本公開的實施例屬于材料表面合金化及涂層制備，具體涉及一種鋁硅熔覆涂層的改性劑成分及改性方法。

背景技術(shù)：

1、我國每年因腐蝕問題造成的經(jīng)濟損失占國內(nèi)生產(chǎn)總值的3-4％，造成經(jīng)濟損失高達2萬億元，其中電力、儲能、石化等高溫領(lǐng)域使用的大長徑比通流部件的腐蝕成為制約整個能源裝備安全生產(chǎn)運行的行業(yè)共性問題及技術(shù)痛點，損失巨大。

2、抗高溫蒸汽氧化涂層技術(shù)是通過設(shè)計/改變內(nèi)管壁的氧化行為和氧化物構(gòu)造，提高合金抗高溫水蒸汽氧化性能和抗氧化層剝落的能力，為解決現(xiàn)役鍋爐用奧氏體鋼管的氧化/腐蝕問題提供有效技術(shù)途徑。目前西安熱工院研發(fā)的適用于大長徑比管道內(nèi)外壁的鋁化物涂層在實際蒸汽服役條件下已經(jīng)展現(xiàn)出優(yōu)異的抗氧化性能，但考慮到鍋爐管道長時間服役時可能遇到的復(fù)雜甚至極端環(huán)境，該涂層的服役性能仍有待提升。在鍋爐管道服役環(huán)境中，含硫煙氣環(huán)境是較為復(fù)雜、極端的熱蝕環(huán)境。因此，針對鋁化物涂層在含硫熱蝕環(huán)境中的耐熱蝕性能加以提升，對鍋爐機組用管道內(nèi)外壁表面的抗氧化、耐腐蝕涂層研發(fā)及制備具有重要的實際意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本公開的實施例旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提供一種鋁硅熔覆涂層的改性劑成分及改性方法。

2、本公開的實施例的一個方面，提供一種鋁硅熔覆涂層的改性劑成分及改性方法，包括：

3、按質(zhì)量比例稱量、配制各固相組分，經(jīng)攪拌、球磨、烘干后制得不同比例固相熔覆粉料備用；

4、對待鍍工件進行表面清洗處理備用，并將足量熔覆粉料倒入等離子熔覆設(shè)備送料口；

5、將待鍍工件置于惰性氣氛下進行等離子熔覆，冷卻后得到鋁化物抗氧化涂層，并進行熔覆殘渣處理。

6、可選的，按比例稱量滲源、活化劑、催滲劑和改性劑并配置固相組分；

7、滲源包括al和si粉體，活化劑包括nh4cl，催滲劑包括la2o3，改性劑包括pt和co；其中，al和si粉體，以及pt和co改性劑均通過1000目篩網(wǎng)過篩。

8、可選的，固相組分按質(zhì)量百分比稱取，包括50-70％的al、20-35％的si、0-5％的nh4cl、2-5％la2o3以及3-6％的pt和co。

9、可選的，熔覆粉料由固相組分經(jīng)行星式球磨機濕磨后烘干獲得，濕磨介質(zhì)為無水乙醇、球磨轉(zhuǎn)速為350-400rpm、時間為12-24h；烘干條件為80-120℃下真空烘干12-24h。

10、可選的，等離子熔覆工藝參數(shù)包括：熔覆電流為80-120a、進料口的進料速率為18-22g/min、掃描速率為20-40cm/min、噴嘴高度為8-12mm、旋轉(zhuǎn)速度為2-5r/min、離子氣流量為0.2-0.3l/min、保護氣流量為18-20l/min；惰性氣體包括ar或n2。

11、本公開的實施例的有益效果，包括：

12、1、本發(fā)明通過等離子熔覆工藝制備涂層，該工藝熱量集中、作用時間短，熔覆區(qū)熱影響小，涂層與母材結(jié)合強度高。

13、2、本發(fā)明通過在熔覆粉料組分中添加la2o3、nh4cl，起到了催滲、活化的效果，提升了滲速及涂層質(zhì)量。

14、3、本發(fā)明通過引入pt、co共改性鋁化物涂層，可以形成致密氧化膜，提升涂層的抗氧化能力。

15、4、本發(fā)明通過一體化生產(chǎn)線制備涂層，涂層生產(chǎn)效率高、厚度可控，工藝可重復(fù)性高，具有極強的實用性。

16、進一步的，稀土氧化物的添加在鹵化物促進擴滲的基礎(chǔ)上可以以第二相析出的形式釘扎晶界、細化基體組織、改善表面硬度，提升涂層與母材結(jié)合強度。

17、進一步的，引入pt元素改性，可以為al元素提供通道，形成致密氧化物，抑制或減少合金元素外擴散，可以加速θ-al2o3向α-al2o3的轉(zhuǎn)變，提高膜基結(jié)合力，增強氧化物防剝落性能，提升涂層耐熱蝕能力。

18、進一步的，引入co元素改性，可以含硫環(huán)境中形成穩(wěn)定硫化物及共晶組織，有效抑制內(nèi)部氧化和內(nèi)部硫化，進而提升涂層抗氧化能力。

技術(shù)特征：

1.一種鋁硅熔覆涂層的改性劑成分及改性方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁硅熔覆涂層的改性劑成分及改性方法，其特征在于，按比例稱量滲源、活化劑、催滲劑和改性劑并配置固相組分；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋁硅熔覆涂層的改性劑成分及改性方法，其特征在于，固相組分按質(zhì)量百分比稱取，包括50-70％的al、20-35％的si、0-5％的nh4cl、2-5％la2o3以及3-6％的pt和co。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁硅熔覆涂層的改性劑成分及改性方法，其特征在于，熔覆粉料由固相組分經(jīng)行星式球磨機濕磨后烘干獲得，濕磨介質(zhì)為無水乙醇、球磨轉(zhuǎn)速為350-400rpm、時間為12-24h；烘干條件為80-120℃下真空烘干12-24h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁硅熔覆涂層的改性劑成分及改性方法，其特征在于，等離子熔覆工藝參數(shù)包括：熔覆電流為80-120a、進料口的進料速率為18-22g/min、掃描速率為20-40cm/min、噴嘴高度為8-12mm、旋轉(zhuǎn)速度為2-5r/min、離子氣流量為0.2-0.3l/min、保護氣流量為18-20l/min；惰性氣體包括ar或n2。

技術(shù)總結(jié)
本公開的實施例提供一種鋁硅熔覆涂層的改性劑成分及改性方法，包括：按質(zhì)量比例稱量、配制各固相組分，經(jīng)攪拌、球磨、烘干后制得不同比例固相熔覆粉料備用；對待鍍工件進行表面清洗處理備用，并將足量熔覆粉料倒入等離子熔覆設(shè)備送料口；將待鍍工件置于惰性氣氛下進行等離子熔覆，冷卻后得到鋁化物抗氧化涂層，并進行熔覆殘渣處理。本發(fā)明中鋁硅熔覆涂層的改性劑成分及改性方法，所制備滲層組織結(jié)構(gòu)均勻、厚度適中、Al原子擴散充分，滲層與基體呈良好冶金結(jié)合、不易脫落，適用于大型鍋爐、油氣田輸運管道等大長徑比及各種復(fù)雜形狀工件所用奧氏體鋼及高溫合金部件，具有極好的工業(yè)批量化生產(chǎn)效益。

技術(shù)研發(fā)人員：魯金濤,雷中輝,胡新元,宋友亞,張醒興,黃思源,趙文瑋,曾哲西,黃錦陽,袁勇
受保護的技術(shù)使用者：西安熱工研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15