一种搪瓷釉及得到的产品的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及一种搪瓷釉，一种钢板，一种涡轮机组件，一种燃气轮机系统，一种发 动机系统，一种热交换器装置。
【背景技术】
[0002] 搪瓷钢是一种将无机玻璃质材料通过熔融凝于基体钢板并与钢板牢固结合在一 起的复合材料。钢板表面的瓷釉料常用于防止钢板生锈，使钢板在受热时不会在表面生成 氧化层，同时用于防止钢板的腐蚀。其中抗鳞爆性能是衡量搪瓷钢搪瓷性能的重要指标。为 了提高钢板的抗鳞爆性能，改善钢板内部组织和提高钢板的质量是非常重要的。要防止鳞 爆，钢中必须含有足量的夹杂物、空穴或者析出物。夹杂物有利于提高抗鳞爆性能，原因在 于在夹杂物周围存在微小空洞，这些微小空洞起着捕捉氢的作用，成为氢陷阱。但是夹杂物 会损害钢板的成形性能和力学性能，不同类型的夹杂物以及不同尺寸分布的夹杂物的影响 也不尽相同，因此，对于夹杂物的特性要有所选择。
[0003] 针对上述问题，申请人进行一系列研宄从而开发出多种新钢种，然而，针对不同钢 种来说，覆盖于表面的搪瓷釉也是不同的，针对高温强腐蚀的环境，申请人提供了一种用于 在搪瓷钢表面使用的搪瓷釉，可保证板材具有良好的耐高温性能，解决了现有产品搪瓷钢 耐高温性能不足的问题。
【发明内容】
[0004] 本申请提供一种搪瓷釉，其由基料和强化颗粒组成。其中基料采为高熔点物质代 替常规技术中的低溶点物质以提高成品釉层的高温稳定性。
[0005] 其中基料包括二氧化娃、氧化错、三氧化二铝、氧化妈、氧化镍和二氧化钛中的一 种或多种。其中强化颗粒包括氧化锆颗粒。
[0006] 本申请的优选方案为：搪瓷釉由基料和强化颗粒组成，基料由二氧化硅 50_70wt%、氧化错10_20wt%、三氧化二错5-10wt%、氧化妈5-10wt%、氧化镍l_5wt%、二氧化 钛l-5wt%组成，并且上述各成份质量份数之和为lOOwt%。强化颗粒为氧化锆颗粒，强化颗 粒用量为基料重量份的10_20wt%。
[0007] 进一步的优选方案为：基料由二氧化硅60_70wt%、氧化锆15_20wt%、三氧化二铝 5-7wt%、氧化f^jS-lOwt%、氧化镍l-2wt%、二氧化钛l-2wt%组成，上述各成份质量份数之和 为 100wt%。
[0008] 强化颗粒的进一步优选方案为其用量为基料重量份的10_15wt%。
[0009] 而对于氧化锆颗粒的选择，最好选用的氧化锆为纳米颗粒，并且纳米颗粒尺寸的 最大尺寸范围不超过500nm，其中粒径范围在100-500nm的颗粒约占10-20%，粒径范围在 50-100nm的颗粒约占30-70%，粒径范围在20-50nm的颗粒约占10-20%，并且三种粒径范围 的颗粒之和为100%。
[0010] 本申请还提供一种瓷釉的制备方法，具体过程如下：1)按要求的配比进行配料， 然后进行熔料。熔炼工艺为匀速加热，升温速度为10-50°C /分，升温至1500-1700°C时，优 选1550°C，然后保温1-2小时，冷水淬得到搪瓷釉基料；2)将得到的搪瓷釉基料球磨得到微 粉，然后与氧化锆颗粒混合，以乙醇为分散剂，搅拌得悬浮液；3)使用中高压喷涂工艺将所 得悬浮液喷于板材表面，得到胚料，然后经950-1KKTC烧结5-20小时，自然冷却得成品。
[0011] 其中步骤2)对基料球磨时将其磨至粒径小于10 ym即可。
[0012] 而对于搪瓷釉所施用的板材，优选用双面搪瓷板，且其板材化学成份为：C : 0. 02-0. 05%,N ：0. 012-0. 015%, S ：0. 01-0. 05%, P 0. 045%, Si 0. 04%, W ^ 0. 025%, Mn ： 0. 05-1. 3%，A1 :0. 01-0. 05%，Ti :0. 01-0. 05%，RE :0. 05-0. 2%，余量为 Fe 和不可避免的杂质， 以上均为重量百分比。
[0013] 其中RE指稀土金属，在本申请中可单独使用金属镧，也可以单独使用金属铈，也 可以使用由金属镧和金属铈以1 :1组成的混合稀土。
[0014] 上述板材的力学性能为：屈服极限为350-480MPa，抗拉强度为300-500MPa，延伸 率为25-50%，杯突深度大于等于6mm。
[0015] 通过在生产过程中对板材中W含量的精确控制，并且使其含量与其余元素之间的 关系可获得板材的最优性能，其中关系式可用下式示出：W=(C+0.98N+0.5S)/2-Ti。而由于 实际生产过程中各元素含量的测量不可避免地存在误差，因此上式的误差范围控制在± 1% 以内是允许的，本领域技术人员可以明了误差存在的合理性。而对于上述运算式的理论角 度来说，可以推测是元素W和各元素之间的比例能够达到其作为捕集氢的位点的空隙，从 而使其具有高捕氢能力的状态，从而易于与氢发生反应并将其吸收。上式所列的方案为本 申请热轧钢板的最优选技术方案。
[0016] 进一步地，可通过热轧、乳后快冷、卷取的步骤来制备上述板材。
[0017] 其中热轧开轧温度为1100-1300 °C，终轧温度为800-900 °C，累计压下量为 50%-90%〇
[0018] 其中轧后快冷采用快速冷却，例如层流冷却，冷却速度为25-40°C /s，卷取温度为 600-650°C，最终板材厚度为15-25mm。
[0019] 另外，对于热轧的工艺参数具体如下：第一阶段热轧温度为1200±50°C，压下 量为15-25%;第二阶段热轧温度为1100±50°C，压下量为10-20%;第三阶段热轧温度为 1000±30°C，压下量为10-20%，第四阶段热轧温度为850± 10°C，压下量为5-15%;累计压下 量控制在50-90%区间范围以内。另外，上述每一阶段的板材压下量均是以原始坯料板材厚 度作为基础计算。
[0020] 将制得的搪瓷釉喷涂于上述钢板上，并采用900°C热侵蚀实验对基体进行测试，板 材无剥离物产生，搪瓷釉与板材结合性良好，经高温熔融盐热腐蚀测试后试样无失重，样品 增重在 〇? 24-0. 27mg/cm2之间。
[0021] 本申请还提供一种使用上述钢板的涡轮机组件。
[0022] 本申请还提供一种使用上述钢板的燃气轮机系统。
[0023] 本申请还提供一种使用上述钢板的发动机系统。
[0024] 本申请还提供一种使用上述钢板的热交换器装置。
[0025]本申请的有益效果：（1)瓷釉所使用的基料全部由高熔点物质组成，从而提高了 搪瓷层的高温稳定性，使釉层在高温热腐蚀环境下可以对板材发挥良好的保护作用；（2) 釉层制备工艺简单，使用寿命长，具有良好的应用前景；（3)采用小粒径的氧化锆强化颗粒 可以进一步增加釉层耐蚀性，并相对于使用刚玉材料减少了烧结时间，减少了能耗；（4)喷 涂瓷釉的钢板具有良好的表面特性，结构致密，无明显微观缺陷。
[0026] 该方法得到的覆有釉层的搪瓷钢可用于各种苛刻的高温环境，例如燃气轮机系 统，发动机系统，飞行器热交换器装置，航天、航空热交换器，涡轮机组件等领域。
【具体实施方式】
[0027] (1)制备热轧钢板：下表中实施例1-6为示例的热轧钢板，对比例7-9为未添加钨 和稀土元素的热轧钢板。
[0028] 表1热轧板材成分表(单位：wt%)。
【主权项】
1. 一种搪瓷釉，由基料和强化颗粒组成，基料包括二氧化硅、氧化锆、三氧化二铝、氧化 钙、氧化镍和二氧化钛中的一种或多种，其中强化颗粒包括氧化锆颗粒。
2. -种权利要求1所述的搪瓷釉的制备方法，其包括如下步骤：1)按要求的配比进行 配料，然后进行熔料，熔炼工艺为匀速加热，升温速度为10-50°C/分，升温至1500-1700°C， 然后保温1-2小时，冷水淬得到搪瓷釉基料；2)将得到的搪瓷釉基料球磨得到微粉，然后与 氧化锆颗粒混合，以乙醇为分散剂，搅拌得悬浮液；3)使用中高压喷涂工艺将所得悬浮液 喷于板材表面，得到胚料，然后经950-1100°C烧结5-20小时，自然冷却得成品。
3. -种表面喷涂有权利要求1所述的搪瓷釉的钢板。
4. 一种涡轮机组件，包括如权利要求3所述的钢板。
5. -种燃气轮机系统，包括如权利要求3所述的钢板。
6. -种发动机系统，包括如权利要求3所述的钢板。
7. -种热交换器装置，包括如权利要求3所述的钢板。
【专利摘要】一种搪瓷釉，由基料和强化颗粒组成，基料包括二氧化硅、氧化锆、三氧化二铝、氧化钙、氧化镍和二氧化钛中的一种或多种，其中强化颗粒包括氧化锆颗粒。一种喷涂搪瓷釉的板材，其可以广泛用于各种苛刻的高温环境，例如燃气轮机系统，发动机系统，飞行器热交换器装置，航天、航空热交换器，涡轮机组件等领域。
【IPC分类】C22C38-14, C22C38-60, C03C8-00
【公开号】CN104788021
【申请号】CN201510110805
【发明人】李宏亮
【申请人】李宏亮
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年3月14日