阅读说明：本技术 一种用于垃圾焚烧炉内壁复合防腐蚀涂层的制备方法 (Preparation method of composite anti-corrosion coating for inner wall of waste incinerator ) 是由 白凌云 向军淮 陈土春 江龙发 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种应用于垃圾焚烧炉内壁的Al<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>/ZrO<Sub>2</Sub>/Inconel625复合防腐蚀涂层的制备方法,本发明以Inconel625丝材、氧氯化锆、异丙醇铝、乙酰丙酮、硝酸钇、异丙醇、无水乙醇等为初始原料,采用冷金属过渡堆焊技术结合溶胶-凝胶法,在Q235钢材表面制备Al<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>/ZrO<Sub>2</Sub>/Inconel625复合涂层,以提高基体材料的耐熔盐腐蚀性能。通过XRD及SEM结果分析表明,经此种工艺后,在Q235合金表面制备了均匀、龟裂、微米级厚度的Al<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>/ZrO<Sub>2</Sub>/Inconel625复合涂层,经过900℃、24小时的NaCl熔盐腐蚀后,试样以失重法获得的腐蚀动力学数据表明,与单一Inconel625涂层试样相比,Al<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>/ZrO<Sub>2</Sub>/Inconel625复合涂层明显的降低了试样的失重,改善了基体材料在熔盐中的耐腐蚀性能。(The invention discloses Al applied to the inner wall of a garbage incinerator 2 O 3 /ZrO 2 The invention discloses a preparation method of an Inconel625 composite anti-corrosion coating, which is characterized in that an Inconel625 wire, zirconium oxychloride, aluminum isopropoxide, acetylacetone, yttrium nitrate, isopropanol, absolute ethyl alcohol and the like are used as initial raw materials, and an Al is prepared on the surface of a Q235 steel material by adopting a cold metal transition surfacing technology and combining a sol-gel method 2 O 3 /ZrO 2 the/Inconel 625 composite coating is used for improving the molten salt corrosion resistance of the base material. XRD and SEM result analysis shows that after the process, Al with uniform, cracked and micron-sized thickness is prepared on the surface of the Q235 alloy 2 O 3 /ZrO 2 After NaCl molten salt corrosion for 24 hours at 900 ℃, corrosion kinetic data obtained by a sample by a weight loss method of the/Inconel 625 composite coating show that compared with a single Inconel625 coating sample, Al of the sample is coated with the Inconel625 coating 2 O 3 /ZrO 2 The Inconel625 composite coating obviously reduces the weight loss of a sample and improves the corrosion resistance of a matrix material in molten salt.)

一种用于垃圾焚烧炉内壁复合防腐蚀涂层的制备方法

技术领域

本发明涉垃圾焚烧炉内壁的防腐涂层设计技术领域，尤其涉及一种应用于垃圾焚烧炉的Al₂O₃/ZrO₂/Inconel625复合防腐蚀涂层的制备方法。

背景技术

垃圾处理问题已经日趋严峻，合理处理垃圾，获得资源的再生利用，已经是一种势在必行的发展趋势。垃圾焚烧发电作为一种环保、节能及资源再利用型的处理工艺，备受人们关注。垃圾焚烧发电设备中的换热器等器件内壁发生的氯腐蚀、硫腐蚀等现象，严重影响焚烧炉的服役年限和工况安全，Inconel625具有较好的耐腐蚀性能，尤其耐氯腐蚀及点蚀性能，已经开始应用于垃圾焚烧炉等炉体内壁耐腐蚀涂层的设计使用。然而，该产品价格昂贵，为了进一步提高其耐腐蚀性能，保证资金成本的最大程度利用，本发明提出Al₂O₃/ZrO₂/Inconel625复合防腐蚀涂层的制备方法，以期进一步提高其耐腐蚀性能。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种应用于垃圾焚烧炉的Al₂O₃/ZrO₂/Inconel625复合防腐蚀涂层的制备方法。以Inconel625丝材、氧氯化锆、异丙醇铝、乙酰丙酮、硝酸钇、异丙醇、无水乙醇等为初始原料，采用冷金属过渡堆焊技术结合溶胶-凝胶法，在Q235钢材表面制备Al₂O₃/ZrO₂/Inconel625复合涂层，以提高基体材料的耐熔盐腐蚀性能。

本发明采用如下技术方案：

一种用于垃圾焚烧炉内壁复合防腐蚀涂层的制备方法：以Inconel625丝材、氧氯化锆、异丙醇铝、乙酰丙酮、硝酸钇、异丙醇、无水乙醇为初始原料，首先通过对Inconel625丝材采用冷金属过渡堆焊技术，再通过溶胶-凝胶法制备Al₂O₃、ZrO₂溶胶，最后通过提拉镀膜工艺在Q235钢材表面制备得到Al₂O₃/ZrO₂/Inconel625复合涂层。

Al₂O₃溶胶的制备采用以下工艺：

以异丙醇铝为前驱体，异丙醇为溶剂，乙酰丙酮为络合剂，异丙醇铝与乙酰丙酮的物质的量比为1:1，络合温度90℃，时间0.5h，水解温度90℃，时间6h，去离子水与异丙醇铝的物质的量比为2:1，去离子水的加入以异丙醇溶液滴加的方式完成，硝酸作为胶溶剂，调节至pH＝2，陈化时间24h。

所述ZrO₂溶胶的制备方法为：

将氧氯化锆和硝酸钇加入去离子水的无水乙醇溶液中，物质的量比为：ZrOCl₂:H₂O:YNO₃＝1:35:0.5，体积比去离子水:无水乙醇＝1:2，反应体系置于磁力搅拌器上25℃搅拌24小时，发生水解反应，陈化时间24h。

所述提拉镀膜的工艺如下：

(1)采用冷金属过渡工艺制备的Inconel625涂层；

(2)采用浸渍提拉工艺在试样表面制备Al₂O₃/ZrO₂溶胶层：分别浸渍Al₂O₃/ZrO₂溶胶，浸渍时间为5min，提拉速度2000μm/s，静置时间120s。每镀一种溶胶层，90℃干燥箱中静置10min挥发溶剂。交替镀膜至四个循环后，将试样于300℃马弗炉中保温30min。

(3)步骤(2)重复6次，获得具有24层涂层的试样，将其至于马弗炉中，500℃保温30min，700℃保温30min，900℃保温1h，获得Al₂O₃/ZrO₂/Inconel625复合涂层。

用于垃圾焚烧炉内壁复合防腐蚀涂层的制备方法，所述冷金属过渡堆焊接工艺制备的Inconel625涂层厚度为2.5mm。

本发明以Inconel625丝材为原料，采用冷金属过渡堆焊技术结合溶胶-凝胶法，在Q235钢材表面制备Inconel625涂层，采用线切割将堆焊后的试样切成10x10x12mm小样，进行下一步复合涂层制备工艺，以氧氯化锆、异丙醇铝、乙酰丙酮、硝酸钇、异丙醇、无水乙醇为初始原料，制备Al₂O₃、ZrO₂溶胶，采用浸渍提拉工艺，在Q235钢材表面制备Al₂O₃/ZrO₂/Inconel625复合涂层。之后采用XRD、SEM/EDS确定表面涂层的形貌及组成特征，通过在900℃、NaCl熔盐环境中进行24h的腐蚀实验，对比单一Inconel625涂层试样与Al₂O₃/ZrO₂/Inconel625复合涂层试样的腐蚀动力学情况，确定两种涂层的耐腐蚀性能差异，以确定制备复合涂层的使用价值。

本发明一种应用于垃圾焚烧炉的Al₂O₃/ZrO₂/Inconel625复合防腐蚀涂层的制备方法具体步骤如下：

首先将20x20x1.2cm的Q235板材用80#、200#、600#砂纸打磨，去掉表面氧化皮，乙醇清洗，自然晾干。

其次，采用冷金属过度堆焊工艺将Inconel625丝材堆焊于Q235钢材表面。采用线切割将堆焊后的试样切成10x10x12mm小样，备用。

最后，采用溶胶-凝胶结合浸渍提拉工艺，在试样表面制备Al₂O₃/ZrO₂/Inconel625复合防腐蚀涂层，并对涂层进行XRD、SEM/EDS检测，以确定涂层的表面形貌及组成特征。通过在900℃、NaCl熔盐环境中进行24h的腐蚀实验，确定涂层的耐腐蚀性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：目前垃圾焚烧炉内壁涂层的工业化生产主要是采用堆焊技术制备单一Inconel625涂层，取得一定的耐腐蚀性能，但是成本较高。本发明旨在充分利用高成本Inconel625涂层的耐腐蚀性能，通过在其表面制备复合陶瓷涂层，进一步提高其在垃圾焚烧过程的耐氯腐蚀性能，使成本得到最大化利用。

附图说明

图1为技术路线流程图；

图2为不同堆焊层抗熔盐腐蚀动力学曲线；

图3为Al₂O₃/ZrO₂/Inconel625复合涂层表面形貌；

图4为Al₂O₃/ZrO₂/Inconel625复合涂层XRD谱图。

具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。

实施例1

首先将20x20x1.2cm的Q235板材用80#、200#、600#砂纸打磨，去掉表面氧化皮，乙醇清洗，自然晾干。

其次，采用冷金属过度堆焊工艺将Inconel625丝材堆焊于Q235钢材表面。采用线切割将堆焊后的试样切成10x10x12mm小样，备用。

最后，采用溶胶-凝胶结合浸渍提拉工艺，在试样表面制备Al₂O₃/ZrO₂/Inconel625复合防腐蚀涂层，并对涂层进行XRD、SEM/EDS检测，以确定涂层的表面形貌及组成特征。通过在900℃、NaCl熔盐环境中进行24h的腐蚀实验，确定涂层的耐腐蚀性能。

Al₂O₃溶胶的制备采用以下工艺：

以异丙醇铝为前驱体，异丙醇为溶剂，乙酰丙酮为络合剂，异丙醇铝与乙酰丙酮的物质的量比为1:1，络合温度90℃，时间0.5h。水解温度90℃，时间6h，去离子水与异丙醇铝的物质的量比为2:1，去离子水的加入以其异丙醇溶液滴加的方式完成。硝酸作为胶溶剂，调节至pH＝2。陈化时间24h。

ZrO₂溶胶的制备方法为：

将氧氯化锆和硝酸钇加入去离子水的无水乙醇溶液中，物质的量比：ZrOCl₂:H₂O:YNO₃＝1:35:0.5，体积比去离子水:无水乙醇＝1:2。反应体系置于磁力搅拌器上室温下(约25℃)搅拌24小时，发生水解反应。陈化时间24h。

提拉镀膜的工艺如下：

(1)冷金属过渡工艺制备的Inconel625涂层；

(2)采用浸渍提拉工艺在试样表面制备Al₂O₃/ZrO₂溶胶层：分别浸渍Al₂O₃/ZrO₂溶胶，浸渍时间为5min，提拉速度2000μm/s，静置时间120s。每镀一种溶胶层，90℃干燥箱中静置10min挥发溶剂。交替镀膜至四个循环后，将试样于300℃马弗炉中保温30min。

(3)步骤(2)重复6次，获得具有24层涂层的试样，将其至于马弗炉中，500℃保温30min，700℃保温30min，900℃保温1h，获得Al₂O₃/ZrO₂/Inconel625复合涂层。

对所得涂层进行XRD、SEM/EDS分析，获得涂层的表面形貌及组成信息。之后进行下一步耐腐蚀性能测试。

熔盐腐蚀实验：

腐蚀对样品进行称重，游标卡尺测量精确尺寸。将NaCl铺满整个坩埚底部，将镀好膜的一面朝下放置，放入马弗炉中在900℃下煅烧50min，取出，空冷10min，去掉盐及腐蚀产物层，称重。再放入马弗炉继续腐蚀，重复此过程24次，获得腐蚀动力学曲线。

通过XRD及SEM结果分析表明，经此种工艺后，在Q235合金表面制备了均匀、龟裂、微米级厚度的Al₂O₃/ZrO₂/Inconel625复合涂层，经过900℃、24小时的NaCl熔盐腐蚀后，试样以失重法获得的腐蚀动力学数据表明，与单一Inconel625涂层试样相比，Al₂O₃/ZrO₂/Inconel625复合涂层明显的降低了试样的失重，改善了基体材料在熔盐中的耐腐蚀性能。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。