一種用于不銹鋼和耐熱鋼的高溫抗熱震及抗熱腐蝕的涂層及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬防護(hù)技術(shù)，特別提供了一種用于不銹鋼和耐熱鋼的高溫抗熱震及抗熱腐蝕的表面涂層技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]不銹鋼和耐熱鋼廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械制造、核工業(yè)等領(lǐng)域。在加熱爐、煙道等高溫腐蝕性等惡劣工況下，此類鋼材構(gòu)件的表面腐蝕嚴(yán)重，輕則產(chǎn)生裂紋，重則早成不銹鋼和耐熱鋼表面層狀氧化剝落，極大限制了不銹鋼和耐熱鋼的使用，對鋼材的使用壽命造成嚴(yán)重影響。其中，抗熱震性能尤為重要，其好壞直接關(guān)系到表面氧化腐蝕的程度。高溫抗熱震性能也成為涂層行業(yè)的難點(diǎn)。
[0003]為減少不銹鋼和耐熱鋼的高溫腐蝕，減少氧化皮脫落以及延長使用壽命，主要采用的方法是對不銹鋼材質(zhì)改進(jìn)、操作設(shè)備改進(jìn)以及涂層涂覆技術(shù)等。其中，涂層技術(shù)由于工藝易于實(shí)施、成分易于調(diào)控，是最具市場潛力的方法。目前，涂層制備的方法很多，包括等離子噴涂技術(shù)，火焰噴涂，電弧噴涂，脈沖弧放電沉積，激光熔覆，溶膠凝膠，等離子滲，高溫自蔓延，化學(xué)及物理氣相沉積，高溫固相反應(yīng)法等。高溫固相反應(yīng)法由于操作方便、易于在企業(yè)實(shí)施，因而廣泛應(yīng)用在鋼鐵等行業(yè)。
[0004]例如，中國發(fā)明專利CN102627405A公開了一種應(yīng)用于鎳基合金表面的微晶玻璃涂層，采用30-40質(zhì)量份的二氧化硅，10-15質(zhì)量份的氧化鎂，15-25質(zhì)量份的氧化鋁，10-15質(zhì)量份的碳酸氣鈉以及0.5-1.5質(zhì)量份的鎳。
[0005]例如，中國發(fā)明專利CNlO 1386728A公開了一種基于304不銹鋼集采的耐高溫絕緣涂層材料，改材料由玻璃陶瓷粉末和有機(jī)載體組成。
[0006]上述涂層的缺點(diǎn)是:1)針對低鎳合金不能起到良好的抗熱腐蝕效果。所述涂層是針對鎳基合金的高溫防護(hù)涂層，不銹鋼領(lǐng)域中200系列不銹鋼屬于低鎳合金，其價格遠(yuǎn)低于鎳基合金表面，更具市場潛力。而200系列不銹鋼在600°C開始氧化，其高溫防護(hù)的需求更加突出。2)使用的原料并不是礦物，增加了使用成本。
[0007]因此，開發(fā)一種提高不銹鋼和耐熱鋼高溫抗熱震性和抗熱腐蝕性的涂層，同時降低原料成本，有十分重大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于，提供一種可以極大提高不銹鋼和耐熱鋼的高溫抗熱震性及抗熱腐蝕能力的方法。
[0009]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0010]首先將微晶玻璃涂層原料在破碎機(jī)中破碎，然后將破碎后的原料放入球磨機(jī)中球磨4?10h，球磨為濕磨，水量控制在每份原料加兩份水。球磨后，原料采用提拉浸潰法或大氣噴涂法或刷涂法在不銹鋼基體表面涂覆一層厚度為10?300 μ m的原料，微晶玻璃涂層原料的重量百分比:娃微石10?40 %，高爐渣10?35 %，螢石2?5 %，蒙脫石10?40 %，鋯英砂I?8%，硼砂10?20%，MxOy占I?4%，其中M為Mo或Al或Ni。
[0011]本發(fā)明不銹鋼和耐熱鋼抗高溫?zé)嵴鸷涂篃岣g的涂層及其制備方法中，微晶玻璃涂層厚度優(yōu)選10?200 μ m。
[0012]本發(fā)明不銹鋼和耐熱鋼抗高溫?zé)嵴鸷涂篃岣g的涂層及其制備方法中，微晶玻璃涂層原料需進(jìn)行細(xì)磨，平均粒徑< 6 μ m。三段高溫加熱為在10?40min內(nèi)升到300?500°C，在20?50min內(nèi)升到900?1000°C，保溫時間為10?30min ;在10?30min內(nèi)升到1050?1150°C然后三段降溫，降溫幅度大于10°C /s，小于50°C /s。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1
[0014]在201不銹鋼表面使用提拉浸潰法涂覆一層厚為100 μ m的微晶玻璃涂層，微晶玻璃涂層原料的重量百分比:硅微石10%，高爐渣35%，螢石4%，蒙脫石26%，鋯英砂1%，硼砂20%，MxOy占4%，其中M為Mo，原料平均粒徑為5 μ m。三段高溫加熱為在30min內(nèi)升到300°C，在50min內(nèi)升到900°C，在30min內(nèi)升到1100°C，保溫30min，然后三段降溫，降溫程序?yàn)?0°C /s降到室溫。涂覆涂層后的201不銹鋼在1100°C表現(xiàn)出很好的抗氧化性和抗熱腐蝕性，氧化/腐蝕12小時未見涂層開裂和剝落，在常溫到900°C循環(huán)中，表現(xiàn)出良好的抗熱震性，40次冷熱循環(huán)未見涂層開裂；而未施加涂層的201不銹鋼在1100°C氧化/腐蝕9小時后即見氧化皮剝落，常溫到900°C的冷熱循環(huán)中，氧化皮I次即剝落。
[0015]實(shí)施例2
[0016]在302不銹鋼表面提拉浸潰法涂覆一層厚為100 μ m的微晶玻璃涂層，微晶玻璃涂層原料的重量百分比:硅微石35 %，高爐渣10 %，螢石2 %，蒙脫石28 %，鋯英砂3 %，硼砂18%, MxOy占4%，其中M為Ni，原料平均粒徑為6μπι。三段高溫加熱為在30min內(nèi)升到300°C，在50min內(nèi)升到900°C，在30min內(nèi)升到1100°C，保溫20min，然后三段降溫，降溫程序?yàn)?0°C /s降到室溫。涂覆涂層后的302不銹鋼在1250°C表現(xiàn)出很好的抗氧化和抗熱腐蝕能力，氧化/腐蝕15小時未見搪瓷涂層開裂或剝落，在常溫到900°C循環(huán)中，表現(xiàn)出良好的抗熱震性，40次冷熱循環(huán)未見涂層開裂；而未施加涂層的302不銹鋼在1250°C氧化/腐蝕12小時后即見氧化皮剝落，常溫到900°C的冷熱循環(huán)中，氧化皮I次即開裂。
[0017]實(shí)施例3
[0018]在310s鋼表面使用刷涂法涂覆一層厚為100 μ m的微晶玻璃涂層，微晶玻璃涂層原料的重量百分比:硅微石20%，高爐渣28%，螢石4%，蒙脫石22 %，鋯英砂6 %，硼砂18%, MxOy占2%，其中M為Mo，原料平均粒徑為5μπι。三段高溫加熱為在30min內(nèi)升到4000C，在50min內(nèi)升到1000°C，在30min內(nèi)升到1050°C，保溫30min，然后三段降溫，降溫程序?yàn)?0°C /s降到室溫。涂覆涂層后的310s不銹鋼在1250°C表現(xiàn)出很好的抗氧化性和抗熱腐蝕性，氧化/腐蝕12小時未見涂層開裂和剝落，在常溫到1100°C循環(huán)中，表現(xiàn)出良好的抗熱震性，35次冷熱循環(huán)未見涂層開裂；而未施加涂層的310s不銹鋼在1250°C氧化/腐蝕12小時后即見氧化皮剝落，常溫到1100°C的冷熱循環(huán)中，氧化皮I次即剝落。
[0019]實(shí)施例4
[0020]在316L鋼表面使用刷涂法涂覆一層厚為150 μ m的微晶玻璃涂層，微晶玻璃涂層原料的重量百分比:硅微石10 %，高爐渣35 %，螢石4%，蒙脫石26 %，鋯英砂3 %，硼砂20%, MxOy占2%，其中M為Al，原料平均粒徑為5μπι。三段高溫加熱為在30min內(nèi)升到4000C，在50min內(nèi)升到1000°C，在30min內(nèi)升到1100°C，保溫30min，然后三段降溫，降溫程序?yàn)?0°C /s降到室溫。涂覆涂層后的316L不銹鋼在1250°C表現(xiàn)出很好的抗氧化性和抗熱腐蝕性，氧化/腐蝕12小時未見涂層開裂和剝落，在常溫到1100°C循環(huán)中，表現(xiàn)出良好的抗熱震性，30次冷熱循環(huán)未見涂層開裂；而未施加涂層的316L不銹鋼在1250°C氧化/腐蝕12小時后即見氧化皮剝落，常溫到1100°C的冷熱循環(huán)中，氧化皮I次即剝落。
[0021]實(shí)施例5
[0022]在304不銹鋼表面使用噴涂法涂覆一層厚為150 μ m的微晶玻璃涂層，微晶玻璃涂層原料的重量百分比:硅微石15 %，高爐渣30 %，螢石3 %，蒙脫石27 %，鋯英砂2 %，硼砂20%, MxOy占3%，其中M為Ni，原料平均粒徑為5 μ m。三段高溫加熱為在30min內(nèi)升到300°C，在50m