一种富氧熔炼顶吹喷枪的耐高温抗腐蚀涂层及其制备方法与流程

1.本发明属于耐高温抗腐蚀涂层技术领域，具体涉及一种富氧熔炼顶吹喷枪的耐高温抗腐蚀涂层及其制备方法。


背景技术：

2.现目前，艾萨熔炼法是现代化有色金属熔池熔炼工艺，可用于铜和铅的一次和二次熔炼，铜镍熔炼和铜吹炼。喷枪的操作是整个艾萨熔炼技术的重中之重，需要根据炉型和工艺的不同进行特殊设计。喷枪竖立在顶部吹炉的上方，在吹炼过程可用升降、固定装置对其进行升降和更换等作业。喷枪可采用多层同心套管，中心管输送燃料，如油、天然气，若输送粉煤，则需用压缩空气载煤粉送入。第二层输送氧气，第三层输送助燃空气，第四层为过程空气。同时，也有双层套管，中心层输送油或者天然气，外层输送富氧空气。喷枪的头部插到渣层的范围是150～300mm，可根据供风压力自动升降调节，该部位最容易损坏，长度一般为800～2000mm，外套管多用不锈钢制造。外套管比其他内管长约500mm，保护内管。喷枪的外表面包裹了一层喷溅的炉渣，起保护作用，防止其烧坏。
3.喷枪头部的寿命为一周左右，最长可达10天。更换喷枪时，用升降装置把损坏的喷枪吊出并把新喷枪放进去，更换喷枪需20～40min。换下来的喷枪只需将烧坏的头部切下来，焊上新的管子以再次使用。正常情况下，炉顶为微负压操作。喷枪主要向炉内鼓入富氧空气、对渣层进行强烈搅拌的传质传热的作用。艾萨炉喷枪与闪速炉、三菱炉、瓦纽科夫炉的喷枪/喷嘴相比存在显著的差异，它具有喷枪长、内径大，必须进行炉外更换等特点。由于艾萨炉不可长时间运转, 因此需要抽时间停产, 以便检修炉子, 但停产时仍需要对炉体进行保温工作，频繁的更换喷枪也会延误工期，导致工厂生产效率的降低。
4.因此，针对上述所存在的技术问题缺陷，急需设计和开发一种富氧熔炼顶吹喷枪的耐高温抗腐蚀涂层及其制备方法。


技术实现要素：

5.为克服上述现有技术存在的不足及困难，本发明的第一目的在于提供一种富氧熔炼顶吹喷枪的耐高温抗腐蚀涂层。
6.本发明的第二目的在于提供一种富氧熔炼顶吹喷枪耐高温抗腐蚀涂层的制备方法。
7.本发明的第一目的是这样实现的：所述涂层包括设置于基体不锈钢喷枪上的粘结层，以及至下而上依次设置于所述粘结层上的耐高温抗腐蚀涂层和封孔层；所述粘结层的材料为ncoicraly；所述耐高温抗腐蚀涂层的材料为tac和掺杂改性的(y
0.6
gd
0.4
)tao4；所述封孔层的材料为聚硅氮烷树脂、无机填料碳化硼、氮化硅以及氮化硼的胶体。
8.本发明的第二目的是这样实现的：所述方法包括：预处理、粘结层制备、耐高温抗腐蚀涂层制备、封孔层制备、烘干步骤；
a、预处理：将不锈钢喷枪基体进行清洗和喷砂处理；b、粘结层制备：采用超音速火焰喷涂，在预处理后的不锈钢喷枪基体表面制备nicocraly粘结层；c、耐高温抗腐蚀涂层制备：采用大气等离子喷涂工艺在粘结层上分别先后制备(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层和tac涂层；d、封孔层制备：将聚硅氮烷树脂、碳化硼、氮化硅以及氮化硼，按质量比5:1:1:1混合，利用搅拌机搅拌3小时获得近似稠状的胶体，将其刷涂在耐高温抗腐蚀涂层表面；e、烘干：封孔层制备完成后，将其在500℃的烘箱中保温10小时固化。
9.本发明方案通过在粘结层上喷涂(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层，再喷涂tac涂层，其主要原理为(y
0.6
gd
0.4
)tao4（10.5
×
10-6
k-1
）与不锈钢喷枪基体（13
×
10-6
k-1
）的热膨胀系数接近，同时(y
0.6
gd
0.4
)tao4与tac（6.3
×
10-6
k-1
）的热膨胀系数接近，tac涂层与不锈钢喷枪基体的热膨胀系数相差较大，为了避免热失配导致的涂层剥落失效，先在粘结层上喷涂(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层，再喷涂tac涂层。此外，(y
0.6
gd
0.4
)tao4具有较低的热导率和氧离子电导率，有效降低热传输和氧渗透至喷枪基体。tac具有较高的熔点（3880℃）和耐熔渣腐蚀性能，将其喷涂在(y
0.6
gd
0.4
)tao4表面，有助于进一步提高涂层系统的耐高温抗腐蚀性能。
10.本发明在耐高温抗腐蚀涂层上制备厚度为10~20
µ
m封孔层，在高温服役过程中，聚硅氮烷树脂分解生成碳化硅，与耐高温的无机填料碳化硼，氮化硅以及氮化硼填充在裂纹缝隙和孔洞中，阻挡气体的传输通道，避免气体渗透至基体氧化不锈钢喷枪。
11.也就是说，本发明在粘结层上采用双陶瓷层结构，并针对性的选用特定的涂层材料以及涂层工艺，从而使涂层的相成分、组织、结构形成针对性较强的形式，以解决富氧熔炼顶吹喷枪耐高温抗腐蚀等问题，显著提高了不锈钢喷枪的使用寿命。
附图说明
12.图1为本发明实施例1中(y
0.6
gd
0.4
)tao4的热学性能：(a) 热膨胀系数；(b) 热导率；(c) 氧离子电导率示意图；图2为本发明实施例1中喷枪管的顶端涂层xrd图谱示意图；图3为本发明实施例1中喷枪管的顶端涂层的sem图谱示意图；图4为本发明对比例1中喷枪管的顶端涂层的sem图谱示意图；图5为本发明对比例2中喷枪管的顶端涂层的sem图谱示意图；图6为本发明对比例3中喷枪管的顶端涂层的sem图谱示意图。
具体实施方式
13.下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
14.如附图1-图6所示，本发明提供一种富氧熔炼顶吹喷枪的耐高温抗腐蚀涂层，所述涂层包括设置于基体不锈钢喷枪上的粘结层，以及至下而上依次设置于所述粘结层上的耐高温抗腐蚀涂层和封孔层；所述粘结层的材料为ncoicraly；所述耐高温抗腐蚀涂层的材料为tac和掺杂改性的(y
0.6
gd
0.4
)tao4；所述封孔层的材料为聚硅氮烷树脂、无机填料碳化硼、氮化硅以及氮化
硼的胶体。
15.所述耐高温抗腐蚀涂层包括(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层和tac涂层；所述耐高温抗腐蚀涂层中(y
0.6
gd
0.4
)tao
44
的厚度为100~150
µ
m，tac的厚度为100~150
µ
m，所述粘结层的厚度为100~120
µ
m，所述封孔层的厚度为10~20
µ
m，总厚度为310~460
µ
m。
16.所述粘结层采用超音速火焰喷涂nicocraly制备得到，所述耐高温抗腐蚀涂层采用大气等离子先在粘结层上喷涂(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层，再喷涂tac涂层制备得到；所述封孔层采用涂刷聚硅氮烷树脂和无机填料碳化硼，氮化硅以及氮化硼的胶体得到。
17.为实现本发明目的，还提供一种富氧熔炼顶吹喷枪耐高温抗腐蚀涂层的制备方法，所述方法包括：预处理、粘结层制备、耐高温抗腐蚀涂层制备、封孔层制备、烘干步骤；a、预处理：将不锈钢喷枪基体进行清洗和喷砂处理；b、粘结层制备：采用超音速火焰喷涂，在预处理后的不锈钢喷枪基体表面制备nicocraly粘结层；c、耐高温抗腐蚀涂层制备：采用大气等离子喷涂工艺在粘结层上分别先后制备(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层和tac涂层；d、封孔层制备：将聚硅氮烷树脂、碳化硼、氮化硅以及氮化硼，按质量比5:1:1:1混合，利用搅拌机搅拌3小时获得近似稠状的胶体，将其刷涂在耐高温抗腐蚀涂层表面；e、烘干：封孔层制备完成后，将其在500℃的烘箱中保温10小时固化。
18.所述b步骤中采用超音速火焰喷涂工艺在金属基体表面制备nicocraly粘结层，所述超音速火焰喷涂工艺的参数为：氧气压强0.6~1.3mpa，氢气压强0.9~1.5mpa，送粉气压强1.1~1.4mpa，喷涂距离220~260mm。
19.采用超音速火焰喷涂的工艺参数为：氧气压强1.3mpa，氢气压强1.5mpa，送粉气压强1.4mpa，喷涂距离260mm。
20.所述c步骤中(y
0.6
gd
0.4
)tao4和tac的粒径在45~105
µ
m，球形率》95%，流动性为30~105s/50g；所述(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层的大气等离子喷涂工艺参数为：喷涂电压70~78v，电流545~630a，氩气流量20~25l/min，氢气流量4~6l/min，送粉率30~40g/min，喷涂距离80~100mm；所述tac涂层的大气等离子喷涂工艺参数为：喷涂电压75~80v，电流620~650a，氩气流量20~30l/min，氢气流量6~8l/min，送粉率30~40g/min，喷涂距离80~100mm。
21.采用大气等离子喷涂工艺在粘结层上喷涂一层厚度约150
µ
m的掺杂改性稀土钽酸盐(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层，其中大气等离子喷涂的工艺参数为：喷涂电压70v，电流630a，氩气流量25l/min，氢气流量6l/min，送粉率40g/min，喷涂距离100mm；采用大气等离子喷涂工艺在粘结层上喷涂一层厚度约100
µ
m的tac涂层，大气等离子喷涂工艺参数为：喷涂电压80v，电流650a，氩气流量30l/min，氢气流量8l/min，送粉率40g/min，喷涂距离100mm。
22.所述e步骤中是在空气气氛中烘干，烘干时间＞10 h。
23.具体地，在本发明方案的具体实施例中，一种富氧熔炼顶吹喷枪耐高温抗腐蚀涂层，包括设置于基体不锈钢喷枪上的粘结层以及从下到上依次设置于粘结层上的
(y
0.6
gd
0.4
)tao4和tac耐高温抗腐蚀涂层、封孔层，所述粘结层的材料为ncoicraly；所述耐高温抗腐蚀涂层的材料为tac和掺杂改性的(y
0.6
gd
0.4
)tao4；所述封孔层的材料为聚硅氮烷树脂和无机填料碳化硼，氮化硅以及氮化硼的胶体。所述粘结层的厚度为100~120
µ
m，所述耐高温抗腐蚀涂层中(y
0.6
gd
0.4
)tao
44
的厚度为100~150
µ
m，tac的厚度为100~150
µ
m，所述封孔层的厚度为10~20
µ
m，总厚度为310~460
µ
m。即所述涂层设置于基体上的粘结层nicocraly以及从下到上依次设置于粘结层上的(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层、tac涂层、封孔层。
24.所述耐高温抗腐蚀涂层是先在粘结层上喷涂(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层，再喷涂tac涂层，其主要原理为(y
0.6
gd
0.4
)tao4（10.5
×
10-6
k-1
）与不锈钢喷枪基体（13
×
10-6
k-1
）的热膨胀系数接近，同时(y
0.6
gd
0.4
)tao4与tac（6.3
×
10-6
k-1
）的热膨胀系数接近，tac涂层与不锈钢喷枪基体的热膨胀系数相差较大，为了避免热失配导致的涂层剥落失效，先在粘结层上喷涂(y
0.6
gd
0.4
)tao4tao4涂层，再喷涂tac涂层。此外，(y
0.6
gd
0.4
)tao4tao4具有较低的热导率和氧离子电导率，有效降低热传输和氧渗透至喷枪基体。tac具有较高的熔点（3880℃）和耐熔渣腐蚀性能，将其喷涂在(y
0.6
gd
0.4
)tao4tao4表面，有助于进一步提高涂层系统的耐高温抗腐蚀性能。
25.具体地，所述粘结层采用超音速火焰喷涂nicocraly制备得到，所述耐高温抗腐蚀涂层采用大气等离子分别喷涂(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层和tac涂层制备得到，所述封孔层采用涂刷聚硅氮烷树脂和无机填料碳化硼，氮化硅以及氮化硼的胶体得到。
26.一种富氧熔炼顶吹喷枪耐高温抗腐蚀涂层的制备方法，包括预处理、粘结层制备、耐高温抗腐蚀涂层制备、封孔层制备、烘干步骤，具体步骤为：a、预处理：将不锈钢喷枪基体进行清洗和喷砂处理；b、粘结层制备：采用超音速火焰喷涂（hvof）在预处理后的不锈钢喷枪基体表面制备nicocraly粘结层；c、耐高温抗腐蚀涂层制备：采用大气等离子喷涂工艺在粘结层上先后制备(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层和tac涂层；d、封孔层制备：将聚硅氮烷树脂、碳化硼、氮化硅以及氮化硼按质量比5:1:1:1混合，利用搅拌机搅拌3小时获得近似稠状的胶体，将其刷涂在耐高温抗腐蚀涂层表面；e、烘干：封孔层制备完成后，将其在500℃的烘箱中保温10小时固化。
27.所述b步骤中采用超音速火焰喷涂工艺在金属基体表面制备nicocraly粘结层，所述超音速火焰喷涂工艺的参数为：氧气压强0.6~1.3mpa，氢气压强0.9~1.5mpa，送粉气压强1.1~1.4mpa，喷涂距离220~260mm。
28.所述c步骤中(y
0.6
gd
0.4
)tao4和tac的粒径在45~105
µ
m，球形率》95%，流动性为30~105s/50g；所述(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层的大气等离子喷涂工艺参数为：喷涂电压70~78v，电流545~630a，氩气流量20~25l/min，氢气流量4~6l/min，送粉率30~40g/min，喷涂距离80~100mm；所述tac涂层的大气等离子喷涂工艺参数为：喷涂电压75~80v，电流620~650a，氩气流量20~30l/min，氢气流量6~8l/min，送粉率30~40g/min，喷涂距离80~100mm。
29.所述e步骤中是在空气气氛中烘干，烘干时间＞10 h。即将聚硅氮烷树脂、碳化硼、氮化硅以及氮化硼按质量比5:1:1:1混合，利用搅拌机搅拌3小时获得近似稠状的胶体，将其刷涂在耐高温抗腐蚀涂层表面，然后在500℃的烘箱中保温10小时固化。
30.换言之，如图1至图4所示，本发明之抗cmas腐蚀的自愈合热障涂层，包括设置于基体上的粘结层以及从下到上依次设置于粘结层上的(y
0.6
gd
0.4
)tao4和tac耐高温抗腐蚀涂层、封孔层。所述粘结层的材料为nicocraly；所述耐高温抗腐蚀涂材料为(y
0.6
gd
0.4
)tao4和
tac两种；所述封孔层为聚硅氮烷树脂和无机填料碳化硼，氮化硅以及氮化硼的胶体。
31.所述粘结层的厚度为100~120
µ
m，所述耐高温抗腐蚀涂层中(y
0.6
gd
0.4
)tao
44
的厚度为100~150
µ
m，tac的厚度为100~150
µ
m，所述封孔层的厚度为10~20
µ
m，总厚度为310~460
µ
m。
32.所述耐高温抗腐蚀涂层是先在粘结层上喷涂(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层，再喷涂tac涂层所述粘结层采用超音速火焰喷涂nicocraly制备得到，所述耐高温抗腐蚀涂层采用大气等离子分别喷涂(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层和tac涂层制备得到，所述封孔层采用涂刷聚硅氮烷树脂和无机填料碳化硼，氮化硅以及氮化硼的胶体得到。
33.本发明之一种富氧熔炼顶吹喷枪耐高温抗腐蚀涂层及其制备方法，包括预处理、粘结层制备、耐高温抗腐蚀涂层制备、封孔层制备、烘干步骤，具体步骤为：a、预处理：将不锈钢喷枪基体进行清洗和喷砂处理；b、粘结层制备：采用超音速火焰喷涂（hvof）在预处理后的不锈钢喷枪基体表面制备nicocraly粘结层；c、耐高温抗腐蚀涂层制备：采用大气等离子喷涂工艺在粘结层上先后制备(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层和tac涂层；d、封孔层制备：将聚硅氮烷树脂、碳化硼、氮化硅以及氮化硼按质量比5:1:1:1混合，利用搅拌机搅拌3小时获得近似稠状的胶体，将其刷涂在耐高温抗腐蚀涂层表面；e、烘干：封孔层制备完成后，将其在500℃的烘箱中保温10小时固化。
34.所述b步骤中采用超音速火焰喷涂工艺在金属基体表面制备nicocraly粘结层，所述超音速火焰喷涂工艺的参数为：氧气压强0.6~1.3mpa，氢气压强0.9~1.5mpa，送粉气压强1.1~1.4mpa，喷涂距离220~260mm。
35.所述c步骤中(y
0.6
gd
0.4
)tao4和tac的粒径在45~105
µ
m，球形率》95%，流动性为30~105s/50g；所述(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层的大气等离子喷涂工艺参数为：喷涂电压70~78v，电流545~630a，氩气流量20~25l/min，氢气流量4~6l/min，送粉率30~40g/min，喷涂距离80~100mm；所述tac涂层的大气等离子喷涂工艺参数为：喷涂电压75~80v，电流620~650a，氩气流量20~30l/min，氢气流量6~8l/min，送粉率30~40g/min，喷涂距离80~100mm。
36.所述抗一种富氧熔炼顶吹喷枪耐高温抗腐蚀涂层及其制备方法，其特征在于所述e步骤中是在空气气氛中烘干，烘干时间＞10 h。
37.实施例1s100：用丙酮除去离心机工作基体表面的污渍，然后再用粒径40
µ
m的刚玉砂进行表面喷砂处理。
38.s200：接着用超音速火焰喷涂(hvof)工艺在预处理后的金属基体表面喷涂一层厚度约100
µ
m的nicocraly粘结层，其中超音速火焰喷涂(hvof)的工艺参数为：氧气压强1.3mpa，氢气压强1.5mpa，送粉气压强1.4mpa，喷涂距离260mm。
39.s300：采用大气等离子喷涂工艺在粘结层上喷涂一层厚度约150
µ
m的掺杂改性稀土钽酸盐(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层，其中大气等离子喷涂的工艺参数为：喷涂电压70v，电流630a，氩气流量25l/min，氢气流量6l/min，送粉率40g/min，喷涂距离100mm。然后采用大气等离子喷涂工艺在粘结层上喷涂一层厚度约100
µ
m的tac涂层，大气等离子喷涂工艺参数为：喷涂电压80v，电流650a，氩气流量30l/min，氢气流量8l/min，送粉率40g/min，喷涂距离100mm。
40.s400：聚硅氮烷树脂、碳化硼、氮化硅以及氮化硼按质量比5:1:1:1混合，利用搅拌机搅拌3小时获得近似稠状的胶体，将其刷涂在耐高温抗腐蚀涂层表面，厚度约为10
µ
m，然后在500℃的烘箱中保温10小时固化。通过以上制备的粘结层、耐高温抗腐蚀涂层和封孔层总厚度为360
µ
m。
41.如图1(a)所示，掺杂改性稀土钽酸盐(y
0.6
gd
0.4
)tao4的热膨胀系数在1200℃时为10.5
×
10-6
k-1
，其与粘结层nicocraly（13
×
10-6
k-1
）的热膨胀系数接近，同时也与tac（6.3
×
10-6
k-1
）的热膨胀系数接近，因此先在粘结层上喷涂(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层，再喷涂tac涂层，可有效避免热失配导致的涂层剥落失效。如图1(b)所示，(y
0.6
gd
0.4
)tao4在800℃时具有较低的热导率（约为1.52w
·
m-1
·
k-1
），表明(y
0.6
gd
0.4
)tao4具有较高的热绝缘性能。如图1(c)所示，(y
0.6
gd
0.4
)tao4在800℃时具有较低的氧离子电导率（约为2.8
×
10-5s·
cm-1
），表明(y
0.6
gd
0.4
)tao4具有优异的阻氧性能，抑制不锈钢喷枪的氧化速率，提高其服役寿命。将制备有粘结层、耐高温抗腐蚀涂层和封孔层的喷枪置于艾萨炉中5小时后，取喷枪管的顶端涂层进行xrd表征，如图2所示，从图2中可以看出，基本没有氧化物的成分，只有一些ni3fe夹渣。从图3可以发现，粘结层没有发生明显的氧化，进一步通过能谱分析，没有测试到熔渣的成分，表明陶瓷层与熔渣并没有发生明显反应扩散行为，涂层系统具有较好的耐高温抗熔渣腐蚀性能和抗氧化性能。
42.对比例1与实施例1的区别在于不做封孔层，将其置于艾萨炉中5小时后，如图4所示，相对于实施例1，涂粘结层氧化严重，表明封孔层阻碍了气体的渗透，进一步通过能谱分析，测试到涂层中含有铜的成分，表明熔渣通过气孔或裂纹渗透至涂层内部。
43.对比例2与实施例1的区别在于没有tac涂层，将其置于艾萨炉中5小时后，如图5所示，相对于实施例1，粘结层氧化不明显。进一步通过能谱分析，测试到涂层中含有铜的成分，表明熔渣通过封孔层反应扩散至涂层表面。
44.对比例3与实施例1的区别在于没有(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层，将其置于艾萨炉中5小时后，如图6所示，相对于实施例1，粘结层发生部分氧化，进一步通过能谱分析，测试到涂层中含有铜的成分，表明熔渣通过于封孔层反应扩散至涂层表面。
45.实施例2s100：用丙酮除去离心机工作基体表面的污渍，然后再用粒径40
µ
m的刚玉砂进行表面喷砂处理。
46.s200：接着用超音速火焰喷涂(hvof)工艺在预处理后的金属基体表面喷涂一层厚度约120
µ
m的nicocraly粘结层，其中超音速火焰喷涂(hvof)的工艺参数为：氧气压强0.6mpa，氢气压强0.9mpa，送粉气压强1.1mpa，喷涂距离220mm。
47.s300：采用大气等离子喷涂工艺在粘结层上喷涂一层厚度约100
µ
m的掺杂改性稀土钽酸盐(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层，其中大气等离子喷涂的工艺参数为：喷涂电压78v，电流545a，氩气流量20l/min，氢气流量4l/min，送粉率30g/min，喷涂距离80mm。然后采用大气等离子喷涂工艺在粘结层上喷涂一层厚度约150
µ
m的tac涂层，大气等离子喷涂工艺参数为：喷涂电压75v，电流620a，氩气流量20l/min，氢气流量6l/min，送粉率30g/min，喷涂距离
80mm。
48.s400：聚硅氮烷树脂、碳化硼、氮化硅以及氮化硼按质量比5:1:1:1混合，利用搅拌机搅拌3小时获得近似稠状的胶体，将其刷涂在耐高温抗腐蚀涂层表面，厚度约为20
µ
m，然后在500℃的烘箱中保温10小时固化。通过以上制备的粘结层、耐高温抗腐蚀涂层和封孔层总厚度为490
µ
m。
49.将实施例2制备得到的涂层系统置于艾萨炉中5小时后，发现涂层中没有铜的成分，表明陶瓷层与熔渣并没有发生明显反应扩散行为，同时，粘结层也并没有发明明显的氧化。
50.对比例4与实施例2的区别在于封孔层的厚度为5
µ
m，将其置于艾萨炉中5小时后，相对于实施例2，粘结层发生部分氧化，进一步通过能谱分析，测试到涂层中含有微量的铜成分，表明熔渣和气体透过封孔层扩散至涂层表面，因此封孔层的厚度应在10
µ
m以上。

技术特征：
1.一种富氧熔炼顶吹喷枪的耐高温抗腐蚀涂层，其特征在于，所述涂层包括设置于基体不锈钢喷枪上的粘结层，以及至下而上依次设置于所述粘结层上的耐高温抗腐蚀涂层和封孔层；所述粘结层的材料为ncoicraly；所述耐高温抗腐蚀涂层的材料为tac和掺杂改性的(y
0.6
gd
0.4
)tao4；所述封孔层的材料为聚硅氮烷树脂、无机填料碳化硼、氮化硅以及氮化硼的胶体。2.根据权利要求1所述的一种富氧熔炼顶吹喷枪的耐高温抗腐蚀涂层，其特征在于，所述耐高温抗腐蚀涂层包括(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层和tac涂层；所述耐高温抗腐蚀涂层中(y
0.6
gd
0.4
)tao
44
的厚度为100~150
µ
m，tac的厚度为100~150
µ
m，所述粘结层的厚度为100~120
µ
m，所述封孔层的厚度为10~20
µ
m，总厚度为310~460
µ
m。3.根据权利要求1或2所述的一种富氧熔炼顶吹喷枪的耐高温抗腐蚀涂层，其特征在于，所述粘结层采用超音速火焰喷涂nicocraly制备得到，所述耐高温抗腐蚀涂层采用大气等离子先在粘结层上喷涂(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层，再喷涂tac涂层制备得到；所述封孔层采用涂刷聚硅氮烷树脂和无机填料碳化硼，氮化硅以及氮化硼的胶体得到。4.一种富氧熔炼顶吹喷枪耐高温抗腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括：预处理、粘结层制备、耐高温抗腐蚀涂层制备、封孔层制备、烘干步骤；a、预处理：将不锈钢喷枪基体进行清洗和喷砂处理；b、粘结层制备：采用超音速火焰喷涂，在预处理后的不锈钢喷枪基体表面制备nicocraly粘结层；c、耐高温抗腐蚀涂层制备：采用大气等离子喷涂工艺在粘结层上分别先后制备(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层和tac涂层；d、封孔层制备：将聚硅氮烷树脂、碳化硼、氮化硅以及氮化硼，按质量比5:1:1:1混合，利用搅拌机搅拌3小时获得近似稠状的胶体，将其刷涂在耐高温抗腐蚀涂层表面；e、烘干：封孔层制备完成后，将其在500℃的烘箱中保温10小时固化。5.根据权利要求4所述一种富氧熔炼顶吹喷枪耐高温抗腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述b步骤中采用超音速火焰喷涂工艺在金属基体表面制备nicocraly粘结层，所述超音速火焰喷涂工艺的参数为：氧气压强0.6~1.3mpa，氢气压强0.9~1.5mpa，送粉气压强1.1~1.4mpa，喷涂距离220~260mm。6.于，采用超音速火焰喷涂的工艺参数为：氧气压强1.3mpa，氢气压强1.5mpa，送粉气压强1.4mpa，喷涂距离260mm。7.根据权利要求4所述一种富氧熔炼顶吹喷枪耐高温抗腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述c步骤中(y
0.6
gd
0.4
)tao4和tac的粒径在45~105
µ
m，球形率>95%，流动性为30~105s/50g；所述(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层的大气等离子喷涂工艺参数为：喷涂电压70~78v，电流545~630a，氩气流量20~25l/min，氢气流量4~6l/min，送粉率30~40g/min，喷涂距离80~100mm；所述tac涂层的大气等离子喷涂工艺参数为：喷涂电压75~80v，电流620~650a，氩气流量20~30l/min，氢气流量6~8l/min，送粉率30~40g/min，喷涂距离80~100mm。8.根据权利要求7所述一种富氧熔炼顶吹喷枪耐高温抗腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，采用大气等离子喷涂工艺在粘结层上喷涂一层厚度约150
µ
m的掺杂改性稀土钽酸盐
(y
0.6
gd
0.4
)tao4涂层，其中大气等离子喷涂的工艺参数为：喷涂电压70v，电流630a，氩气流量25l/min，氢气流量6l/min，送粉率40g/min，喷涂距离100mm；采用大气等离子喷涂工艺在粘结层上喷涂一层厚度约100
µ
m 的tac涂层，大气等离子喷涂工艺参数为：喷涂电压80v，电流650a，氩气流量30l/min，氢气流量8l/min，送粉率40g/min，喷涂距离100mm。9.根据权利要求4所述一种富氧熔炼顶吹喷枪耐高温抗腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述e步骤中是在空气气氛中烘干，烘干时间＞10 h。

技术总结
本发明公开了一种富氧熔炼顶吹喷枪的耐高温抗腐蚀涂层及其制备方法。所述涂层基体为不锈钢喷枪，粘结层材料为NiCoCrAlY，耐高温抗腐蚀涂层材料为TaC和掺杂改性稀土钽酸盐(Y


技术研发人员：李东波 荣菊 冯晶 张敏 杨渊 李超 桂荣 赵晓杨
受保护的技术使用者：云南铜业股份有限公司西南铜业分公司
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/7/28