CN109023438A - 一种两步法制备镍铝涂层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种两步法制备镍铝涂层的方法。采用两步法先电镀镍层再低温渗铝，并配合特定的渗铝剂成分及比例充分降低渗铝工艺所需的温度，采用快速升温与缓慢升温的两段式渗铝工艺对锅炉过热器进行防护，成功制备了组织致密，结构均匀的镍铝化物涂层，很好地实现了生物质燃烧过程中的防腐保护，极大提高生物质发电厂的经济效益。

Description

一种两步法制备镍铝涂层的方法
技术领域
本发明涉及一种两步法制备镍铝涂层的方法，属于高温防腐涂层的技术领域。
背景技术
针对生物质燃烧发电的高温腐蚀问题，采用施加腐蚀防护涂层的策略，对锅炉过热器进行防护。固体粉末包埋法渗铝是一种比较成熟的技术，已经成功应用于许多抗高腐蚀的工件。将金属工件放在含有铝元素的渗铝剂中,加热到一定温度，保持适当时间后，渗铝剂热分解所产生的铝元素的活性原子便被吸附到工件表面，并扩散进入工件表层，从而改变工件表层的化学成分、组织和性能。粉末包埋渗铝由于渗件被粉末包围，漏渗很少，操作工艺简单，深层深度易控制，设备投资小，但是目前的包埋渗铝的温度较高，对合金的综合性能有害，不能满足特殊部件防腐涂层的需要。传统的铝化物涂层制备温度一般在900℃以上，在该温度下制备铝化物涂层将会对锅炉过热器的基体不锈钢材料产生性能破坏，而铁铝涂层在生物质燃烧条件下抗腐蚀保护性较低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种两步法制备镍铝涂层的方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种两步法制备镍铝涂层的方法，其特征是，
(1)首先将锅炉过热器基体经超声清洗后打磨并除油，放入盐酸中，1～5min后取出，用去离子水清洗并烘干；
(2)将步骤(1)中处理好的基体放置于镍电镀液中进行电镀，镀层厚度为20-30微米；
(3)将步骤(2)所获得的试样进行粉末包埋渗铝处理，渗铝工艺中温度低于700℃。
按照重量百分比计，渗铝剂为如下组分：铝粉60-80%；氯化铵、氯化锡或磺化铵中的一种1-10%；氧化钇5-9%；氧化铝或刚玉粉余量。
镀镍条件为：电流密度2-4 A/dm2，电镀时间1-2min。
电镀液组成为：氯化镍、盐酸、去离子水。
渗铝工艺温度控制在500-700℃。
优选的渗铝工艺为采用气体封闭式粉末包埋法在600-650℃的条件下保温10h进行渗铝处理，升温速率为50℃/min，所用的气体为含有氩气的氮气。再在650-700℃的条件下保温5h进行渗铝处理，升温速率为5℃/min随后冷却，冷却时间为24h。
本发明所达到的有益效果：
采用两步法先电镀镍层再低温渗铝，并配合特定的渗铝剂成分及比例充分降低渗铝工艺所需的温度，采用快速升温与缓慢升温的两段式渗铝工艺对锅炉过热器进行防护，成功制备了组织致密，结构均匀的镍铝化物涂层，很好地实现了生物质燃烧过程中的防腐保护，极大提高生物质发电厂的经济效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
首先将锅炉过热器基体经超声清洗后打磨并除油，放入盐酸中， 5min后取出，用去离子水清洗并烘干；将处理好的基体放置于镍电镀液（氯化镍、盐酸、去离子水）中进行电镀，电流密度2 A/dm2，电镀时间1min镀层厚度为20微米；将获得的试样进行粉末包埋渗铝处理，将铝粉80%、氯化锡10%、氧化钇5%；、氧化铝5%充分混合均匀后与需要进行渗铝处理的过热器共置于密封的渗灌中，采用气体封闭式粉末包埋法在600℃的条件下保温10h进行渗铝处理，升温速率为50℃/min，所用的气体为含有氩气的氮气。再在700℃的条件下保温5h进行渗铝处理，升温速率为5℃/min随后冷却，冷却时间为24h。在1200℃高温下加热5min，放入水中循环80次涂层未脱落，未出现腐蚀现象。
实施例2
首先将锅炉过热器基体经超声清洗后打磨并除油，放入盐酸中， 5min后取出，用去离子水清洗并烘干；将处理好的基体放置于镍电镀液（氯化镍、盐酸、去离子水）中进行电镀，电流密度4 A/dm2，电镀时间2min镀层厚度为30微米；将获得的试样进行粉末包埋渗铝处理，将铝粉70%、氯化铵5%、氧化钇5%；、氧化铝20%充分混合均匀后与需要进行渗铝处理的过热器共置于密封的渗灌中，采用气体封闭式粉末包埋法在650℃的条件下保温10h进行渗铝处理，升温速率为50℃/min，所用的气体为含有氩气的氮气。再在700℃的条件下保温5h进行渗铝处理，升温速率为5℃/min随后冷却，冷却时间为24h。在1200℃高温下加热5min，放入水中循环65次涂层未脱落，未出现腐蚀现象。
实施例3
首先将锅炉过热器基体经超声清洗后打磨并除油，放入盐酸中， 5min后取出，用去离子水清洗并烘干；将处理好的基体放置于镍电镀液（氯化镍、盐酸、去离子水）中进行电镀，电流密度3 A/dm2，电镀时间1min镀层厚度为25微米；将获得的试样进行粉末包埋渗铝处理，将铝粉60%、磺化铵10%、氧化钇9%；、氧化铝21%充分混合均匀后与需要进行渗铝处理的过热器共置于密封的渗灌中，采用气体封闭式粉末包埋法在600℃的条件下保温10h进行渗铝处理，升温速率为50℃/min，所用的气体为含有氩气的氮气。再在650℃的条件下保温5h进行渗铝处理，升温速率为5℃/min随后冷却，冷却时间为24h。在1200℃高温下加热5min，放入水中循环75次涂层未脱落，未出现腐蚀现象。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种两步法制备镍铝涂层的方法，其特征是，
(1)首先将锅炉过热器基体经超声清洗后打磨并除油，放入盐酸中，1～5min后取出，用去离子水清洗并烘干；
(2)将步骤(1)中处理好的基体放置于镍电镀液中进行电镀，镀层厚度为20-30微米；
(3)将步骤(2)所获得的试样进行粉末包埋渗铝处理，渗铝工艺中温度低于700℃。
2.根据权利要求1所述的一种方法，其特征是，按照重量百分比计，渗铝剂为如下组分：铝粉60-80%；氯化铵、氯化锡或磺化铵中的一种1-10%；氧化钇5-9%；氧化铝或刚玉粉余量。
3.根据权利要求1所述的一种方法，其特征是，镀镍条件为：电流密度2-4 A/dm2，电镀时间1-2min。
4.根据权利要求3所述的一种方法，其特征是，电镀液组成为：氯化镍、盐酸、去离子水。
5.根据权利要求4所述的一种方法，其特征是，渗铝工艺温度控制在500-700℃。
6.根据权利要求5所述的一种方法，其特征是采用气体封闭式粉末包埋法在600-650℃的条件下保温10h进行渗铝处理，升温速率为50℃/min，所用的气体为含有氩气的氮气，再在650-700℃的条件下保温5h进行渗铝处理，升温速率为5℃/min随后冷却，冷却时间为24h。
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