专利名称：锅炉构造用蠕墨铸铁复合材料的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是常压热水锅炉构造用材料的改进技术，尤其涉及的是锅炉受热面构造材料的结构改进技术。
背景技术：
钢材、普通灰口铸铁是锅炉制造最直接选用的两种材料。由于上述两种制造材料自身特性优、缺点各不相同，也导致现有锅炉产品在工作性能方面和工作运行方面都存在难以克服的技术缺陷1、钢材导热性能好，但产生水垢后，锅炉的热效率会明显降低，严重结垢还会造成爆管、爆胆，致使锅炉报废；另外，钢材耐热腐蚀性能较差，如钢质锅炉烟气尾端结露腐蚀就大大限制了锅炉热效率的有效提高。
2、灰口铸铁耐热腐蚀性优良、热导率高，但由于其具有的片状石墨组织，相当于在材料中存在大量裂缝，就大大降低了基体有效承载能力，而且应力作用集中于片状石墨端部，在承受拉伸或者冲击时易造成材料破坏，所以其抗拉强度、塑性、韧性和疲劳强度、致密度和气密性远低于钢质材料。另外，灰口铸铁在400℃以上温度范围反复加热中，组织中石墨渗出和铁氧化作用导致铸铁生长，该现象严重破坏了铸铁的机械力学性能，甚至锅炉材料产生翘曲及龟裂，锅炉会因此而报废。
作为锅炉构造材料，由于受热部件长期处于高温恶劣的工作环境中，尤其是炉胆部件，它的介质侧面处于换热介质循环冷却环境，其炉膛侧面处于燃烧炙热环境，这种工作环境对构造材料的侵蚀破坏是相当严重的，因而除了在锅炉构造材料的材质选用上是锅炉产品设计的一重要技术问题之外，如何设计材质表面高温防护更是锅炉行业亟待解决的技术难题。
实用新型内容由于钢材、灰口铸铁存在不同方面的材质缺陷，导致锅炉产品在力学性能、耐腐蚀性、热疲劳等关键性能方面受制于材料性能，为了适应锅炉制造使用、提高锅炉构造材料的材质性能，同时解决材料的高温防护技术问题，本实用新型提供了一种锅炉构造用蠕墨铸铁复合材料的技术方案，本技术方案的主要技术内容是本锅炉构造用蠕墨铸铁复合材料是以蠕墨铸铁为基体层，其一侧表面喷涂添加有改性水玻璃粘结剂和天然桃胶粘结剂的水基锆英粉导热陶瓷涂料层，烧结后构成基体层的陶瓷表面层。
在上述的整体技术方案中，为进一步增强对蠕墨铸铁基体层的抗氧化保护，在基体层与陶瓷表面层之间，设有在基体层铸型过程中、其外型铸型表面涂敷添加有用于最终形成合金氧化层的合金成份的醇基石墨锆英粉涂料，浇注高温的冷却过程中在基体层表面形成的合金氧化层。
在铸铁家族中，蠕墨铸铁中的蠕虫状石墨组织，使得其材质的抗拉强度、弯曲疲劳强度、塑性和冲击韧性接近于球墨铸铁，又由于蠕虫状石墨三维结构的分枝相连，使其热导率、吸震性、铸造性能和切削加工性能接近于灰口铸铁；而且蠕墨铸铁蠕化处理时，是在炉前加入稀上镁硅铁和Ai、Ti等反石墨球化的干扰而形成的，Si、Al、Ti元素使铸铁在高温下其表面形成了一层稳定而致密的、耐高温可达1800-2400℃的氧化膜，能够保护内部组织不被氧化，所以蠕墨铸铁具有良好的耐热腐蚀性能、致密性、气密性、壁厚敏感性小的特点。由于蠕墨铸铁具有如此理想的综合性能，因而如果将蠕墨铸铁应用于锅炉建造上，就可克服因钢材和灰口铸铁的材质缺陷而导致锅炉性能低下的技术不足。另外，在蠕墨铸铁基体层受热表面制有抗氧化保护的合金氧化层、复合高导热陶瓷材料层，构成了具有成分梯度的金属基或碳基复合层体结构，使本锅炉制造材料既具有良好的抗氧化性能，又具有极高的耐腐蚀性能、高辐射吸收率的金属防护层，从而解决了金属高温防护的国际性问题。由于本实用新型提供的锅炉构造材料在强度、塑韧性、热导率、耐腐蚀、吸热性、热效率等性能方面均有提高，特别是其耐热疲劳强度性能更是大幅度提高，从根本上解决了灰口铸铁炉的爆片问题，因而为锅炉综合性能的全面提高创造了极为有利的设计空间。
附图为本实用新型的锅炉构造用蠕墨铸铁复合材料的层面结构图。
具体实施方式
本实用新型的锅炉构造用蠕墨铸铁复合材料是以蠕墨铸铁为基体层1，在本实施例中，蠕墨铸铁选用的是RuT300蠕墨铸铁材料，为了进一步提高该基体层的抗氧化性能，在喷涂陶瓷材料层之间，即在蠕墨铸铁铸型过程中，在其外型铸型表面涂敷有含有合金成份的醇基石墨锆英粉涂料，其添加的合金成份为铬、钛、锆金属元素粉末或者是这些金属元素的氧化物、铝粉、镁粉，在基体层1浇注成型的高温冷却过程中，其合金成份渗入基体层金属表面，使基体层1铸件表面合金化，从而构成了基体层1的合金氧化层3。其后，再喷涂导热陶瓷涂料，该导热陶瓷涂料为添加改性水玻璃粘结剂和天然桃胶粘结剂的水基锆英粉陶瓷涂料，所述的粘结剂中，占质量百分比改性水玻璃用量为5-8％，天然桃胶用量为3％，其余以水为载体制成，高温浇结方法烧结后在蠕墨铸铁的受热表面形成陶瓷防护表面层2。导热陶瓷涂料中的水玻璃粘结剂具有优良的金属表面吸附性能、天然桃胶烧结后形成表面瓷釉，在锅炉运行中能够保证该陶瓷表面层2不容易剥落，粘结性能非常稳定。
权利要求1.一种锅炉构造用蠕墨铸铁复合材料，其特征在于该复合材料是以蠕墨铸铁为基体层(1)，其一侧表面喷涂添加有改性水玻璃粘结剂和天然桃胶粘结剂的水基锆英粉导热陶瓷涂料层，烧结后构成基体层(1)的陶瓷表面层(2)。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于在基体层(1)与陶瓷表面层(2)之间设有在基体层铸型过程中、其外型铸型表面涂敷添加有用于最终形成合金氧化层的合金成份的醇基石墨锆英粉涂料，浇注高温的冷却过程中在基体层表面形成的合金氧化层(3)。
专利摘要本实用新型涉及的一种锅炉构造用蠕墨铸铁复合材料。由于以钢材、灰口铸铁构造的锅炉在关键产品性能均受制于材质缺陷而导致锅炉性能低下，特别是金属表面高温防护技术尚处于研究阶段。为解决以上的技术问题，本实用新型提出了以蠕墨铸铁为基体层，在其一表面制有抗氧化合金氧化层和陶瓷表面防护层，构成了功能梯度复合材料，该材料具有优良的耐热腐蚀性能、抗热疲劳、致密性、气密性、壁厚敏感性小、高辐射吸收率的特点，可大大提高所制造锅炉的可靠运行性能和使用寿命，为锅炉热效率的提高创造了条件。
文档编号B32B15/04GK2692499SQ200420030850
公开日2005年4月13日 申请日期2004年3月19日 优先权日2004年3月19日
发明者徐成林 申请人:徐成林