技术领域
[0001] 本
发明属于生物质锅炉防护技术领域，具体涉及一种生物质锅炉受热面防护涂层的制备方法。
背景技术
[0002] 生物质锅炉是锅炉的一个种类，以生物质
能源做为
燃料的锅炉叫生物质锅炉，分为生物质
蒸汽锅炉、生物质热
水锅炉、生物质热
风炉、生物质
导热油炉、立式生物质锅炉、卧式生物质锅炉等。锅炉采用最适合生物质燃料燃烧的燃烧设备-往复炉排。锅炉在结构设计上，相对传统锅炉
炉膛空间较大，同时布置非常合理的二次风，有利于生物质燃料燃烧时瞬间析出的大量挥发分充分燃烧。
[0003] 锅炉可配有燃油(燃气)点火
燃烧器，实现点火自动化。锅炉的给料、燃烧、除渣、给水、点火都可采用自动控制，操作非常方便。锅炉配有自动清灰装置，能及时清除锅炉受热面的积灰，保证锅炉高效稳定运行。锅炉尾部布置有省
煤器、也可根据用户需要布置
空气预热器。相对传统的锅炉，锅炉效率更高，排烟
温度低。
[0004] 采用高效保温材料，锅炉表面温度低，
散热损失可以忽略不计。严格按中国国家规范和标准生产，所有受压部件均采用优质锅炉
钢材。每台锅炉出厂前都要经过严格的检验和测试，包括水压试验和
X射线检测。设置有
人孔、检查
门、观火孔等，维护保养十分方便。生物质锅炉的最大特点是：节能、环保，且安装使用方便。
[0005] 但是
现有技术中的生物质锅炉受热面，在高温环境中的耐
腐蚀能
力较差，极易发生涂层开裂、脱落的现象，严重影响了生物质锅炉的使用寿命。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提供一种生物质锅炉受热面防护涂层的制备方法，通过制备优异的粉丝芯材和
喷涂前对生物质锅炉受热面进行改性处理，极大地提升了生物质锅炉受热面的耐高温腐蚀能力。
[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的。
[0008] 一种生物质锅炉受热面防护涂层的制备方法，包括以下操作步骤：
[0009] (1)制备粉芯丝材
[0010] 将粉芯粉末放入轧丝机的送粉器中，将不锈
钢带在
轧制机上先轧制成凹槽，送粉器将混合好的粉芯粉末送入凹槽内，轧制机经过
轧辊轧制将钢带逐步闭合成圆形的线材，再将轧制成型的线材放到拔丝机上
拉拔，逐渐减径，最终达到
电弧喷涂所需尺寸φ2.00mm，制得粉芯丝材，其中粉芯粉末由以下重量份的组分制成：镍粉45-55份、铬粉28-32份、钼粉4-6份、
铝粉4-6份、铟粉1-3份、铝
硅粉1-3份、稀土8-12％；
[0011] (2)将生物质锅炉受热面所用的基材表面喷洒改性液，然后再进行
喷砂处理，其中改性液由以下重量份的组分制成：
质量分数为30％的
硫酸2-4份、钼酸钠11-16份、
硼酸铝17-20份、水280-300份；
[0012] (3)再采用电弧喷涂设备，以双股供丝的方式在基材表面制备涂层。
[0013] 具体地，上述步骤(1)中，
不锈钢带为304L不锈钢带，规格为10mm×0.3mm，304L不锈钢带中包括以下质量分数的元素：().028％C、19.800％Cr、10.100％Ni、0.860％Mn、0.400％Si。
[0014] 具体地，上述步骤(1)中，稀土由La、Lu、Ce、Pr、Nd、Gd混合组成。
[0015] 具体地，上述步骤(1)中，粉芯粉末的用量为粉丝芯材总量的44-48％。
[0016] 具体地，上述粉芯粉末中，镍粉、铬粉、钼粉、铝粉、铟粉、铝硅粉在添加前均过60目筛。
[0017] 具体地，上述步骤(2)中，改性液的用量为450-500ml/m2。
[0018] 具体地，上述步骤(2)中，喷砂处理时的工艺参数为：粒度1mm的20#刚玉砂，喷砂
角度45°，气压0.5MPa，喷砂距离100mm。
[0019] 具体地，上述步骤(3)中，电弧喷涂时，工作
电压为30V，工作
电流为240A，喷涂距离120-150mm，压缩空气压力0.4-0.5MPa。
[0020] 由以上的技术方案可知，本发明的有益效果是：
[0021] 本发明提供的一种生物质锅炉受热面防护涂层的制备方法，操作简单，成本低廉，本发明制得的粉芯丝材，其中的Ni元素能使涂层与基体材料具有较好的结合状态，同时具有很好的耐高温腐蚀性能；Cr元素能提高涂层强度和硬度，同时也具有很好的抗高温腐蚀性能；稀土元素可以降低涂层的孔隙率，提高其致密性，增强涂层与基体的结合能力，稀土元素的适当添加对涂层的
耐腐蚀性能会有所增强；Mo元素的适当添加对耐腐蚀性能起到一定的促进作用；Al元素具有抗
氧化作用，添加Al元素可降低涂层材料的成本；并且添加了In，其能有效的提升粉芯丝材在喷涂的过程中，分布的均匀性，使得基材表面可以形成连续、致密和完整的Fe-Cr复合氧化物，能有效的抑制外界腐蚀介质向涂层内部的扩散，同时In还能降低Fe、Cr和Ni未熔颗粒的数目，防止氧化物与涂层中未熔颗粒发生氧化反应，造成涂层发生
点蚀现象；铝硅粉的添加，可以进一步的提升涂层的致密性，可有效的抑制腐蚀性介质向涂层内部扩散，同时还能有效的提升涂层的表面硬度；本发明提供的改性液，喷洒在基体表面后，可有效的增强涂层与基体之间的结合强度，防止涂层出现脱落的现象。
附图说明
[0022] 图1为试样在500℃反应温度下的腐蚀增重曲线；
[0023] 图2为试样在550℃反应温度下的腐蚀增重曲线；
[0024] 图3为试样在600℃反应温度下的腐蚀增重曲线；
[0025] 图4为试样在650℃反应温度下的腐蚀增重曲线。
具体实施方式
[0026] 下面将结合
实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用
试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售获得的常规产品。
[0027] 实施例1
[0028] 一种生物质锅炉受热面防护涂层的制备方法，包括以下操作步骤：
[0029] (1)制备粉芯丝材
[0030] 将粉芯粉末放入轧丝机的送粉器中，将不锈钢带在轧制机上先轧制成凹槽，送粉器将混合好的粉芯粉末送入凹槽内，轧制机经过轧辊轧制将钢带逐步闭合成圆形的线材，再将轧制成型的线材放到拔丝机上拉拔，逐渐减径，最终达到电弧喷涂所需尺寸φ2.00mm，制得粉芯丝材，其中粉芯粉末由以下重量份的组分制成：镍粉45份、铬粉28份、钼粉4份、铝粉4份、铟粉1份、铝硅粉1份、稀土8％：
[0031] (2)将生物质锅炉受热面所用的基材表面喷洒改性液，然后再进行喷砂处理，其中改性液由以下重量份的组分制成：质量分数为30％的硫酸2份、钼酸钠11份、硼酸铝17份、水280份；
[0032] (3)再采用电弧喷涂设备，以双股供丝的方式在基材表面制备涂层。
[0033] 具体地，上述步骤(1)中，不锈钢带为304L不锈钢带，规格为10mm×0.3mm，304L不锈钢带中包括以下质量分数的元素：0.028％C、19.800％Cr、10.100％Ni、0.860％Mn、0.400％Si。
[0034] 具体地，上述步骤(1)中，稀土由La、Lu、Ce、Pr、Nd、Gd混合组成。
[0035] 具体地，上述步骤(1)中，粉芯粉末的用量为粉丝芯材总量的44％。
[0036] 具体地，上述粉芯粉末中，镍粉、铬粉、钼粉、铝粉、铟粉、铝硅粉在添加前均过60目筛。
[0037] 具体地，上述步骤(2)中，改性液的用量为450-ml/m2。
[0038] 具体地，上述步骤(2)中，喷砂处理时的工艺参数为：粒度1mm的20#刚玉砂，喷砂角度45°，气压0.5MPa，喷砂距离100mm。
[0039] 具体地，上述步骤(3)中，电弧喷涂时，工作电压为30V，工作电流为240A，喷涂距离120mm，压缩空气压力0.4MPa。
[0040] 实施例2
[0041] 一种生物质锅炉受热面防护涂层的制备方法，包括以下操作步骤：
[0042] (1)制备粉芯丝材
[0043] 将粉芯粉末放入轧丝机的送粉器中，将不锈钢带在轧制机上先轧制成凹槽，送粉器将混合好的粉芯粉末送入凹槽内，轧制机经过轧辊轧制将钢带逐步闭合成圆形的线材，再将轧制成型的线材放到拔丝机上拉拔，逐渐减径，最终达到电弧喷涂所需尺寸φ2.00mm，制得粉芯丝材，其中粉芯粉末由以下重量份的组分制成：镍粉55份、铬粉32份、钼粉6份、铝粉6份、铟粉3份、铝硅粉3份、稀土12％；
[0044] (2)将生物质锅炉受热面所用的基材表面喷洒改性液，然后再进行喷砂处理，其中改性液由以下重量份的组分制成：质量分数为30％的硫酸4份、钼酸钠16份、硼酸铝20份、水300份；
[0045] (3)再采用电弧喷涂设备，以双股供丝的方式在基材表面制备涂层。
[0046] 具体地，上述步骤(1)中，不锈钢带为304L不锈钢带，规格为10mm×0.3mm，304L不锈钢带中包括以下质量分数的元素：0.028％C、19.800％Cr、10.100％Ni、0.860％Mn、0.400％Si。
[0047] 具体地，上述步骤(1)中，稀土由La、Lu、Ce、Pr、Nd、Gd混合组成。
[0048] 具体地，上述步骤(1)中，粉芯粉末的用量为粉丝芯材总量的48％。
[0049] 具体地，上述粉芯粉末中，镍粉、铬粉、钼粉、铝粉、铟粉、铝硅粉在添加前均过60目筛。
[0050] 具体地，上述步骤(2)中，改性液的用量为500ml/m2。
[0051] 具体地，上述步骤(2)中，喷砂处理时的工艺参数为：粒度1mm的20#刚玉砂，喷砂角度45°，气压0.5MPa，喷砂距离100mm。
[0052] 具体地，上述步骤(3)中，电弧喷涂时，工作电压为30V，工作电流为240A，喷涂距离150mm，压缩空气压力0.5MPa。
[0053] 试验：
[0054] 试验材料为锅炉厂提供的锅炉常用管材1Cr19Ni11Nb，然后在其表面采用实施例1(1#coating)和实施例2(2#coating)的方式进行处理，对比样(SpecimenA)为表面没有喷涂涂层的管材，然后测试试样的各项性能，
[0055] 表面显微硬度测试：根据国标GB/T9790-1988进行，测试设备采用HVS-1000数显显微硬度计。喷涂试件制成后，将试件分别用400#、600#、800#和1000#
砂纸横向和竖向打磨处理，再用
抛光机抛光，测试涂层表面显微硬度，
载荷为100g，加载时间为10s，分别在涂层表面不同区域取3点测量，取平均值。
[0056] 耐腐蚀性能测试：模拟腐蚀介质为KCl、NaCl、K2SO4、Na2SO4四种化合物，其质量配比为KCl∶NaCl∶K2SO4∶Na2SO4＝63∶13∶5∶1，采用涂渍法将模拟腐蚀介质粘涂在试样的表面，单侧粘涂，粘涂量控制在120mg/cm2，粘涂完毕，经干燥箱120℃烘干30min，用
电子天平称重并做好记录，将试样放入白刚玉
坩埚中。将各实施例制得的试样和对比样(SpecimenA，表面没有喷涂涂层)放入箱式加热炉中，进行500℃、550℃、600℃、650℃四种温度下的高温腐蚀试验，保温2h，取出冷却至室温称重。之后，再粘涂腐蚀介质、烘干、称重、腐蚀试验，进行循环腐蚀试验，总时间为20h。
[0057] 表1实施例的两个防护涂层试样和对比样的显微硬度测试结果
[0058]
[0059]
[0060] 实施例的两个防护涂层试样和对比样在不同反应温度下的腐蚀增重曲线见附图1-4，从图中可以看出，同一温度条件下，实施例的两种防护涂层腐蚀增重速率明显低于对比样，尤其是温度高于600℃时，表现更加明显。说明防护涂层和基体材料相比，抗腐蚀能力显著增强。通过附图还可以发现，相同温度条件下，实施例1涂层的抗腐蚀能力略好于实施例2涂层，两种涂层的抗腐蚀能力相差不大。
[0061] 当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改变、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。
