CN111876717B - 用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层及其制备方法 - Google Patents

用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111876717B
CN111876717B CN202010673433.9A CN202010673433A CN111876717B CN 111876717 B CN111876717 B CN 111876717B CN 202010673433 A CN202010673433 A CN 202010673433A CN 111876717 B CN111876717 B CN 111876717B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nickel
coating
grate segment
garbage incinerator
remelting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010673433.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111876717A (zh
Inventor
曲作鹏
陈大智
陈威
王海军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Kehuan Innovative Material Co ltd
North China Electric Power University
Original Assignee
Jiangsu Kehuan Innovative Material Co ltd
North China Electric Power University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Kehuan Innovative Material Co ltd, North China Electric Power University filed Critical Jiangsu Kehuan Innovative Material Co ltd
Priority to CN202010673433.9A priority Critical patent/CN111876717B/zh
Publication of CN111876717A publication Critical patent/CN111876717A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111876717B publication Critical patent/CN111876717B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/129—Flame spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134—Plasma spraying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/44—Details; Accessories
    • F23G5/48—Preventing corrosion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/12—Heat utilisation in combustion or incineration of waste

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

本发明涉及用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层，其为重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层；该涂层熔覆于炉排片表面，且与炉排片基体表面为冶金结合。本发明还涉及上述涂层的制备方法，该方法先在炉排片表面压涂高放热纳米铝热剂，再喷涂镍基自熔合金材料，并通过喷涂时引发的自蔓延反应，在炉排片表面制成镍基自熔合金基复合材料涂层，使喷涂层与铝热剂反应产物及基体形成冶金结合，最后用感应线圈或氧乙炔火焰对喷涂在表面的自熔合金层重熔，得到致密的防磨蚀涂层。该方法制备的涂层组织致密表面光滑，涂层与基体界面结合强度高，耐高温磨蚀性能好，适用于曲面自动化堆焊，可工业化批量生产。

Description

用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂 层及其制备方法
技术领域
本发明属于表面工程技术领域，涉及一种用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层及其制备方法。
背景技术
垃圾焚烧发电厂的炉排片在焚烧炉内的高温、腐蚀性气体和摩擦磨损条件下输送燃烧着的垃圾，与垃圾接触的表面磨蚀严重。国产化垃圾焚烧炉炉排片使用寿命短(7-10个月)，影响焚烧炉的长周期稳定使用，迫切需要改进制造工艺，延长服役周期。
现有技术中，采用热喷涂镍基合金后重熔工艺可以获得表面质量优良的耐磨蚀涂层，但是其涂层与基体只是微冶金结合，不是完全的冶金结合，结合强度不高，使用时涂层容易脱落，迫切需要开发一种用于垃圾焚烧炉炉排片的结合强度高，不易脱落的耐高温防磨蚀涂层的制备技术。
发明内容
本发明目的在于克服上述不足，提供一种用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层。本发明还提供了一种上述涂层的制备方法，该方法制备工艺简单，且所制备的用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀镍基复合材料涂层与垃圾焚烧炉炉排片结合强度高，使用时不易脱落。
为此，本发明第一方面提供了一种用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层，其为重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层。
根据本发明，所述重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层熔覆于垃圾焚烧炉炉排片表面；优选地，所述重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层与垃圾焚烧炉炉排片基体表面为冶金结合；进一步优选地，所述镍基自熔合金包括Ni60A镍基自熔合金。
本发明第二方面提供了一种如本发明第一方面所述的用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层的制备方法，其包括：
步骤A，将纳米铝热剂粉末与水玻璃混合，均匀压涂在垃圾焚烧炉炉排片表面，干燥后，在垃圾焚烧炉炉排片表面获得纳米铝热剂预制涂层；
步骤B，用机械手带动火焰喷涂枪，沿垃圾焚烧炉炉排片表面轮廓喷涂镍基自熔合金粉末材料，熔滴引燃垃圾焚烧炉炉排片表面的纳米铝热剂，使其发生自蔓延高放热反应，瞬间熔化垃圾焚烧炉炉排片基体表面金属，使喷涂形成的镍基自熔合金涂层与纳米铝热剂预制涂层的反应产物铁和氧化铝及垃圾焚烧炉炉排片基体表面形成冶金结合，在垃圾焚烧炉炉排片表面形成镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层；
步骤C，对垃圾焚烧炉炉排片表面的镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层进行重熔处理，从而在垃圾焚烧炉炉排片表面获得组织致密表面光滑重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层。
根据本发明方法，在步骤C中，采用高、中频感应或氧乙炔火焰对垃圾焚烧炉炉排片表面的镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层进行重熔处理。
在本发明的一些优选的实施例中，所述镍基自熔合金包括但不限于Ni60A镍基自熔合金。
在本发明的一些实施例中，所述纳米铝热剂预制涂层的厚度为0.5-1mm。
在本发明的另一些优选的实施例中，纳米铝热剂与水玻璃的用量比是(10-20):1，优选为(15-20):1。
在本发明的又一些优选的实施例中，所述纳米铝热剂粉末的粒径为50-80nm，优选为50-60nm。
根据本发明方法，所述纳米铝热剂包括由Al粉和Fe3O4粉按照反应方程式8Al+3Fe3O4＝4Al2O3+9Fe中反应物的量混合配制而成的纳米铝热剂。
优选地，在步骤A中，将纳米铝热剂粉末置于球磨机中，添加有机溶剂混合8-12小时，优选8-10小时，再混入水玻璃，混合均匀。
在本发明的一些优选的实施例中，所述有机溶剂包括乙醇。
本发明第三方面提供了一种表面具有如本发明第一方面所述的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层或如本发明第二方面所述的方法制备的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层的垃圾焚烧炉炉排片。
本发明的有益效果是：
(1)涂层组织致密表面光滑
热喷涂涂层是由熔化状态粉末粒子以高速喷向基体，一层一层有规律地叠加形成连续结构，在基体表面经过碰撞、变形和凝固等过程后形成，涂层呈典型的层状结构，内部不同程度地存在着微孔，从而影响了与金属基体的结合强度和表面层致密度，因此难以适应垃圾焚烧炉的高温磨蚀的恶劣环境，这限制了它的应用范围及使用寿命。重熔处理是利用外加热源将喷涂层合金中最易熔化的成分熔化，产生的液相有助于扩散过程的强化和成分的渗透，熔化的结果使热喷涂涂层由原来堆叠的层状组织变为致密和较均匀的组织，孔隙减少直至消失。因而采用适当的重熔处理。可改善涂层的内在和表面质量，从而提高涂层的耐磨、耐蚀性。
(2)涂层与基体界面结合强度高
作为中间层预涂在垃圾焚烧炉炉排片表面的高放热纳米铝热剂粉末，被火焰喷涂产生熔滴引燃后，发生高放热反应，极高的能量释放率瞬间熔化垃圾焚烧炉炉排片钢基体表面，使热喷涂产生的熔滴与铝热剂反应产物以及钢基体间形成冶金熔合，提高了涂层与基体界面结合强度。最后用感应加热或氧乙炔火焰对喷涂在表面的自熔合金重熔，增加了涂层致密性，也进一步提高了涂层与基体界面结合强度。
(3)耐高温防磨蚀性能好
Ni60等镍基合金粉末是高硬度的镍铬硼硅合金粉末。自熔性、润湿性和喷焊性优良，且熔点比一般金属低，喷焊层具有硬度高、耐蚀、耐磨、耐热优点。适用于氧－乙炔火焰或等离子喷焊工艺，常用于耐腐蚀、耐磨，特别是耐滑动摩擦零件的预防性保护和修复，如拉丝滚筒、凸轮、柱塞、轧钢机的输送辊等。粉末熔化温度：960-1040℃喷焊层硬度：HRC58-62。
(4)适用于曲面自动化堆焊
垃圾焚烧炉炉排片表面形状复杂，有平面也有斜面和曲面。用机械手带动喷枪可实现对任意形状表面自动化均匀喷涂，适用于曲面自动化堆焊，可工业化批量生产。
具体实施方式
为使本发明容易理解，下面将结合实施例来详细说明本发明。但在详细描述本发明前，应当理解本发明不限于描述的具体实施方式。还应当理解，本文中使用的术语仅为了描述具体实施方式，而并不表示限制性的。
除非另有定义，本文中使用的所有术语与本发明所属领域的普通技术人员的通常理解具有相同的意义。虽然与本文中描述的方法和材料类似或等同的任何方法和材料也可以在本发明的实施或测试中使用，但是现在描述了优选的方法和材料。
Ⅰ、术语
本发明中所述用语“熔滴”是指在热喷涂时，在氧乙炔火焰热或等离子或电弧热的作用下，喷涂材料熔化形成的滴状液态金属。
本发明中所述用语“氧乙炔焰”是指乙炔与氧混合燃烧所形成的火焰；通过调节氧气阀门和乙炔阀，可改变氧气和乙炔的混合比例得到三种不同的火焰：中性焰、氧化焰和碳化焰；优选采用中性焰进行热喷涂。
本发明中所述用语“水玻璃”是指硅酸钠(俗称泡花碱)的水溶液，是一种粘合剂；其化学式为Na2O·nSiO2，n为硅酸钠中的模数，n＝SiO2/Na2O(摩尔比)，一般在1.5-3.5之间；硅酸钠是一种可溶性的无机硅酸盐。
Ⅱ、实施方案
如前所述，现有的垃圾焚烧炉炉排片与垃圾接触的表面磨蚀严重，国产化垃圾焚烧炉炉排片使用寿命短(7-10个月)，影响焚烧炉的长周期稳定使用。现有技术中，采用热喷涂镍基合金后重熔工艺可以获得表面质量优良的耐磨蚀涂层，但是其涂层与基体只是微冶金结合，不是完全的冶金结合，结合强度不高，使用时涂层容易脱落。鉴于此，本发明人对于垃圾焚烧炉炉排片表面涂层制备技术进行了大量研究。
本发明人研究发现，首先在垃圾焚烧炉炉排片表面压涂高放热纳米铝热剂，再喷涂镍基自熔合金材料，喷涂过程中引发自蔓延反应，在垃圾焚烧炉炉排片表面制成镍基自熔合金基复合材料涂层，使喷涂层与铝热剂反应产物及基体形成冶金结合，最后采用高频或中频感应或氧乙炔火焰对喷涂在表面的镍基自熔合金基复合材料涂层重熔，进一步提高涂层致密性，从而得到致密的防磨蚀涂层(重熔合金涂层)；该重熔合金涂层与垃圾焚烧炉炉排片为冶金结合，使用时不易脱落，且涂层高度致密，耐磨蚀性能好。本发明正是基于上述发现做出的。
因此，本发明第一方面所涉及的用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层，其为重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层；所述重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层熔覆于垃圾焚烧炉炉排片表面，且该涂层与垃圾焚烧炉炉排片基体表面为冶金结合。
在本发明的一些优选的实施例中，所述镍基自熔合金包括但不限于Ni60A镍基自熔合金。这可以理解为所述镍基自熔合金包括Ni60A镍基自熔合金及其他种类的镍基自熔合金，例如，Ni25A镍基自熔合金、Ni30A镍基自熔合金、Ni45A镍基自熔合金等等。
本发明第二方面提供了一种如本发明第一方面所述的用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层的制备方法，其包括：
步骤A，将纳米铝热剂粉末与水玻璃混合，均匀压涂在垃圾焚烧炉炉排片表面，使得纳米铝热剂预制涂层的厚度为0.5-1mm，干燥后，在垃圾焚烧炉炉排片表面获得纳米铝热剂预制涂层；
步骤B，用机械手带动火焰喷涂枪，沿垃圾焚烧炉炉排片表面轮廓喷涂Ni60A等镍基自熔合金粉末材料，熔滴(由喷涂产生)引燃垃圾焚烧炉炉排片表面构成预制涂层的纳米铝热剂，使其发生自蔓延高放热反应，瞬间熔化垃圾焚烧炉炉排片基体表面金属，使喷涂形成的镍基自熔合金涂层与纳米铝热剂预制涂层的反应产物铁和氧化铝及垃圾焚烧炉炉排片基体表面的金属熔合，在垃圾焚烧炉炉排片基体表面形成由内至外依次形成包括炉排片基体、铁-氧化铝复合材料涂层(过渡层)和镍基自熔合金层的涂层结构。其中，铁-氧化铝过渡层分别与炉排片基体表面和镍基自熔合金层内表面形成冶金结合。由此，由喷涂的镍基自熔合金层与纳米铝热剂的反应产物及垃圾焚烧炉炉排片基体表面形成冶金结合，并在垃圾焚烧炉炉排片表面形成镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层；
步骤C，采用高、中频感应或氧乙炔火焰对垃圾焚烧炉炉排片表面的镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层进行重熔处理，进一步提高镍基自熔合金涂层致密性和表面光洁度，从而在垃圾焚烧炉炉排片表面获得重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层。
上述方法也可以理解为一种表面具有耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层的垃圾焚烧炉炉排片的制备方法，其包括：
步骤A，将纳米铝热剂粉末与水玻璃混合，均匀压涂在垃圾焚烧炉炉排片表面，使得纳米铝热剂预制涂层的厚度为0.5-1mm，干燥后，制成表面具有纳米铝热剂预制涂层的垃圾焚烧炉炉排片；
步骤B，用机械手带动火焰喷涂枪，沿垃圾焚烧炉炉排片表面轮廓喷涂Ni60A等镍基自熔合金粉末材料，熔滴引燃垃圾焚烧炉炉排片表面的纳米铝热剂，使其发生自蔓延高放热反应，瞬间熔化垃圾焚烧炉炉排片基体表面金属，使喷涂形成的镍基自熔合金涂层与纳米铝热剂预制涂层的反应产物铁和氧化铝及垃圾焚烧炉炉排片基体表面形成冶金结合，制成表面具有镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层的垃圾焚烧炉炉排片；
步骤C，采用高频或中频感应或氧乙炔火焰对垃圾焚烧炉炉排片表面的镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层进行重熔处理，进一步提高镍基自熔合金涂层致密性，从而得到表面具有组织致密表面光滑的重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层的垃圾焚烧炉炉排片。
本发明中对于高、中频感应重熔(加热)装置及其所配置的感应线圈没有特别的限制，只要能够满足本发明中自熔合金涂层熔覆或重熔要求即可，例如，所述感应线圈外部结构可以为几根并排相连的四面均为平面，闭合矩形截面铜管所固连而成。重熔时感应线圈固定不动，炉排片在下传动链的牵引下，向前做进给运动；优选地，所述进给移动的速度为2-3min/mm。
根据本发明方法，所述纳米铝热剂包括但不限于由Al粉和Fe3O4粉按照反应方程式8Al+3Fe3O4＝4Al2O3+9Fe中反应物的量混合配制而成的纳米铝热剂，也就是说所述纳米铝热剂还包括其他种类的纳米铝热剂，例如，由Al粉和Fe2O3粉按照反应方程式2Al+Fe2O3＝2Fe+Al2O3中反应物的量混合配制而成的纳米铝热剂，或者，由Al粉和Cr2O3粉按照反应方程式2Al+Cr2O3＝2Cr+Al2O3中反应物的量混合配制而成的纳米铝热剂；优选地，所述纳米铝热剂粉末由Al粉和Fe3O4粉按照反应方程式8Al+3Fe3O4＝4Al2O3+9Fe中反应物的量混合配制而成。
在本发明的一些优选的实施例中，所述纳米铝热剂粉末的粒径为50-80nm，优选为50-60nm，更优选为50nm。
相应地，本发明中用于配制纳米铝热剂粉末的纳米铝粉的粒径为50-80nm，优选为50-60nm，更优选为50nm。
同样，本发明中用于配制纳米铝热剂粉末的纳米四氧化三铁粉末的粒径为50-80nm，优选为50-60nm，更优选为50nm。
根据本发明方法，在步骤A中，纳米铝热剂粉末与水玻璃的用量(重量)比为(10-20):1，优选为(15-20):1，更优选为20:1。
根据本发明的一些优选的实施方式，在步骤A中，将纳米铝热剂粉末置于球磨机中，添加有机溶剂混合8-12小时，优选8-10小时，更优选为8小时，再混入水玻璃，混合均匀。优选地，所述有机溶剂包括但不限于乙醇。
本发明中，有机溶剂(例如乙醇)以工业用浓度直接使用。
根据本发明，在步骤B中，喷涂时严格按常规氧－乙炔火焰或等离子喷焊涂工艺的要求喷涂。采用中小型喷枪时，选用-150目的镍基合金粉末，采用大型喷枪时选用-150至+320目的粉末。合金粉如有吸潮现象，或存放期超过3个月，使用前进行干燥处理(120℃，保温2小时)。
根据本发明，上述用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层的制备方法也可以理解为一种在垃圾焚烧炉炉排片基体表面制备耐高温防磨蚀镍基重熔复合材料涂层的反应喷涂重熔工艺，其包括以下过程：
(1)按自蔓延反应原理配制高放热纳米铝热剂粉末，混合均匀，再混入适量水玻璃，均匀压涂在垃圾焚烧炉炉排片表面。
(2)干燥后，用机器手带动火焰喷涂枪，沿垃圾焚烧炉炉排片表面轮廓喷涂Ni60A等镍基自熔合金粉末材料，熔滴引燃垃圾焚烧炉炉排片表面预涂的纳米铝热剂，使其发生自蔓延高放热反应，瞬间熔化垃圾焚烧炉炉排片基体表面金属，使喷涂形成的镍基自熔合金涂层与纳米铝热剂预制涂层的反应产物铁和氧化铝及垃圾焚烧炉炉排片基体表面形成冶金结合，在垃圾焚烧炉炉排片基体表面形成镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层；
(3)用高频或中频感应加热或氧乙炔火焰垃圾焚烧炉炉排片表面的镍基自熔合金涂层进行重熔处理，进一步提高涂层致密性，从而在垃圾焚烧炉炉排片表面获得组织致密表面光滑的重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层(即耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层)。
基于上述，本发明第三方面提供了一种表面具有如本发明第一方面所述的高温防磨蚀重熔涂层或如本发明第二方面所述的方法制备的高温防磨蚀重熔涂层的垃圾焚烧炉炉排片，其包括垃圾焚烧炉炉排片，以及熔覆于垃圾焚烧炉炉排片表面的重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层；所述重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层与垃圾焚烧炉炉排片基体表面为冶金结合；所述镍基自熔合金包括Ni60A镍基自熔合金及其他种类的镍基自熔合金，例如，Ni25A镍基自熔合金、Ni30A镍基自熔合金、Ni45A镍基自熔合金等等；所述镍基自熔合金优选为Ni60A镍基自熔合金。
实施例
为使本发明更加容易理解，下面将结合实施例来进一步详细说明本发明，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本发明的应用范围。本发明中所使用的原料或组分若无特殊说明均可以通过商业途径或常规方法获得。
本发明中炉排片抗磨蚀性能直接利用生产中的实际消耗率来进行检测。
实施例1：
(1)50纳米铝粉，50纳米四氧化三铁按化学方程式8Al+3Fe3O4＝4Al2O3+9Fe配制，在球磨机中，添加有机溶剂(乙醇)混合8小时，再按照纳米铝热剂粉末与水玻璃的用量比为20:1的量混入水玻璃，混匀，制得纳米铝热剂粉末与水玻璃混合料；
(2)将纳米铝热剂粉末与水玻璃混合料均匀压涂在垃圾焚烧炉炉排片表面，厚度0.5-1毫米左右；
(3)干燥后，用机械手带动火焰喷涂枪，沿垃圾焚烧炉炉排片表面轮廓均匀喷涂Ni60A自熔合金粉末，熔滴引燃垃圾焚烧炉炉排片表面预涂的纳米铝热剂，使其发生高放热反应，瞬间熔化垃圾焚烧炉炉排片基体表面，使喷涂的镍基自熔合金层与铝热剂反应产物及基体熔合，制成表面具有镍基自熔合金涂层的垃圾焚烧炉炉排片；
(4)用氧乙炔火焰对喷涂在表面的自熔合金进行重熔处理，进一步提高涂层致密性，从而得到熔覆于垃圾焚烧炉炉排片表面的组织致密表面光滑的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层，并由此制得具有高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层的垃圾焚烧炉炉排片，经金相电子显微镜(常规)检测，炉排片表面的涂层具有极高的致密性；经金属涂层测厚仪(常规)检测，炉排片基体表面的涂层厚度约为1mm。
喷涂时严格按常规氧－乙炔火焰或等离子喷焊工艺的要求施焊。采用中小型喷焊枪时，选用-150目的镍基合金粉末，采用大型喷焊枪时选用-150至+320目的粉末。合金粉如有吸潮现象，或存放期超过3个月，使用前进行干燥处理(120℃，保温2小时)。
直接利用生产中的实际消耗率来检测本实施例中具有高温防磨蚀重熔涂层的垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀性，结果表明本实施例中这种炉排片具有良好的耐高温(800-900℃)防磨蚀性，其服役寿命约为原炉排片服役寿命(国产化垃圾焚烧炉炉排片使用寿命7-10个月)的3-5倍。
实施例2：
(1)50纳米铝粉，50纳米四氧化三铁按化学方程式8Al+3Fe3O4＝4Al2O3+9Fe配制，在球磨机中，添加有机溶剂(乙醇)混8小时，再按照纳米铝热剂粉末与水玻璃的用量比为20:1的量混入水玻璃，混匀，制得纳米铝热剂粉末与水玻璃混合料；
(2)将纳米铝热剂粉末与水玻璃混合料均匀压涂在垃圾焚烧炉炉排片表面，厚度0.8毫米左右；
(3)干燥后，用机械手带动火焰喷涂枪，沿垃圾焚烧炉炉排片表面轮廓均匀喷涂Ni60A自熔合金粉末，熔滴引燃垃圾焚烧炉炉排片表面预涂的纳米铝热剂，使其发生高放热反应，瞬间熔化垃圾焚烧炉炉排片基体表面，使喷涂的镍基自熔合金层与铝热剂反应产物及基体熔合，制成表面具有镍基自熔合金涂层的垃圾焚烧炉炉排片；
(4)用高频或中频感应加热对喷涂在表面的自熔合金进行重熔处理，进一步提高涂层致密性，从而得到熔覆于垃圾焚烧炉炉排片表面的组织致密表面光滑的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层，并由此制得具有耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层的垃圾焚烧炉炉排片，经金相电子显微镜(常规)检测，炉排片表面的涂层具有极高的致密性；经涂层测厚仪(常规)检测，炉排片基体表面的涂层厚度约为0.8mm。
喷涂时严格按常规氧－乙炔火焰或等离子喷涂工艺的要求实施。采用中小型喷枪时，选用-150目的镍基合金粉末，采用大型喷枪时选用-150至+320目的粉末。合金粉如有吸潮现象，或存放期超过3个月，使用前进行干燥处理(120℃，保温2小时)。
直接利用生产中的实际消耗率来检测本实施例中具有高温防磨蚀重熔涂层的垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀性，结果表明本实施例中这种炉排片具有良好的耐高温(800-900℃)防磨蚀性，其服役寿命约为原炉排片服役寿命(国产化垃圾焚烧炉炉排片使用寿命7-10个月)的3倍。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明做出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本实用新型涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本实用新型限于其中公开的特定例，相反，本实用新型可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (14)

1.一种用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层的制备方法，其包括：
步骤A，将纳米铝热剂粉末与水玻璃混合，均匀压涂在垃圾焚烧炉炉排片表面，干燥后，在垃圾焚烧炉炉排片表面获得纳米铝热剂预制涂层；
步骤B，用机械手带动火焰喷涂枪，沿垃圾焚烧炉炉排片表面轮廓喷涂镍基自熔合金粉末材料，熔滴引燃垃圾焚烧炉炉排片表面的纳米铝热剂，使其发生自蔓延高放热反应，瞬间熔化垃圾焚烧炉炉排片基体表面金属，使喷涂形成的镍基自熔合金涂层与纳米铝热剂预制涂层的反应产物铁和氧化铝及垃圾焚烧炉炉排片基体表面形成冶金结合，在垃圾焚烧炉炉排片表面形成镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层；
步骤C，对垃圾焚烧炉炉排片表面的镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层进行重熔处理，从而在垃圾焚烧炉炉排片表面获得组织致密表面光滑的重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤C中，采用高、中频感应或氧乙炔火焰对垃圾焚烧炉炉排片表面的镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层进行重熔处理。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍基自熔合金包括Ni60A镍基自熔合金。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米铝热剂预制涂层的厚度为0.5-1mm。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其特征在于，纳米铝热剂粉末与水玻璃的用量比是（10-20）:1；所述纳米铝热剂粉末的粒径为50-80nm。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，纳米铝热剂粉末与水玻璃的用量比是（15-20）:1；所述纳米铝热剂粉末的粒径为50-60nm。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述纳米铝热剂包括由Al粉和Fe3O4粉按照反应方程式8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中反应物的量混合配制而成的纳米铝热剂。
8.根据权利要求1-4、6和7中任意一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤A中，将纳米铝热剂粉末置于球磨机中，添加有机溶剂混合8-12小时，再混入水玻璃，混合均匀；所述有机溶剂包括乙醇。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在步骤A中，将纳米铝热剂粉末置于球磨机中，添加有机溶剂混合8-10小时，再混入水玻璃，混合均匀。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤A中，将纳米铝热剂粉末置于球磨机中，添加有机溶剂混合8-12小时，再混入水玻璃，混合均匀；所述有机溶剂包括乙醇。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，在步骤A中，将纳米铝热剂粉末置于球磨机中，添加有机溶剂混合8-10小时，再混入水玻璃，混合均匀。
12.一种如权利要求1-11中任意一项所述的制备方法制得的用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层，其为重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层。
13.根据权利要求12所述的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层，其特征在于，所述重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层熔覆于垃圾焚烧炉炉排片表面；所述重熔镍基自熔合金基氧化铝颗粒增强复合材料涂层与垃圾焚烧炉炉排片基体表面为冶金结合；所述镍基自熔合金包括Ni60A镍基自熔合金。
14.一种表面具有如权利要求1-11中任意一项所述的方法制备的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层或如权利要求12或13所述的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层的垃圾焚烧炉炉排片。
CN202010673433.9A 2020-07-14 2020-07-14 用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层及其制备方法 Active CN111876717B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010673433.9A CN111876717B (zh) 2020-07-14 2020-07-14 用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010673433.9A CN111876717B (zh) 2020-07-14 2020-07-14 用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111876717A CN111876717A (zh) 2020-11-03
CN111876717B true CN111876717B (zh) 2022-07-08

Family

ID=73150753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010673433.9A Active CN111876717B (zh) 2020-07-14 2020-07-14 用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111876717B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113251427B (zh) * 2021-06-01 2023-03-17 上海康恒环境股份有限公司 一种垃圾焚烧锅炉受热面防腐布置结构和布置方法
CN115011907B (zh) * 2022-06-10 2024-01-19 南方电网电力科技股份有限公司 一种超音速火焰喷涂复合涂层及其制备方法和应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3433698A1 (de) * 1983-09-14 1985-04-04 Honda Giken Kogyo K.K., Tokio/Tokyo Verfahren zur oberflaechenbehandlung eines werkstueckes
JPS61104062A (ja) * 1984-10-23 1986-05-22 Tsukishima Kikai Co Ltd 金属またはセラミツク溶射被膜の封孔処理方法
CN1370852A (zh) * 2001-12-28 2002-09-25 河北工业大学 金属表面喷涂自反应复合粉合成金属/陶瓷复合涂层
CN103409745A (zh) * 2013-07-18 2013-11-27 吉林大学 一种镍及镍合金氧化铝增强复合材料表面强化层制备方法
CN103522653A (zh) * 2013-10-09 2014-01-22 河北工业大学 用于热浸镀锌的多层复合陶瓷涂层及其制备方法
WO2014185181A1 (ja) * 2013-05-17 2014-11-20 東洋鋼鈑株式会社 溶射層形成用粉末、サーメット溶射層、サーメット被覆材、およびサーメット被覆材の製造方法
CN107620025A (zh) * 2017-08-22 2018-01-23 上海交通大学 一种铝合金表面镍基涂层及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9499895B2 (en) * 2003-06-16 2016-11-22 Surface Treatment Technologies, Inc. Reactive materials and thermal spray methods of making same
CN102776461A (zh) * 2012-08-10 2012-11-14 昆山乔锐金属制品有限公司 一种新型铁铝热喷涂粉芯丝材料
JP6429317B2 (ja) * 2013-12-25 2018-11-28 Ｊｆｅスチール株式会社 炉壁の溶射補修方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3433698A1 (de) * 1983-09-14 1985-04-04 Honda Giken Kogyo K.K., Tokio/Tokyo Verfahren zur oberflaechenbehandlung eines werkstueckes
JPS61104062A (ja) * 1984-10-23 1986-05-22 Tsukishima Kikai Co Ltd 金属またはセラミツク溶射被膜の封孔処理方法
CN1370852A (zh) * 2001-12-28 2002-09-25 河北工业大学 金属表面喷涂自反应复合粉合成金属/陶瓷复合涂层
WO2014185181A1 (ja) * 2013-05-17 2014-11-20 東洋鋼鈑株式会社 溶射層形成用粉末、サーメット溶射層、サーメット被覆材、およびサーメット被覆材の製造方法
CN103409745A (zh) * 2013-07-18 2013-11-27 吉林大学 一种镍及镍合金氧化铝增强复合材料表面强化层制备方法
CN103522653A (zh) * 2013-10-09 2014-01-22 河北工业大学 用于热浸镀锌的多层复合陶瓷涂层及其制备方法
CN107620025A (zh) * 2017-08-22 2018-01-23 上海交通大学 一种铝合金表面镍基涂层及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111876717A (zh) 2020-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100503130C (zh) 自动送粉激光感应复合熔覆方法及装置
US4075376A (en) Boiler tube coating and method for applying the same
CN111876717B (zh) 用于垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀重熔镍基复合材料涂层及其制备方法
CN201053029Y (zh) 一种自动送粉激光感应复合熔覆装置
US20120160361A1 (en) Construction and Manufacturing of Long Tubes with Embedded Corrosion- and Wear-Resistant Coatings Applied Directly to the Interior Surfaces
CN102021558B (zh) 用于循环流化床锅炉水冷壁管激光熔覆涂层的合金粉末
CN101109026A (zh) 一种高炉风口套表面耐磨抗热复合涂层的激光熔焊方法
CN201053030Y (zh) 一种激光感应复合熔覆制备材料涂层的装置
CN112518092B (zh) 基于等离子堆焊与激光熔覆技术的炉排片复合防护工艺
CN104195362A (zh) 一种高硼耐磨蚀合金制备方法
CN101260487B (zh) 由含钛高铬镍合金制得的喷涂材料及其制备方法和用途
CN104404186B (zh) 一种风口强化功能梯度材料的制造方法
CN105177567A (zh) 一种钢基表面耐磨涂层的制备方法
CN109023208A (zh) 用于垃圾焚烧炉受热面超薄镍基合金防腐层的工艺方法
CN110004372A (zh) 一种耐高温、抗氧化、耐磨冶金辊及其制备方法
CN103469199A (zh) 一种高性能汽轮机锅炉管的激光熔覆制造工艺
CN113667977B (zh) 垃圾电站管道的散热复合防护构造层及制备工艺
CN109023009A (zh) 一种耐高温氧化的热喷涂合金及其制备方法和应用
JPH01139715A (ja) 耐ビルドアップ性にすぐれたハースロール
CN115609153A (zh) 一种新型铜材表面堆焊工艺
CN113464732A (zh) 一种金属镍基陶瓷三层复合钢管及其制备方法
CN114000088A (zh) 一种用于电站锅炉水冷壁管现场防护的涂层及其制备方法
CN117737550A (zh) 一种高度耐磨的锅炉防磨防爆材料
CN118635524A (zh) 异种金属管道的激光立体成形连接方法
Silberglitt et al. Microwave joining of SiC

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant