【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及涂層，尤其涉及一種用于垃圾發(fā)電的耐腐蝕熱電偶的涂層及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、熱電偶主要由熱電極、絕緣管、金屬保護(hù)套管和接線盒等部分組成。其中，熱電極和絕緣管被置于金屬保護(hù)套管中，以實(shí)現(xiàn)對熱電偶的保護(hù)和支撐。熱電偶能夠直接測量溫度，并將溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號，通過電氣儀表進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。在垃圾焚燒發(fā)電廠中，熱電偶被廣泛應(yīng)用于爐膛、煙道等關(guān)鍵部位的溫度測量。由于垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的煙氣溫度高、腐蝕性強(qiáng)，且夾雜有大量的爐渣、爐灰和粉塵，因此熱電偶需要具備優(yōu)異的耐高溫、耐腐蝕和耐磨損性能。
2、通過在熱電偶金屬保護(hù)套管的表面刷鍍或噴涂陶瓷涂料，可以在一定程度上提高熱電偶的耐腐蝕性能。然而，現(xiàn)有技術(shù)中涂層的附著力差、涂層耐腐蝕性不足、涂層硬度低等問題，嚴(yán)重制約著涂層的進(jìn)一步發(fā)展。
3、中國專利cn114645269b公開了一種垃圾焚燒爐用熱電偶的耐高溫陶瓷涂層及其制備方法，通過添加陶瓷骨料、氮化硼包裹鈦顆粒和片狀鋁粉等成分，充分利用各組分之間的物理、化學(xué)作用，形成致密的耐高溫涂層，然而，耐高溫涂層與熱電偶金屬保護(hù)套管的熱膨脹系數(shù)差別較大，造成涂層易于膨脹開裂，降低熱電偶的使用壽命；中國專利cn115572934a公開了一種應(yīng)用于垃圾焚燒發(fā)電鍋爐受熱面的防腐耐磨復(fù)合涂層，通過形成的機(jī)械釘扎效應(yīng)增強(qiáng)了過渡層與陶瓷面層的結(jié)合強(qiáng)度，從而保證了涂層質(zhì)量。陶瓷涂層作為面層不僅增加了涂層的耐沖蝕性能，提高了鍋爐管道的服役壽命，具有電化學(xué)保護(hù)和物理屏蔽作用。然而，陶瓷面層選用常規(guī)的耐沖蝕材料，硬度較低
4、因此，如何同時提高用于垃圾發(fā)電的熱電偶金屬保護(hù)套管的耐高溫、耐腐蝕和耐磨損性能，從而提高熱電偶的在高溫下的使用壽命，是目前急需解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請?zhí)峁┝艘环N用于垃圾發(fā)電的耐腐蝕熱電偶的涂層及其制備方法，以解決如下技術(shù)問題：如何同時提高用于垃圾發(fā)電的熱電偶金屬保護(hù)套管的耐高溫、耐腐蝕和耐磨損性能。
2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N用于垃圾發(fā)電的耐腐蝕熱電偶的涂層，所述涂層包括：
3、過渡層，所述過渡層附著于熱電偶金屬保護(hù)套管的表面，以重量份計(jì)，所述過渡層的涂料由如下化學(xué)組分組成：al-ni金屬間化合物為40～60份，金屬陶瓷復(fù)合材料為20～40份，高膨脹合金10～20份；以及
4、功能層，所述功能層附著于所述過渡層的表面，以重量份計(jì)，所述功能層的涂料由如下化學(xué)組分組成：鎳基自熔合金為20～50份，zro2為5～10份，zrc為2～7份，sio2為5～10份，al2o3為2～8份，y2o3包覆wo3復(fù)合材料為5～10份，無機(jī)納米復(fù)合粘結(jié)劑為5～10份，分散劑1～3份以及溶劑20～50份。
5、可選的，所述鎳基自熔合金包括：nico23cr17al12y0.5、nico23cr20al8.5ta4y0.1以及coni32cr21al8y0.5中的一種或多種；和/或，
6、所述高膨脹合金包括：cu60zn40、feni22cr3、feni20mn6、feni13mn7及mn72cr18ni10中的一種或多種。
7、可選的，所述無機(jī)納米復(fù)合粘結(jié)劑包括：磷酸二氫鋁、硅溶膠、鋁溶膠及改性高溫環(huán)氧膠中的一種或多種。
8、可選的，所述y2o3包覆wo3復(fù)合材料為殼核結(jié)構(gòu)，其中，y2o3的質(zhì)量為所述y2o3包覆wo3復(fù)合材料總質(zhì)量的1～10％。
9、可選的，所述金屬陶瓷復(fù)合材料由氧化鋁基金屬陶瓷和氮化硅基金屬陶瓷組成，所述氧化鋁基金屬陶瓷和氮化硅基金屬陶瓷的質(zhì)量比為1：(1～3)。
10、可選的，所述過渡層的厚度為40～80μm，所述功能層的厚度為50～200μm。
11、可選的，所述涂層滿足如下性能：顯微硬度hv≥600，孔隙率＜0.5％，熱電偶在1300℃時的使用壽命＞180d。
12、第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N第一方面中任意一項(xiàng)實(shí)施例所述的涂層的制備方法，所述制備方法包括：
13、將熱電偶金屬保護(hù)套管進(jìn)行噴丸處理；
14、將過渡層的涂料噴涂至所述熱電偶金屬保護(hù)套管的表面，以在所述熱電偶金屬保護(hù)套管的表面形成過渡層；
15、將功能層的涂料涂覆于所述過渡層的表面，后進(jìn)行固化處理，以在所述過渡層的表面形成功能層。
16、可選的，所述功能層的涂料的制備方法包括：
17、將sio2及al2o3進(jìn)行球磨處理，后加入無機(jī)納米復(fù)合粘結(jié)劑，繼續(xù)進(jìn)行所述球磨處理，得到第一混合物；
18、將鎳基自熔合金、zro2、zrc、分散劑及溶劑進(jìn)行球磨處理，得到第二混合物；
19、將所述第一混合物、第二混合物及y2o3包覆wo3復(fù)合材料進(jìn)行混合，得到所述功能層的涂料。
20、可選的，所述y2o3包覆wo3復(fù)合材料的制備方法包括：
21、將y2o3溶解于稀硝酸中，得到混合液；
22、將wo3浸漬于所述混合液中，后進(jìn)行固液分離，得到前驅(qū)體；
23、將所述前驅(qū)體進(jìn)行高溫煅燒，得到y(tǒng)2o3包覆wo3復(fù)合材料；所述高溫煅燒的溫度為900～1000℃，所述高溫煅燒的時間為60～180min。
24、本申請實(shí)施例提供的上述技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
25、本申請?zhí)峁┝艘环N用于垃圾發(fā)電的耐腐蝕熱電偶的涂層。首先，采用過渡層和功能層的復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)，過渡層主要起到增強(qiáng)功能涂層與金屬保護(hù)套管之間結(jié)合力的作用，功能層的多種組分可以形成多層次防護(hù)，有效隔絕腐蝕性介質(zhì)與熱電偶金屬保護(hù)套管的接觸；其次，合理設(shè)計(jì)過渡層的涂料的組成。過渡層中的al-ni金屬間化合物和金屬陶瓷復(fù)合材料通過分子層面的協(xié)同作用，顯著增強(qiáng)了涂層與金屬保護(hù)套管之間的結(jié)合力，并有效緩解了因熱膨脹系數(shù)差異而導(dǎo)致的涂層脫落問題；再次，合理設(shè)計(jì)功能層的涂料的化學(xué)組成，鎳基自熔合金、zro2、zrc等組分形成了穩(wěn)定的金屬-陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)，提高了涂層的硬度和耐磨性。同時，sio2、al2o3和y2o3包覆wo3復(fù)合材料等組分形成了致密的氧化物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了涂層的耐腐蝕性和耐高溫性能。此外，無機(jī)納米復(fù)合粘結(jié)劑通過緊密的粘結(jié)作用，將各組分緊密結(jié)合在一起，提高了涂層的整體強(qiáng)度和韌性。分散劑確保了涂料中各組分的均勻分散，避免了團(tuán)聚和沉淀現(xiàn)象的發(fā)生，從而提高了涂層的均勻性和穩(wěn)定性；最后，通過過渡層和功能層的復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)、合理設(shè)計(jì)過渡層的涂料的組成、合理設(shè)計(jì)功能層的涂料的化學(xué)組成的共同作用，從而同時提高用于垃圾發(fā)電的熱電偶金屬保護(hù)套管的耐高溫、耐腐蝕和耐磨損性能。
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1.一種用于垃圾發(fā)電的耐腐蝕熱電偶的涂層，其特征在于，所述涂層包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層，其特征在于，所述鎳基自熔合金包括：NiCo23Cr17Al12Y0.5、NiCo23Cr20Al8.5Ta4Y0.1以及CoNi32Cr21Al8Y0.5中的一種或多種；和/或，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層，其特征在于，所述無機(jī)納米復(fù)合粘結(jié)劑包括：磷酸二氫鋁、硅溶膠、鋁溶膠及改性高溫環(huán)氧膠中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層，其特征在于，所述Y2O3包覆WO3復(fù)合材料為殼核結(jié)構(gòu)，其中，Y2O3的質(zhì)量為所述Y2O3包覆WO3復(fù)合材料總質(zhì)量的1～10％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層，其特征在于，所述金屬陶瓷復(fù)合材料由氧化鋁基金屬陶瓷和氮化硅基金屬陶瓷組成，所述氧化鋁基金屬陶瓷和氮化硅基金屬陶瓷的質(zhì)量比為1:(1～3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層，其特征在于，所述過渡層的厚度為40～80μm，所述功能層的厚度為50～200μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層，其特征在于，所述涂層滿足如下性能：顯微硬
8.一種權(quán)利要求1～7中任意一項(xiàng)所述的涂層的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述功能層的涂料的制備方法包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述Y2O3包覆WO3復(fù)合材料的制備方法包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于垃圾發(fā)電的耐腐蝕熱電偶的涂層，其特征在于，所述涂層包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層，其特征在于，所述鎳基自熔合金包括：nico23cr17al12y0.5、nico23cr20al8.5ta4y0.1以及coni32cr21al8y0.5中的一種或多種；和/或，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層，其特征在于，所述無機(jī)納米復(fù)合粘結(jié)劑包括：磷酸二氫鋁、硅溶膠、鋁溶膠及改性高溫環(huán)氧膠中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層，其特征在于，所述y2o3包覆wo3復(fù)合材料為殼核結(jié)構(gòu)，其中，y2o3的質(zhì)量為所述y2o3包覆wo3復(fù)合材料總質(zhì)量的1～10％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層，其特征在于，所述金屬陶瓷復(fù)合材料由...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：雷運(yùn)生，朱暉朝，徐博翰，寇娟，
申請(專利權(quán))人：廣東粵科新材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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