本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種循環(huán)流化床鍋爐耐高溫抗磨蝕涂層的制備方法。
背景技術(shù)：
循環(huán)流化床鍋爐與常規(guī)鍋爐的區(qū)別在于其燃燒系統(tǒng)不同，氣固物料分離設(shè)備和固體物料再循環(huán)設(shè)備是循環(huán)流化床鍋爐的主要特征。循環(huán)流化床鍋爐的燃燒包括內(nèi)、外循環(huán)兩個(gè)過(guò)程，內(nèi)循環(huán)是爐膛內(nèi)的循環(huán)過(guò)程，即在爐內(nèi)高速運(yùn)動(dòng)的煙氣與其攜帶的湍流擾動(dòng)極強(qiáng)的固體顆粒密切接觸，并有大量顆粒返混的流態(tài)化燃燒反應(yīng)過(guò)程。而外循環(huán)是在爐外將絕大部分高溫的固體顆粒搜集，并將它們送回爐內(nèi)再次參與燃燒的過(guò)程。這種特殊的燃燒方式使循環(huán)流化床鍋爐具有許多傳統(tǒng)鍋爐所沒(méi)有的特點(diǎn)。
特殊的燃燒方式為循環(huán)流化床帶來(lái)一系列優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也引起了鍋爐受熱面管的高溫磨損和腐蝕。這一缺陷一直沒(méi)有得到較好的解決，限制了循環(huán)流化床鍋爐的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。
循環(huán)流化床鍋爐的受熱面管包括水冷壁、過(guò)熱器、再熱器、省煤器和煙道等，國(guó)內(nèi)制造的循環(huán)流化床鍋爐大都還在密相區(qū)布置有埋管受熱面。與其他類型鍋爐相比，循環(huán)流化床鍋爐的受熱面管的工況條件更為惡劣，其磨損與固體物料濃度、煙氣流速、顆粒特性等因素密切相關(guān)。循環(huán)流化床鍋爐燃燒的煤多為低熱值劣質(zhì)煤(煤矸石、泥煤等)，固體物料(包括燃料、脫硫劑石灰石、床料等)的平均顆粒度為0-8mm，而煤粉爐燃用的煤粉粒度僅為20-50μm左右，燃燒室密相區(qū)的固體物料濃度高達(dá)100-100kg/m3，稀相區(qū)的也為5-50kg/m3，為煤粉鍋爐的幾十倍到上百倍；物料燃燒形成的高溫?zé)煔庵泻?0-20％的飛灰，飛灰中含有高熔點(diǎn)的硬質(zhì)顆粒(主要為SiO2)，其運(yùn)行風(fēng)速平均高達(dá)4-10m/s；此外，煙氣中還含有CO、H2S、SO2、HCl等腐蝕性氣體。
因此循環(huán)流化床鍋爐用涂層必須具有良好的導(dǎo)熱性能，且熱膨脹系數(shù)與基材相近，以避免涂層脫落，且要耐高溫腐蝕和高溫磨蝕。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種循環(huán)流化床鍋爐耐高溫抗磨蝕涂層的制備方法，所述涂層用于循環(huán)流化床鍋爐時(shí)能夠耐高溫腐蝕和高溫磨蝕，且涂層牢固不脫落。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種循環(huán)流化床耐高溫抗磨蝕涂層的激光相變制備方法，其包括：
(1)將循環(huán)流化床鍋爐部件表面噴砂粗化；
(2)用丙酮和乙醇先后洗滌所述噴砂粗化的表面，并干燥；
(3)在粗化并清洗干凈后的表面用硝化纖維粘結(jié)Cr2O3-NiCr-TIN顆粒層，所述顆粒層厚度為0.5-1.5mm，用激光進(jìn)行搭接，所述激光相變工藝條件包括：激光功率1200-2000W，掃描速度600-1000mm/min，光斑直徑4-8mm，搭接率15-25％。
優(yōu)選的，本發(fā)明所述的Cr2O3-NiCr-TIN顆粒，其重量比為5-3:1:0.5-2。
本發(fā)明采用的Cr2O3為納米微粉，由于在熱處理過(guò)程中，其重量輕，因此難以采用熱噴涂等工藝，如果需要采用熱噴涂工藝，需要將其先制備成微米顆粒，但在制備成微米顆粒之后，其會(huì)發(fā)生團(tuán)聚，導(dǎo)致非納米化。同時(shí)，由于其顆粒較小，在噴涂時(shí)會(huì)導(dǎo)致部分損失，進(jìn)而導(dǎo)致在基體表面噴涂不均勻，影響所述涂層的性能。
相較于其他的工作層，本發(fā)明采用Cr2O3-NiCr-TIN作為工作層。其采用的TIN具有典型的NaCl型結(jié)構(gòu)，屬面心立方點(diǎn)陣，晶格常數(shù)a＝0.4241nm，其中鈦原子位于面心立方的角頂。TiN是非化學(xué)計(jì)量化合物，其穩(wěn)定的組成范圍為TiN0.37-TiN1.16，氮的含量可以在一定的范圍內(nèi)變化而不引起TiN結(jié)構(gòu)的變化。TiN熔點(diǎn)為2950℃，密度為5.43-5.44g/cm3，莫氏硬度8-9，抗熱沖擊性好。TiN熔點(diǎn)比大多數(shù)過(guò)渡金屬氮化物的熔點(diǎn)高，而密度卻比大多數(shù)金屬氮化物低，因此是一種很有特色的耐熱材料。
本發(fā)明采用激光強(qiáng)化搭接工藝，先采用化學(xué)粘接，進(jìn)而采用激光熔融滲鍍，因此不會(huì)導(dǎo)致微粒損失，所述納米微粒能夠均勻滲入基體表面。因此本發(fā)明的工藝克服了現(xiàn)有技術(shù)不能克服的缺陷。
本發(fā)明采用激光相變工藝，其同步將所述強(qiáng)化材料滲入高溫的循環(huán)流化床鍋爐基體的表面，形成新的耐高溫抗磨蝕涂層。
由于所述激光搭接工藝形成的激光強(qiáng)化層，采用高能量的激光進(jìn)行熔化滲入，因此其形成的強(qiáng)化層晶粒細(xì)小，強(qiáng)化層緊致細(xì)密，因此其能提高耐高溫腐蝕和耐高溫磨蝕效果。
本發(fā)明通過(guò)選擇特定的耐高溫耐磨蝕涂層組成，并與特定的工藝相結(jié)合，在循環(huán)流化床鍋爐表面制備得到耐高溫腐蝕和高溫磨蝕的涂層，解決了現(xiàn)有技術(shù)不能解決的缺陷。
本發(fā)明制備得到的涂層，其顯微硬度在920HV0.981以上，在30°沖蝕角和90°沖蝕角下，其沖蝕磨損率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于基體，只是基體的10％左右。所述涂層能夠耐高溫腐蝕和高溫磨蝕，且涂層牢固不脫落。
本發(fā)明制備得到的涂層，經(jīng)實(shí)際使用2400小時(shí)，停工檢查表面，未見明顯腐蝕和磨蝕，證明本發(fā)明制備得到的涂層能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，實(shí)現(xiàn)了耐高溫腐蝕和耐高溫磨蝕的技術(shù)效果
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1
一種循環(huán)流化床鍋爐耐高溫抗磨蝕涂層的制備方法，其包括：
(1)將循環(huán)流化床鍋爐部件表面噴砂粗化；
(2)用丙酮和乙醇先后洗滌所述噴砂粗化的表面，并干燥；
(3)在粗化并清洗干凈后的表面用硝化纖維粘結(jié)Cr2O3-NiCr-TIN顆粒層，所述顆粒層厚度為0.5mm，用激光進(jìn)行搭接，所述激光相變工藝條件包括：激光功率1200W，掃描速度600mm/min，光斑直徑4mm，搭接率15％。
實(shí)施例2
一種循環(huán)流化床鍋爐耐高溫抗磨蝕涂層的制備方法，其包括：
(1)將循環(huán)流化床鍋爐部件表面噴砂粗化；
(2)用丙酮和乙醇先后洗滌所述噴砂粗化的表面，并干燥；
(3)在粗化并清洗干凈后的表面用硝化纖維粘結(jié)Cr2O3-NiCr-TIN顆粒層，所述顆粒層厚度為1.5mm，用激光進(jìn)行搭接，所述激光相變工藝條件包括：激光功率2000W，掃描速度1000mm/min，光斑直徑8mm，搭接率25％。
實(shí)施例3
一種循環(huán)流化床鍋爐耐高溫抗磨蝕涂層的制備方法，其包括：
(1)將循環(huán)流化床鍋爐部件表面噴砂粗化；
(2)用丙酮和乙醇先后洗滌所述噴砂粗化的表面，并干燥；
(3)在粗化并清洗干凈后的表面用硝化纖維粘結(jié)Cr2O3-NiCr-TIN顆粒層，所述顆粒層厚度為1mm，用激光進(jìn)行搭接，所述激光相變工藝條件包括：激光功率1600W，掃描速度800mm/min，光斑直徑6mm，搭接率20％。
實(shí)施例1-3制備得到的涂層，經(jīng)實(shí)際使用2400小時(shí)，停工檢查表面，未見明顯腐蝕和磨蝕，證明本發(fā)明制備得到的涂層能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，實(shí)現(xiàn)了耐高溫腐蝕和耐高溫磨蝕的技術(shù)效果。