52～58g/min，更优选为55g/min。在本发明中，所述超音速喷涂的枪距优选为200～500mm，进一步优选为220～480mm，更优选为300～350mm。在本发明中，所述超音速喷涂的线速度优选为400～500mm/s，进一步优选为420～480mm/s，更优选为450mm/s。
本发明优选喷涂打底层后进行耐高温腐蚀涂层的喷涂时，所述打底层的喷涂与耐高温腐蚀涂层的喷涂的间隔时间不超过2h，进一步优选为10～90min，更优选为30～40min。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法得到的耐高温腐蚀涂层。在本发明中，所述耐高温腐蚀涂层优选包括以下质量百分含量的组分：铬45～56％，镍30～41％，钛2.8～3.2％，铝5～8％，碳化铬4.5～6.8％和氧化铈1～1.5％。
在本发明中，以质量百分含量计，所述耐高温腐蚀涂层包括45～56％的铬，优选为50～56％，进一步优选为52～53％。在本发明中，所述以质量百分含量计，所述耐高温腐蚀涂层包括30～41％的镍，优选为32～41％，进一步优选为35～36％。在本发明中，以质量百分含量计，所述耐高温腐蚀涂层包括2.8～3.2％的钛，优选为2.9～3.15％，更优选为3.0～3.1％。在本发明中，以质量百分含量计，所述耐高温腐蚀涂层包括5～8％的铝，优选为5.5～7.5％，进一步优选为6～7％，最优选为6.5％。在本发明中，以质量百分含量计，所述耐高温腐蚀涂层包括4.5～6.8％的碳化铬，优选为5～6.5％，进一步优选为5.5～6％。在本发明中，以质量百分含量计，所述耐高温腐蚀涂层包括氧化铈1～1.5％，优选为1.1～1.4％，更优选为1.2～1.3％。
在本发明中，所述耐高温腐蚀涂层的厚度优选为0.3～0.5mm，进一步优选为0.31～0.48mm，更优选为0.35～0.45mm，最优选为0.40mm。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的耐高温腐蚀涂料及其制备方法以及耐高温腐蚀涂层及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1：
(1)将粒径为0.5微米的Cr3C2粉末与粒径为5纳米的球状CeO2粉末按质量比为4:1比例混合，制成混合均匀的陶瓷粉，将粒径为3μm的铝和粒径为3μm的钛按照质量比3:1混合，得到金属粉；将陶瓷粉和金属粉按照1:1的质量比例混合，在氩气保护下进行高能球磨5小时，其中高能球磨的球磨的时间为4.5h，转速350r/min，球料比30：1制成钛和/或铝包裹的陶瓷粉。按照质量百分比为铬50％，镍36％，包裹金属的陶瓷粉14％的比例混合均匀，得到热喷涂粉末，即耐高温腐蚀涂料。
(2)以规格为60×18×6mm的20号碳钢作为基材工件，对其表面进行除油、喷砂处理，得到表面粗糙度为1.5Ra的基体材料；
(3)采用烘箱对步骤(1)得到的热喷涂粉末进行烘干，去除水分，其中烘干温度为100℃；
(4)采用超音速火焰热喷涂对工件表面喷涂NiAl打底层，工艺参数为：燃料气体丙烷的压力为0.40MPa，助燃气体氧气的流量为1750SCFH，煤油的流量为6GPH，载气的流量为25SCFH，送粉速度为55g/min，枪距为300mm，线速度为500mm/s，喷涂厚度100μm；
(5)将所述步骤(3)得到的热喷涂粉末采用超音速火焰喷涂方法在打底层表面进行喷涂，工艺参数为；燃料气体丙烷的压力为0.4MPa；助燃气体氧气的流量为1600SCFH；煤油的流量为5GPH；载气的流量为22SCFH；送粉速度为50g/min；枪距为300mm；线速度为400mm/s；喷涂厚度为310um；
(6)将喷涂后带涂层的机件进行冷却处理，采用空冷自然冷却，得到Ni-Cr-Al-Ti-Cr3C2-CeO2复合涂层，其中涂层各组分的质量分数为Ni：36％，Al：4.7％，Ti：1.6％，Cr3C2：6.2％，CeO2：1.6％，余量的Cr，涂层截面SEM图如图1所示；
(7)将制备得到的复合涂层连同基体材料试样在750℃、1％SO2气氛环境中进行1000h腐蚀测试，腐蚀测试结束后试样截面图如图5所示，对比图1和图5可知，试样表面涂层的腐蚀产物层很薄，无明显腐蚀，表面状态良好，无脱落；
并对涂有复合涂层的试样的结合强度以及表面硬度进行测试，其中测得结合强度为60MPa，硬度可达HRC66。
实施例2
(1)将粒径为10微米的Cr3C2粉末与粒径为30纳米的球状CeO2粉末按质量比为3:1比例、按照转速150r/min机械混合10min，得到陶瓷粉；将粒径为1μm铝和粒径为1μm的钛按照质量比为2.2:1配置，以150r/min机械混合10min，得到金属粉末；将陶瓷粉和金属粉按照质量比1:1的比例混合，在氩气保护下进行高能球磨5小时，其中转速320r/min，球料比25：1，得到钛和/或铝包裹的陶瓷粉。按照质量百分比为铬54％，镍33％，钛和/或铝包裹的陶瓷粉含量13％，将三种粉末以150r/min机械混合10min，混合均匀制备成热喷涂粉末，即耐高温腐蚀涂料。
(2)用规格为60×18×6mm的20号碳试样作为基体工件，对其表面进行除油、喷砂处理，得到表面粗糙度为2.0Ra的基体材料；
(3)用烘箱将步骤(1)制备得到的热喷涂粉末用140℃烘干，去除混合喷涂粉末中的水分；
(4)采用超音速火焰喷涂技术在工件表面喷涂打底层，打底层粉末为工业用NiAl喷涂粉末，喷涂参数：燃料气体丙烷的压力为0.50MPa，助燃气体氧气的流量为1800SCFH，煤油的流量为6.5GPH，载气的流量为28SCFH，送粉速度为55g/min，枪距为400mm，线速度为500mm/s，喷涂厚度110um；
(5)采用超音速火焰喷涂技术喷涂步骤(3)处理后的热喷涂粉末，工艺参数为：燃料气体丙烷的压力为0.35MPa，助燃气体氧气的流量为1700SCFH，煤油的流量为6GPH，载气的流量为24SCFH，送粉速度为55g/min，枪距为400mm，线速度为450mm/s，喷涂厚度为330um；
(6)喷涂后带涂层的机件采用空冷自然冷却方式冷却后得到Ni-Cr-Al-Ti-Cr3C2-CeO2复合涂层，其中涂层组分质量分数为Ni：33％，Al：4.0％，Ti：1.8％，Cr3C2：5.4％，CeO2：1.8％和余量的Cr，涂层截面SEM图如图2所示；
(7)将制备得到的复合涂层连同基体材料试样在800℃、1％SO2气氛环境中进行1000h腐蚀测试，腐蚀测试结束后试样截面图如图6所示。对比图2和图6可知，试样表面涂层的腐蚀产物层很薄，表面状态良好，无脱落；
并对涂有复合涂层的试样的结合强度以及表面硬度进行测试，其中测得结合强度为58MPa，硬度可达HRC65。
实施例3
(1)将粒径为5微米Cr3C2粉末与粒径为6纳米的球状CeO2粉末按质量比为5:1比例混合，制成混合均匀的陶瓷粉，将粒径为1.5μm的铝和粒径为1.5μm的钛按照质量比4:1混合，得到金属粉；将陶瓷粉和金属粉按照2:1的质量比例混合，在氩气保护下进行高能球磨6小时，其中转速380r/min，球料比27：1，制成钛和/或铝包裹的陶瓷粉。按照质量百分比为铬51％，镍35％，包裹金属的陶瓷粉14％的比例混合均匀，得到热喷涂粉末，即耐高温腐蚀涂料。
(2)以规格为60×18×6mm的20号碳钢作为基材工件，对其表面进行除油、喷砂处理，得到表面粗糙度为1.8Ra的基体材料；
(3)采用烘箱对步骤(1)得到的热喷涂粉末进行烘干，去除水分，其中烘干温度为100℃；
(4)采用超音速火焰喷涂技术在工件表面喷涂打底层，打底层粉末为工业用NiCrAlY喷涂粉末，喷涂参数：燃料气体丙烷的压力为0.55MPa，助燃气体氧气的流量为1850SCFH，煤油的流量为7GPH，载气的流量为28SCFH，送粉速度为60g/min，枪距为500mm，线速度为500mm/s，喷涂厚度120um；
(5)将所述步骤(3)得到的热喷涂粉末采用超音速火焰喷涂方法在打底层表面进行喷涂，工艺参数为；燃料气体丙烷的压力为0.6MPa；助燃气体氧气的流量为1650SCFH；煤油的流量为10GPH；载气的流量为23SCFH；送粉速度为50g/min；枪距为300mm；线速度为400mm/s；喷涂厚度为300um；
(6)将喷涂后带涂层的机件进行冷却处理，采用空冷自然冷却，得到Ni-Cr-Al-Ti-Cr3C2-CeO2复合涂层，其中涂层组分百分含量为Ni：35％，Al：3.3％，Ti：0.8％，Cr3C2：8.2％，CeO2：1.6％和余量的Cr，涂层截面SEM图如图3所示；
(7)将制备得到的复合涂层连同基体材料试样在750℃、1％SO2气氛中进行1000h腐蚀测试，腐蚀测试结束后试样截面图如图7所示，由图7可知，试样表面涂层的腐蚀产物层较薄，无明显腐蚀，表面状态良好，无脱落；
并对涂有复合涂层的试样的结合强度以及表面硬度进行测试，其中测得结合强度为55MPa，硬度可达HRC60。
实施例4
(1)将粒径为8微米Cr3C2粉末与粒径为20纳米的球状CeO2粉末按质量比为5:1比例混合，制成混合均匀的陶瓷粉，将粒径为1.5μm的铝和粒径为1.5μm的钛按照质量比4:1混合，得到金属粉；将陶瓷粉和金属粉按照2:1的质量比例混合，在氩气保护下进行高能球磨6小时，其中转速380r/min，球料比27：1，制成钛和/或铝包裹的陶瓷粉。按照质量百分比为铬51％，镍35％，包裹金属的陶瓷粉14％的比例混合均匀，得到热喷涂粉末，即耐高温腐蚀涂料。
(2)以规格为60×18×6mm的20号碳钢作为基材工件，对其表面进行除油、喷砂处理，得到表面粗糙度为2.0Ra的基体材料；
(3)采用烘箱对步骤(1)得到的热喷涂粉末进行烘干，去除水分，其中烘干温度为100℃；
(4)将所述步骤(3)得到的热喷涂粉末采用超音速火焰喷涂方法在打底层表面进行喷涂，工艺参数为；燃料气体丙烷的压力为0.6MPa；助燃气体氧气的流量为1650SCFH；煤油的流量为10GPH；载气的流量为23SCFH；送粉速度为50g/min；枪距为300mm；线速度为400mm/s；喷涂厚度为300um；
(5)将喷涂后带涂层的机件进行冷却处理，采用空冷自然冷却，得到Ni-Cr-Al-Ti-Cr3C2-CeO2复合涂层，其中涂层组分百分含量为Ni：35％，Al：3.5％，Ti：0.8％，Cr3C2：7.5％，CeO2：1.6％和余量的Cr，涂层截面SEM图如图4所示；
(6)将制备得到的复合涂层连同基体材料试样在750℃、1％SO2气氛环境中进行1000h腐蚀测试，腐蚀测试结束后试样截面图如图8所示，由图8可知，试样表面涂层的腐蚀产物层很薄，无明显腐蚀，表面状态良好，无脱落；
并对涂有复合涂层的试样的结合强度以及表面硬度进行测试，其中测得结合强度为52MPa，硬度可达HRC60。
由以上实施例腐蚀测试结果可知，本发明提供的耐高温腐蚀涂层，具有良好的耐高温腐蚀性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐高温腐蚀涂料，包括铬、镍和金属陶瓷粉，所述金属陶瓷粉为表面包覆金属粉的陶瓷粉；所述陶瓷粉包括Cr3C2和CeO2，所述金属粉包括铝和钛。
2.根据权利要求1所述的耐高温腐蚀涂料，其特征在于，所述陶瓷粉和金属粉的质量比为(1～2)：1。
3.根据权利要求1或2所述的耐高温腐蚀涂料，其特征在于，所述陶瓷粉中Cr3C2和CeO2的质量比为(3～5)：1；所述Cr3C2的粒径为0.5～10μm，所述CeO2的粒径为5～30nm。
4.根据权利要求1或2所述的耐高温腐蚀涂料，其特征在于，所述金属粉中铝和钛的质量比为(2～4)：1；所述铝的粒径为1～3μm，所述钛的粒径为1～3μm。
5.根据权利要求1所述的耐高温腐蚀涂料，其特征在于，所述铬、镍和金属陶瓷粉的质量比为(45～56)：(30～41)：(12～18)。
6.权利要求1～5任一项所述耐高温腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将陶瓷粉与金属粉混合，进行高能球磨，得到金属陶瓷粉；
(2)将铬、镍和所述步骤(1)得到的金属陶瓷粉混合，得到耐高温腐蚀涂料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中高能球磨的时间为3～6h，所述高能球磨的转速为300～400r/min，所述高能球磨的球料比为(25～35)：1。
8.一种耐高温腐蚀涂层的制备方法，包括：将权利要求1～5任一项所述的耐高温腐蚀涂料或者权利要求6或7所述制备方法得到的涂料在基体表面经超音速喷涂得到耐高温腐蚀涂层。
9.权利要求8所述制备方法得到的耐高温腐蚀涂层。
10.根据权利要求9所述的耐高温腐蚀涂层，其特征在于，所述耐高温腐蚀涂层包括以下质量百分含量的组分：铬45～56％，镍30～41％，钛0.8～2.0％，铝3.0～6.0％，碳化铬5.0～8.5％和氧化铈1.0～2.0％。
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