本發明涉及材料技術領域，尤其涉及一種循環流化床鍋爐耐高溫抗磨蝕涂層的制備方法。
背景技術：
循環流化床鍋爐與常規鍋爐的區別在于其燃燒系統不同，氣固物料分離設備和固體物料再循環設備是循環流化床鍋爐的主要特征。循環流化床鍋爐的燃燒包括內、外循環兩個過程，內循環是爐膛內的循環過程，即在爐內高速運動的煙氣與其攜帶的湍流擾動極強的固體顆粒密切接觸，并有大量顆粒返混的流態化燃燒反應過程。而外循環是在爐外將絕大部分高溫的固體顆粒搜集，并將它們送回爐內再次參與燃燒的過程。這種特殊的燃燒方式使循環流化床鍋爐具有許多傳統鍋爐所沒有的特點。
特殊的燃燒方式為循環流化床帶來一系列優點，但同時也引起了鍋爐受熱面管的高溫磨損和腐蝕。這一缺陷一直沒有得到較好的解決，限制了循環流化床鍋爐的進一步推廣應用。
循環流化床鍋爐的受熱面管包括水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器和煙道等，國內制造的循環流化床鍋爐大都還在密相區布置有埋管受熱面。與其他類型鍋爐相比，循環流化床鍋爐的受熱面管的工況條件更為惡劣，其磨損與固體物料濃度、煙氣流速、顆粒特性等因素密切相關。循環流化床鍋爐燃燒的煤多為低熱值劣質煤(煤矸石、泥煤等)，固體物料(包括燃料、脫硫劑石灰石、床料等)的平均顆粒度為0-8mm，而煤粉爐燃用的煤粉粒度僅為20-50μm左右，燃燒室密相區的固體物料濃度高達100-100kg/m3，稀相區的也為5-50kg/m3，為煤粉鍋爐的幾十倍到上百倍；物料燃燒形成的高溫煙氣中含有10-20％的飛灰，飛灰中含有高熔點的硬質顆粒(主要為SiO2)，其運行風速平均高達4-10m/s；此外，煙氣中還含有CO、H2S、SO2、HCl等腐蝕性氣體。
因此循環流化床鍋爐用涂層必須具有良好的導熱性能，且熱膨脹系數與基材相近，以避免涂層脫落，且要耐高溫腐蝕和高溫磨蝕。
技術實現要素：
本發明的目的在于提出一種循環流化床鍋爐耐高溫抗磨蝕涂層的制備方法，所述涂層用于循環流化床鍋爐時能夠耐高溫腐蝕和高溫磨蝕，且涂層牢固不脫落。
為達此目的，本發明采用以下技術方案：
一種循環流化床耐高溫抗磨蝕涂層的激光相變制備方法，其包括：
(1)將循環流化床鍋爐部件表面噴砂粗化；
(2)用丙酮和乙醇先后洗滌所述噴砂粗化的表面，并干燥；
(3)在粗化并清洗干凈后的表面用硝化纖維粘結Cr2O3-NiCr-TIN顆粒層，所述顆粒層厚度為0.5-1.5mm，用激光進行搭接，所述激光相變工藝條件包括：激光功率1200-2000W，掃描速度600-1000mm/min，光斑直徑4-8mm，搭接率15-25％。
優選的，本發明所述的Cr2O3-NiCr-TIN顆粒，其重量比為5-3:1:0.5-2。
本發明采用的Cr2O3為納米微粉，由于在熱處理過程中，其重量輕，因此難以采用熱噴涂等工藝，如果需要采用熱噴涂工藝，需要將其先制備成微米顆粒，但在制備成微米顆粒之后，其會發生團聚，導致非納米化。同時，由于其顆粒較小，在噴涂時會導致部分損失，進而導致在基體表面噴涂不均勻，影響所述涂層的性能。
相較于其他的工作層，本發明采用Cr2O3-NiCr-TIN作為工作層。其采用的TIN具有典型的NaCl型結構，屬面心立方點陣，晶格常數a＝0.4241nm，其中鈦原子位于面心立方的角頂。TiN是非化學計量化合物，其穩定的組成范圍為TiN0.37-TiN1.16，氮的含量可以在一定的范圍內變化而不引起TiN結構的變化。TiN熔點為2950℃，密度為5.43-5.44g/cm3，莫氏硬度8-9，抗熱沖擊性好。TiN熔點比大多數過渡金屬氮化物的熔點高，而密度卻比大多數金屬氮化物低，因此是一種很有特色的耐熱材料。
本發明采用激光強化搭接工藝，先采用化學粘接，進而采用激光熔融滲鍍，因此不會導致微粒損失，所述納米微粒能夠均勻滲入基體表面。因此本發明的工藝克服了現有技術不能克服的缺陷。
本發明采用激光相變工藝，其同步將所述強化材料滲入高溫的循環流化床鍋爐基體的表面，形成新的耐高溫抗磨蝕涂層。
由于所述激光搭接工藝形成的激光強化層，采用高能量的激光進行熔化滲入，因此其形成的強化層晶粒細小，強化層緊致細密，因此其能提高耐高溫腐蝕和耐高溫磨蝕效果。
本發明通過選擇特定的耐高溫耐磨蝕涂層組成，并與特定的工藝相結合，在循環流化床鍋爐表面制備得到耐高溫腐蝕和高溫磨蝕的涂層，解決了現有技術不能解決的缺陷。
本發明制備得到的涂層，其顯微硬度在920HV0.981以上，在30°沖蝕角和90°沖蝕角下，其沖蝕磨損率遠遠低于基體，只是基體的10％左右。所述涂層能夠耐高溫腐蝕和高溫磨蝕，且涂層牢固不脫落。
本發明制備得到的涂層，經實際使用2400小時，停工檢查表面，未見明顯腐蝕和磨蝕，證明本發明制備得到的涂層能夠解決現有技術的缺陷，實現了耐高溫腐蝕和耐高溫磨蝕的技術效果
具體實施方式
下面通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。
實施例1
一種循環流化床鍋爐耐高溫抗磨蝕涂層的制備方法，其包括：
(1)將循環流化床鍋爐部件表面噴砂粗化；
(2)用丙酮和乙醇先后洗滌所述噴砂粗化的表面，并干燥；
(3)在粗化并清洗干凈后的表面用硝化纖維粘結Cr2O3-NiCr-TIN顆粒層，所述顆粒層厚度為0.5mm，用激光進行搭接，所述激光相變工藝條件包括：激光功率1200W，掃描速度600mm/min，光斑直徑4mm，搭接率15％。
實施例2
一種循環流化床鍋爐耐高溫抗磨蝕涂層的制備方法，其包括：
(1)將循環流化床鍋爐部件表面噴砂粗化；
(2)用丙酮和乙醇先后洗滌所述噴砂粗化的表面，并干燥；
(3)在粗化并清洗干凈后的表面用硝化纖維粘結Cr2O3-NiCr-TIN顆粒層，所述顆粒層厚度為1.5mm，用激光進行搭接，所述激光相變工藝條件包括：激光功率2000W，掃描速度1000mm/min，光斑直徑8mm，搭接率25％。
實施例3
一種循環流化床鍋爐耐高溫抗磨蝕涂層的制備方法，其包括：
(1)將循環流化床鍋爐部件表面噴砂粗化；
(2)用丙酮和乙醇先后洗滌所述噴砂粗化的表面，并干燥；
(3)在粗化并清洗干凈后的表面用硝化纖維粘結Cr2O3-NiCr-TIN顆粒層，所述顆粒層厚度為1mm，用激光進行搭接，所述激光相變工藝條件包括：激光功率1600W，掃描速度800mm/min，光斑直徑6mm，搭接率20％。
實施例1-3制備得到的涂層，經實際使用2400小時，停工檢查表面，未見明顯腐蝕和磨蝕，證明本發明制備得到的涂層能夠解決現有技術的缺陷，實現了耐高溫腐蝕和耐高溫磨蝕的技術效果。