一种用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料及其制备方法与流程

本发明涉及涂层材料技术领域，尤其涉及一种用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料及其制备方法。

背景技术：

现代社会对电能的依赖越来越严重，因此人们对电厂的安全运行重视程度越来越高。电厂的锅炉“四管”安全性也备受关注，所谓的电厂锅炉“四管”是指锅炉中过热器、水冷壁、省煤器和再热器，保证电厂锅炉正常工作的主要方面是防止锅炉“四管”泄漏，由于锅炉“四管”覆盖了电厂锅炉的全部受热和受压面，而且也是锅炉工作的核心部位，在工作时它们内部承受着工质的巨大压力和一些化学成分的作用，外部承受着煤燃烧的高温、侵蚀和磨损的环境，同时忍受着水蒸气与火之间进行的内外作用，是锅炉所有部件中最重要和最易损坏的部位，所以很容易发生失效和泄漏问题。根据历年的不完全统计，其结果显示锅炉“四管”爆漏占火力发电机组各类非计划停运原因之首。锅炉在运行过程中，一旦发生“四管”爆漏，势必增加非计划停运损失，增大检修工作量，有时还可能酿成事故，严重影响火力发电厂安全、经济运行。

爆漏最常发生的区域为锅炉的水冷壁，造成爆漏的主要原因为磨损和腐蚀。磨损主要为未燃净的煤粉颗粒物以及燃净的粉煤灰长期对水冷壁管冲刷导致其减薄甚至爆裂。锅炉内部的腐蚀情况较为复杂，总体来说为硫化物为主的酸性气氛腐蚀和还原性气氛腐蚀。

目前，耐磨防腐涂层按成膜物质可主要分为有机涂层和无机涂层。有机涂层主要通过添加较大颗粒的耐磨骨料的方式提升有机涂层的耐磨性能，如专利cn105400372b，就是应用该技术方法制备的耐磨涂层，但其应用锅炉四管时，其耐热性能成为最大的障碍；而专利cn108384380a中虽无添加大颗粒耐磨骨料，其通过使用硬度较高的聚硅氧烷(专利中甲基三甲氧基硅烷熟化后即为聚硅氧烷)树脂作为粘结剂，从而达到涂层的高耐磨性能。而针对锅炉“四管”，尤其是锅炉水冷壁管的高温腐蚀和冲蚀磨损的防护和修补措施主要是采用热喷涂制备常规粗晶涂层，如fealcr涂层和cr2c3-nicr涂层等。但粗晶涂层在兼顾硬度(即耐磨性)和断裂韧性(即附着力)方面存在着难以克服的矛盾——合金涂层的硬度提高往往意味着断裂韧性的降低，从而造成涂层脆性增加、结合强度下降，在随后的使用过程中易发生硬质相脱落和涂层开裂等现象，严重降低其使用性能，另外热喷涂合金涂层的多孔性，也会严重影响防腐蚀性，因涂层下的腐蚀蔓延导致涂层脱落，失去防腐防磨效果，正如专利cn105543765b所揭示的，必须封孔才可，但该专利也是采用有机组份为成膜物质，耐热性能不足，影响其使用。

纳米陶瓷涂层的出现则有望很好地解决这一矛盾。只要喷涂工艺参数设置合理，制备的纳米陶瓷涂层比粗晶涂层具有更加优异的综合性能，可广泛应用于工业生产部门，如航空航天业、电站锅炉管道以及各种油气管道等，在实际生产中具有十分诱人的前景。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料及其制备方法，旨在解决现有的热喷涂合金涂层材料耐磨性较差和附着力偏弱的问题。该涂层材料不仅具有极高的硬度，优良的耐颗粒物冲蚀磨损性能，并且对金属基材具有良好的粘结附着力。另外，该涂层材料的施工方法简便快速，能够大幅度的降低工程造价。本发明还提供一种用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料的制备方法，制备方法简单，便于推广应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于锅炉四管的耐高温抗磨损涂层材料，按质量百分比计，包括组分：

所述的耐高温粘结剂含量为20～50％，优选为30～50％。若耐高温粘结剂含量小于20％时，涂料配方的调整有两种方案：一、同比适当减少纳米材料和耐磨骨料的用量，不足部分用分散介质替代，这会造成涂料的固体份过低，涂料的粘度与水相差无几，施工时会形成严重的流挂现象，亦可添加增稠剂使涂料的粘度适合施工，但由于涂料的固体份过低，要达到要求的涂层厚度，必须多道施工，会使工程量的大大增加，造成浪费；二、纳米材料和耐火骨料的用量仍然维持合理范围，则由于成膜物质的含量太少，相较而言涂料的pvc(颜料体积浓度)偏高，容易造成涂层出现粉化现象，无法有效的形成连续的涂膜，另外涂层对基材的黏附能力也变弱，易于基材表面脱落，也就失去了涂层的耐磨功能。若耐高温粘结剂含量大于50％时，则由于粘结剂的量偏多，起耐磨作用的纳米材料及耐火骨料的量相应的减少，涂层的耐磨性能相应的降低，所以耐高温粘结剂的加入量为20～50％为宜，优选为30～50％。

其中，所述的高温粘结剂为磷酸二氢盐、碱金属硅酸盐、硅溶胶、铝溶胶、锆溶胶、钛溶胶及低熔点玻璃粉中的至少一种。

进一步地，所述的磷酸二氢盐为磷酸二氢铝、磷酸二氢镁及磷酸二氢锌中的至少一种。

进一步地，所述的碱金属硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾及硅酸锂中的至少一种。

进一步地，所述的硅酸钠、硅酸钾及硅酸锂的模数(二氧化硅与碱金属氧化物的物质的量的比例)均为2～6。

进一步地，所述的硅溶胶、铝溶胶、锆溶胶、钛溶胶的固含量为20wt％～50wt％进一步地，所述的硅溶胶、铝溶胶、锆溶胶、钛溶胶的溶胶粒子的粒径为5nm～500nm。

所述的纳米材料含量为1～40％，优选10～40％。纳米材料和耐火骨料的搭配使用不但可以提升涂层的耐磨性能，尤其是纳米材料的引入会明显提升涂层的防腐蚀性能。若纳米材料含量小于1％时，涂层的致密性能将无法得到有效的保证，亦即涂层无法有效阻挡腐蚀介质和氧气等进入涂层和基材界面，这会使涂层材料由于基材的腐蚀和氧化等从基材表面脱落，因此纳米材料的引入量不能太低；纳米材料含量大于40％时，由于纳米粉体的吸油量较一般的粉体要高很多，亦即涂料的pvc(颜料体积浓度)偏高，也就和上述的粘结剂的用量偏少的情况类似，涂膜易粉化，无法有效的形成连续的涂膜，另外涂层对基材的黏附能力也变弱，易于基材表面脱落，也就失去了涂层的耐磨及防腐功能。

其中，按耐高温抗磨损涂层材料的质量百分比计，所述纳米材料包括下述材料中的至少一种：

其中，所述纳米材料，其粒径尺寸为10nm～500nm。

进一步地，所述的纳米氧化铝为α型纳米氧化铝。

进一步地，所述的纳米氧化锆为钇稳定型的纳米氧化锆。

所述耐火骨料含量为5～30％，优选为10～25％。由于耐火骨料均为硬质的无机非金属氧化物，所以耐火骨料的用量直接影响着涂层的耐磨性能。另外，耐火骨料还可使涂层的耐热性能明显提升，以及通过级配方式可使涂层与金属基材具有良好的热匹配性。当耐火骨料的含量低于5％时，由于硬质端较少，涂层的耐磨性能下降不足；当耐火骨料的含量大于30％时，由于耐火骨料的颗粒较大，相应的涂层中孔隙会增多，腐蚀介质极易穿过涂层到达涂层与基材界面，从而腐蚀基材，导致涂层从基材表面脱落，失去防腐能力。

其中，按耐高温抗磨损涂层材料的质量百分比计，所述耐火骨料包括下述材料中的至少一种：

其中，所述耐火骨料，其粒径尺寸为5μm～100μm。

进一步地，所述的氧化镁为轻质氧化镁。

进一步地，所述的氧化钛为金红石型氧化钛。

进一步地，所述的氧化锆为钇稳定型的氧化锆。

本发明还提供一种用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料的制备方法，包括以下步骤：

将耐高温粘结剂(除溶胶外)、耐火骨料按比例加入到分散介质中，以线速度1～5m/s搅拌10～30min，得到第一混合物料；

将纳米材料分散浆和溶胶(或无溶胶)按比例加入至第一混合物料中，使用可控温高压均质分散机以温度4℃～80℃，压力150mpa～200mpa使涂料完全均质化，至粒度小于40μm后过滤出料，制得用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

其中，搅拌为常规的高速搅拌机，其分散原理为常压下剪切和碰撞，分散效率较低，往往无法完全打开团聚颗粒，且当搅拌速度过快时，浆料的温度会明显升高；可控温高压均质分散机采用高压使浆料通过狭缝，瞬间释放所产生的剪切、空穴、碰撞三种均质分散效应，同时控制温度，使已经分散的颗粒物不易再次团聚。另外，控制温度有利于粘结剂的稳定，众所周知，粘结剂磷酸二氢盐、碱金属硅酸盐和聚硅氧烷均通过获得能量(最为典型的为升高温度)而失去水分固化成膜，当温度较高时，粘结剂提前交联固化而形成颗粒物，无法再作为成膜物存在，所以需控制温度不能过高，即搅拌速度不宜过快。再者，普通的研磨设备对温度的控制最低也难以低于50℃，当温度高于50℃时会对粘结剂产生明显影响，故不宜采用普通的研磨设备如卧式砂磨机和篮式砂磨机等。

本发明还提供一种用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料的施工方法，包括以下步骤：

(1)将底材进行除油除锈处理，使之至少达到sa2.5级；

(2)施工环境控制在温度5℃～35℃，相对湿度0％～70％，风速不超过2m/s，并无大量灰尘等颗粒漂浮物，且保证底材温度高于露点温度3℃以上；

(3)采用空气喷涂，喷涂条件控制在进气压力0.3mpa～0.6mpa，喷枪距离被涂覆面20cm～30cm，此时，喷幅应该调整到30cm～40cm；

(4)喷涂时，使喷枪与被涂覆面呈45°～90°夹角，保持喷枪与被涂覆面的距离不变匀速喷涂至要求湿膜厚度；

(5)在上述施工环境中表干30min～1h之后，随炉升温至使用温度。

其中，底材的除油除锈保证涂层能够很好的粘附在底材上，该涂层的材料的附着方式为反应型附着，最终形成粘结剂p-o-m金属底材或粘结剂si-o-m金属底材的黏附结构，如果表面不确保处理至sa2.5级，粘结剂无法与基材充分的反应，随之附着力减弱。

当环境温度较低甚至低于0℃或相对湿度高于70％时，涂层无法表干或表干极为缓慢，也就难以形成涂膜。当底材温度低于露点温度3℃以下时，底材可能会结露，在底材表面上形成水膜，影响涂层材料与底材之间的接触，因此涂膜将会失去附着。大量的灰尘会造成涂层缩孔、开裂等漆膜弊病，使涂膜的防腐蚀性能大幅度降低，所以不得有大量的灰尘。施工环境中的风速要求不得高于2m/s，是由于当风速过高时，涂层材料会干喷，以致涂层材料无法成膜，或因表干速度过快，涂层材料无法完全润湿底材，涂层无附着。

施工中喷枪及喷涂条件的控制只为能够获得平整均匀的涂膜，且施工效率较高。施工完成后表干过程的控制亦是为使涂膜能够完全润湿底材且能够成连续膜。最后按锅炉升温曲线升温固化即可，一般而言，锅炉的升温曲线是相当的平缓的，对该涂层材料完全不会造成负面影响，需注意的是应用于其他设备或工件时，表干后的固化过程应当控制升温曲线，一般不得高于5℃/min。

相对于现有技术，本发明的用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料具有如下优点：

(1)极高的硬度，通过无机粘结剂、纳米材料及硬质的耐火骨料的协同作用，使涂层具备了极高的硬度，亦即优异的抗颗粒物冲蚀磨损性能。通过在传统涂层材料中引入纳米材料，使得涂层材料不仅具有极高的硬度，优良的耐颗粒物冲蚀磨损性能，并且对金属基材具有良好的粘结附着力。

(2)良好的黏附性能，无机粘结剂与金属基材的附着为反应型附着，固化后形成粘结剂r-o-m金属型和氢键型的混合附着方式，使涂层能够在高温下依旧牢固的黏附于基材表面。

(3)优秀的耐热性能，现有的耐磨涂层一般采用有机树脂作为粘结剂，并添加高硬度的颗粒来提升涂层的耐磨性能，与之相比，本发明的涂层中不存在有机物等耐热性能较低的组份，因此具备非常高且稳定的耐热性能。

(4)良好的防腐蚀性能，纳米材料的引入可非常好的填补耐火骨料之间的孔隙，屏蔽腐蚀介质的渗入，且所用的所有原材料均为惰性物质，很难与腐蚀介质发生反应，因此该涂层具有良好的防腐性能。

附图说明

图1为本发明用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料制备流程。

具体实施方式

本发明所提供的物质可以通过市售原料或传统化学转化方式合成。本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。

以下结合具体实施例，以具体揭示本发明的实质所在，但不能理解为对本发明可实施范围的任何限定，在不脱离该实质精神的基础上可以有不同的更改和修饰。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业和科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明的方法中。

实施例1：

原料配比：磷酸二氢铝粘结剂20.0g，纳米氧化铝20.0g，纳米氧化锆10.0g，耐火骨料碳化硅5.0g，水45.0g。

制备步骤：将高温粘结剂磷酸二氢铝、耐火骨料碳化硅按比例加入到部分分散介质水中，以线速度1m/s搅拌30min，得到第一混合物料；

将纳米材料纳米氧化铝、纳米氧化锆、剩余分散介质按比例加入至第一混合物料中，使用可控温高压均质分散机以温度4℃，压力150mpa使涂料完全均质化，至粒度小于40μm后过滤出料，制得用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂料性能：该涂料密度(25℃、常压)为1.5g/cm3，粘度(25℃、涂-4杯)15s，固含量为45％。

涂膜制备条件：

(1)将底材进行除油除锈处理，使之至少达到sa2.5级；

(2)施工环境控制在温度5℃，相对湿度0％，风速1m/s，无大量灰尘等颗粒漂浮物，且保证底材温度高于露点温度3℃以上；

(3)采用空气喷涂，喷涂条件控制在进气压力0.3mpa，喷枪距离被涂覆面20cm，此时，喷幅调整到30cm；

(4)喷涂时，使喷枪与被涂覆面呈45°夹角，保持喷枪与被涂覆面的距离不变匀速喷涂至要求湿膜厚度约150μm；

(5)在上述施工环境中表干30min之后，按2℃/min的升温速度从常温升温到300℃并保温2h，干膜厚度约100μm，即得到用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂膜性能：空气喷涂制成涂膜，测得该涂膜耐磨性为9.2l/μm；耐热1000℃1000h无开裂、剥落等异常现象；附着力(划格法)0级；550℃到常温空气热震9次，涂层完好；550℃至常温水热震9次，涂层完好。

实施例2：

原料配比：磷酸二氢铝粘结剂20.0g，磷酸二氢锌粘结剂20.0g，纳米氧化锆5.0g，纳米三氧化二铬5.0g，耐火骨料氧化镁30.0g，水210.0g。

制备步骤：将高温粘结剂磷酸二氢铝和磷酸二氢锌、耐火骨料氧化镁按比例加入到部分分散介质水中，以线速度2m/s搅拌10min，得到第一混合物料；

将纳米材料纳米纳米氧化锆、纳米三氧化二铬、剩余分散介质按比例加入至第一混合物料中，使用可控温高压均质分散机以温度4℃，压力150mpa使涂料完全均质化，至粒度小于40μm后过滤出料，制得用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂料性能：该涂料密度(25℃、常压)为1.7g/cm3，粘度(25℃、涂-4杯)80s，固含量为70％。

涂膜制备条件：

(1)将底材进行除油除锈处理，使之至少达到sa2.5级；

(2)施工环境控制在温度10℃，相对湿度10％，风速0.5m/s，无大量灰尘等颗粒漂浮物，且保证底材温度高于露点温度3℃以上；

(3)采用空气喷涂，喷涂条件控制在进气压力0.4mpa，喷枪距离被涂覆面20cm，此时，喷幅调整到30cm；

(4)喷涂时，使喷枪与被涂覆面呈60°夹角，保持喷枪与被涂覆面的距离不变匀速喷涂至要求湿膜厚度约150μm；

(5)在上述施工环境中表干30min之后，按3℃/min的升温速度从常温升温到300℃并保温2h，干膜厚度约100μm，用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂膜性能：空气喷涂制成涂膜，测得该涂膜耐磨性为9.8l/μm；耐热1000℃1000h无开裂、剥落等异常现象；附着力(划格法)1级；550℃到常温空气热震10次，涂层完好；550℃至常温水热震10次，涂层完好。

实施例3：

原料配比：磷酸二氢铝粘结剂15.0g，磷酸二氢锌粘结剂15.0g，磷酸二氢镁粘结剂15.0g，纳米碳化硅40.0g，耐火骨料碳化钛和碳化硅各5.0g，水5.0g。

制备步骤：将高温粘结剂磷酸二氢铝、磷酸二氢锌和磷酸二氢镁、耐火骨料碳化钛和碳化硅按比例加入到部分分散介质水中，以线速度1m/s搅拌20min，得到第一混合物料；

将纳米材料纳米碳化硅、剩余分散介质按比例加入至第一混合物料中，使用可控温高压均质分散机以温度10℃，压力170mpa使涂料完全均质化，至粒度小于40μm后过滤出料，制得用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂料性能：该涂料密度(25℃、常压)为1.73g/cm3，粘度(25℃、涂-4杯)90s，固含量为72％。

涂膜制备条件：

(1)将底材进行除油除锈处理，使之至少达到sa2.5级；

(2)施工环境控制在温度15℃，相对湿度20％，风速1.5m/s，无大量灰尘等颗粒漂浮物，且保证底材温度高于露点温度3℃以上；

(3)采用空气喷涂，喷涂条件控制在进气压力0.5mpa，喷枪距离被涂覆面25cm，此时，喷幅调整到35cm；

(4)喷涂时，使喷枪与被涂覆面呈75°夹角，保持喷枪与被涂覆面的距离不变匀速喷涂至要求湿膜厚度约150μm；

(5)在上述施工环境中表干1h之后，按4℃/min的升温速度从常温升温到300℃并保温2h，干膜厚度约100μm，即得到用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂膜性能：空气喷涂制成涂膜，测得该涂膜耐磨性为9.8l/μm；耐热1000℃1000h无开裂、剥落等异常现象；附着力(划格法)1级；550℃到常温空气热震8次，涂层完好；550℃至常温水热震8次，涂层完好。

实施例4：

原料配比：碱金属硅酸盐粘结剂硅酸钾40.0g，钛溶胶粘结剂10.0g，纳米碳化硅10.0g，纳米氧化铝10.0g，耐火骨料氧化铬10.0g，水20.0g。

制备步骤：将高温粘结剂硅酸钾、耐火骨料氧化铬按比例加入到部分分散介质水中，以线速度5m/s搅拌20min，得到第一混合物料；

将纳米材料纳米氧化铝、纳米碳化硅、剩余分散介质按比例加入至第一混合物料中，使用可控温高压均质分散机以温度10℃，压力170mpa使涂料完全均质化，至粒度小于40μm后过滤出料，制得用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂料性能：该涂料密度(25℃、常压)为1.36g/cm3，粘度(25℃、涂-4杯)78s，固含量为49％。

涂膜制备条件：

(1)将底材进行除油除锈处理，使之至少达到sa2.5级；

(2)施工环境控制在温度20℃，相对湿度30％，风速2m/s，无大量灰尘等颗粒漂浮物，且保证底材温度高于露点温度3℃以上；

(3)采用空气喷涂，喷涂条件控制在进气压力0.6mpa，喷枪距离被涂覆面30cm，此时，喷幅调整到40cm；

(4)喷涂时，使喷枪与被涂覆面呈90°夹角，保持喷枪与被涂覆面的距离不变匀速喷涂至要求湿膜厚度约150μm；

(5)在上述施工环境中表干1h之后，按5℃/min的升温速度从常温升温到300℃并保温2h，干膜厚度约100μm，用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂膜性能：空气喷涂制成涂膜，测得该涂膜耐磨性为10.2l/μm；耐热1000℃1000h无开裂、剥落等异常现象；附着力(划格法)0级；550℃到常温空气热震9次，涂层完好；550℃至常温水热震9次，涂层完好。

实施例5：

原料配比：碱金属硅酸盐粘结剂硅酸钠和硅酸锂各15.0g，硅溶胶和铝溶胶粘结剂5.0g，纳米氧化铝5.0g，纳米三氧化二铬5.0g，耐火骨料氧化锆和氧化铬各15.0g，水20.0g。

制备步骤：将高温粘结剂硅酸钠和硅酸锂、耐火骨料氧化锆和氧化铬按比例加入到部分分散介质水中，以线速度4m/s搅拌20min，得到第一混合物料；

将纳米材料纳米氧化铝、纳米三氧化二铬、剩余分散介质按比例加入至第一混合物料中，使用可控温高压均质分散机以温度30℃，压力200mpa使涂料完全均质化，至粒度小于40μm后过滤出料，制得用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂料性能：该涂料密度(25℃、常压)为1.27g/cm3，粘度(25℃、涂-4杯)66s，固含量为55％。

涂膜制备条件：

(1)将底材进行除油除锈处理，使之至少达到sa2.5级；

(2)施工环境控制在温度20℃，相对湿度70％，风速2m/s，无大量灰尘等颗粒漂浮物，且保证底材温度高于露点温度3℃以上；

(3)采用空气喷涂，喷涂条件控制在进气压力0.4mpa，喷枪距离被涂覆面30cm，此时，喷幅调整到30cm；

(4)喷涂时，使喷枪与被涂覆面呈90°夹角，保持喷枪与被涂覆面的距离不变匀速喷涂至要求湿膜厚度约150μm；

(5)在上述施工环境中表干1h之后，按5℃/min的升温速度从常温升温到300℃并保温2h，干膜厚度约100μm，即得到用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂膜性能：空气喷涂制成涂膜，测得该涂膜耐磨性为10.6l/μm；耐热1000℃1000h无开裂、剥落等异常现象；附着力(划格法)0级；550℃到常温空气热震10次，涂层完好；550℃至常温水热震10次，涂层完好。

实施例6：

原料配比：磷酸盐粘结剂磷酸二氢镁20.0g，低熔点玻璃粉5.0g，纳米氧化铝5.0g，纳米氧化锆10.0g，耐火骨料氧化钛8.0g，氧化铬12.0g，水40.0g。

制备步骤：将高温粘结剂磷酸二氢镁、耐火骨料氧化钛和氧化铬按比例加入到部分分散介质水中，以线速度4m/s搅拌20min，得到第一混合物料；

将纳米材料纳米氧化铝、纳米氧化锆、剩余分散介质按比例加入至第一混合物料中，使用可控温高压均质分散机以温度10℃，压力200mpa使涂料完全均质化，至粒度小于40μm后过滤出料，制得用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂料性能：该涂料密度(25℃、常压)为1.43g/cm3，粘度(25℃、涂-4杯)35s，固含量为50％。

涂膜制备条件：

(1)将底材进行除油除锈处理，使之至少达到sa2.5级；

(2)施工环境控制在温度35℃，相对湿度70％，风速0.2m/s，无大量灰尘等颗粒漂浮物，且保证底材温度高于露点温度3℃以上；

(3)采用空气喷涂，喷涂条件控制在进气压力0.4mpa，喷枪距离被涂覆面25cm，此时，喷幅调整到40cm；

(4)喷涂时，使喷枪与被涂覆面呈45°夹角，保持喷枪与被涂覆面的距离不变匀速喷涂至要求湿膜厚度约150μm；

(5)在上述施工环境中表干45min之后，按1℃/min的升温速度从常温升温到300℃并保温2h，干膜厚度约80μm，即得到用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂膜性能：空气喷涂制成涂膜，测得该涂膜耐磨性为9.1l/μm；耐热1000℃1000h无开裂、剥落等异常现象；附着力(划格法)1级；550℃到常温空气热震9次，涂层完好；550℃至常温水热震9次，涂层完好。

实施例7：

原料配比：碱金属硅酸盐粘结剂硅酸锂40.0g，低熔点玻璃粉10.0g，纳米碳化硅3.0g，纳米三氧化二铬7.0g，耐火骨料氧化钛30.0g，水10.0g。

制备步骤：将高温粘结剂硅酸钾、耐火骨料氧化钛按比例加入到部分分散介质水中，以线速度5m/s搅拌10min，得到第一混合物料；

将纳米材料纳米碳化硅、纳米三氧化二铬、剩余分散介质按比例加入至第一混合物料中，使用可控温高压均质分散机以温度30℃，压力200mpa使涂料完全均质化，至粒度小于40μm后过滤出料，制得用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂料性能：该涂料密度(25℃、常压)为1.59g/cm3，粘度(25℃、涂-4杯)87s，固含量为66％。

涂膜制备条件：

(1)将底材进行除油除锈处理，使之至少达到sa2.5级；

(2)施工环境控制在温度30℃，相对湿度60％，风速2m/s，无大量灰尘等颗粒漂浮物，且保证底材温度高于露点温度3℃以上；

(3)采用空气喷涂，喷涂条件控制在进气压力0.5mpa，喷枪距离被涂覆面20cm，此时，喷幅调整到40cm；

(4)喷涂时，使喷枪与被涂覆面呈45°夹角，保持喷枪与被涂覆面的距离不变匀速喷涂至要求湿膜厚度约150μm；

(5)在上述施工环境中表干1h之后，按2℃/min的升温速度从常温升温到300℃并保温2h，干膜厚度约100μm，即得到用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂膜性能：空气喷涂制成涂膜，测得该涂膜耐磨性为9.5l/μm；耐热1000℃1000h无开裂、剥落等异常现象；附着力(划格法)1级；550℃到常温空气热震8次，涂层完好；550℃至常温水热震8次，涂层完好。

实施例8：

原料配比：磷酸盐粘结剂磷酸二氢锌30.0g，锆溶胶和钛溶胶各10.0g，纳米碳化硅20.0g，纳米氧化锆20.0g，耐火骨料氧化锆5.0g，水5.0g。

制备步骤：将高温粘结剂磷酸二氢锌、耐火骨料氧化锆按比例加入到部分分散介质水中，以线速度1m/s搅拌30min，得到第一混合物料；

将纳米材料纳米碳化硅、纳米氧化锆、剩余分散介质按比例加入至第一混合物料中，使用可控温高压均质分散机以温度25℃，压力150mpa使涂料完全均质化，至粒度小于40μm后过滤出料，制得用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂料性能：该涂料密度(25℃、常压)为1.48g/cm3，粘度(25℃、涂-4杯)92s，固含量为66％。

涂膜制备条件：

(1)将底材进行除油除锈处理，使之至少达到sa2.5级；

(2)施工环境控制在温度35℃，相对湿度50％，风速1m/s，无大量灰尘等颗粒漂浮物，且保证底材温度高于露点温度3℃以上；

(3)采用空气喷涂，喷涂条件控制在进气压力0.6mpa，喷枪距离被涂覆面25cm，此时，喷幅调整到40cm；

(4)喷涂时，使喷枪与被涂覆面呈60°夹角，保持喷枪与被涂覆面的距离不变匀速喷涂至要求湿膜厚度约150μm；

(5)在上述施工环境中表干20min之后，按4℃/min的升温速度从常温升温到300℃并保温2h，干膜厚度约100μm，即得到用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂膜性能：空气喷涂制成涂膜，测得该涂膜耐磨性为10.8l/μm；耐热1000℃1000h无开裂、剥落等异常现象；附着力(划格法)0级；550℃到常温空气热震10次，涂层完好；550℃至常温水热震10次，涂层完好。

实施例9：

原料配比：磷酸盐粘结剂磷酸二氢铝20.0g，锆溶胶10.0g，低熔点玻璃粉10.0g，纳米三氧化二铬1.0g，耐火骨料氧化锆20.0g，氧化镁10.0g，氧化钛10.0g，水19.0g。

制备步骤：将高温粘结剂磷酸二氢铝、低熔点玻璃粉、耐火骨料氧化锆、氧化镁、氧化钛按比例加入到部分分散介质水中，以线速度3m/s搅拌20min，得到第一混合物料；

将纳米材料纳米三氧化二铬、锆溶胶、剩余分散介质按比例加入至第一混合物料中，使用可控温高压均质分散机以温度25℃，压力200mpa使涂料完全均质化，至粒度小于40μm后过滤出料，制得用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂料性能：该涂料密度(25℃、常压)为1.72g/cm3，粘度(25℃、涂-4杯)28s，固含量为64％。

涂膜制备条件：

(1)将底材进行除油除锈处理，使之至少达到sa2.5级；

(2)施工环境控制在温度20℃，相对湿度40％，风速0.5m/s，无大量灰尘等颗粒漂浮物，且保证底材温度高于露点温度3℃以上；

(3)采用空气喷涂，喷涂条件控制在进气压力0.3mpa，喷枪距离被涂覆面25cm，此时，喷幅调整到30cm；

(4)喷涂时，使喷枪与被涂覆面呈90°夹角，保持喷枪与被涂覆面的距离不变匀速喷涂至要求湿膜厚度约150μm；

(5)在上述施工环境中表干20min之后，按1℃/min的升温速度从常温升温到300℃并保温2h，干膜厚度约90μm，即得到用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料

涂膜性能：空气喷涂制成涂膜，测得该涂膜耐磨性为9.9l/μm；耐热1000℃1000h无开裂、剥落等异常现象；附着力(划格法)1级；550℃到常温空气热震10次，涂层完好；550℃至常温水热震10次，涂层完好。

实施例10：

原料配比：碱金属硅酸盐粘结剂硅酸钾30.0g，铝溶胶20.0g，低熔点玻璃粉5.0g，纳米氧化锆15.0g，耐火骨料氧化铬30.0g，水0.0g。

制备步骤：将高温粘结剂硅酸钾、低熔点玻璃粉、耐火骨料氧化铬按比例加入到部分分散介质水中，以线速度4m/s搅拌30min，得到第一混合物料；

将纳米材料纳米氧化锆、铝溶胶、剩余分散介质按比例加入至第一混合物料中，使用可控温高压均质分散机以温度35℃，压力200mpa使涂料完全均质化，至粒度小于40μm后过滤出料，制得用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂膜制备条件：

(1)将底材进行除油除锈处理，使之至少达到sa2.5级；

(2)施工环境控制在温度30℃，相对湿度60％，风速1m/s，无大量灰尘等颗粒漂浮物，且保证底材温度高于露点温度3℃以上；

(3)采用空气喷涂，喷涂条件控制在进气压力0.5mpa，喷枪距离被涂覆面25cm，此时，喷幅调整到40cm；

(4)喷涂时，使喷枪与被涂覆面呈90°夹角，保持喷枪与被涂覆面的距离不变匀速喷涂至要求湿膜厚度约150μm；

(5)在上述施工环境中表干20min之后，按1℃/min的升温速度从常温升温到300℃并保温2h，干膜厚度约100μm，即得到用用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂料性能：该涂料密度(25℃、常压)为1.55g/cm3，粘度(25℃、涂-4杯)46s，固含量为68％。

涂膜性能：空气喷涂制成涂膜，测得该涂膜耐磨性为10.3l/μm；耐热1000℃1000h无开裂、剥落等异常现象；附着力(划格法)1级；550℃到常温空气热震10次，涂层完好；550℃至常温水热震10次，涂层完好。

以下结合具体对比例，以进一步具体揭示本发明的实质所在，但不能理解为对本发明可实施范围的任何限定。

对比例1：

不添加纳米材料，其余与实施例1完全相同，其中去掉的纳米材料的量用分散介质水替代。

原料配比：磷酸二氢铝粘结剂20.0g，耐火骨料碳化硅5.0g，水75.0g。

制备步骤：将高温粘结剂磷酸二氢铝、耐火骨料碳化硅按比例加入到分散介质水中，以线速度1m/s搅拌30min，再使用可控温高压均质分散机以温度4℃，压力150mpa使涂料完全均质化，至粒度小于40μm后过滤出料，制得用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂料性能：该涂料密度(25℃、常压)为1.12g/cm3，粘度(25℃、涂-4杯)12s，固含量为15％。

涂膜制备条件：

(1)将底材进行除油除锈处理，使之至少达到sa2.5级；

(2)施工环境控制在温度5℃，相对湿度0％，风速1m/s，无大量灰尘等颗粒漂浮物，且保证底材温度高于露点温度3℃以上；

(3)采用空气喷涂，喷涂条件控制在进气压力0.3mpa，喷枪距离被涂覆面20cm，此时，喷幅调整到30cm；

(4)喷涂时，使喷枪与被涂覆面呈45°夹角，保持喷枪与被涂覆面的距离不变匀速喷涂至要求湿膜厚度约150μm；

(5)在上述施工环境中表干30min之后，按2℃/min的升温速度从常温升温到300℃并保温2h，干膜厚度约100μm，即得到用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂膜性能：空气喷涂制成涂膜，测得该涂膜耐磨性为9.2l/μm；耐热1000℃1000h无开裂、剥落等异常现象；附着力(划格法)0级；550℃到常温空气热震6次，涂层脱落；550℃至常温水热震6次，涂层脱落。

对比例2：

不添加纳米材料，其余与实施例5完全相同，其中去掉的纳米材料的量用分散介质水替代。

原料配比：碱金属硅酸盐粘结剂硅酸钠和硅酸锂各15.0g，硅溶胶和铝溶胶粘结剂各5.0g，耐火骨料氧化锆和氧化铬各15.0g，水30.0g。

制备步骤：将高温粘结剂硅酸钠和硅酸锂、耐火骨料氧化锆和氧化铬按比例加入到分散介质水中，以线速度4m/s搅拌20min，再使用可控温高压均质分散机以温度30℃，压力200mpa使涂料完全均质化，至粒度小于40μm后过滤出料，制得用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂料性能：该涂料密度(25℃、常压)为1.23g/cm3，粘度(25℃、涂-4杯)24s，固含量为45％。

涂膜制备条件：

(1)将底材进行除油除锈处理，使之至少达到sa2.5级；

(2)施工环境控制在温度20℃，相对湿度70％，风速2m/s，无大量灰尘等颗粒漂浮物，且保证底材温度高于露点温度3℃以上；

(3)采用空气喷涂，喷涂条件控制在进气压力0.4mpa，喷枪距离被涂覆面30cm，此时，喷幅调整到30cm；

(4)喷涂时，使喷枪与被涂覆面呈90°夹角，保持喷枪与被涂覆面的距离不变匀速喷涂至要求湿膜厚度约150μm；

(5)在上述施工环境中表干1h之后，按5℃/min的升温速度从常温升温到300℃并保温2h，干膜厚度约100μm，即得到用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂膜性能：空气喷涂制成涂膜，测得该涂膜耐磨性为10.4l/μm；耐热1000℃900h无开裂、剥落等异常现象；附着力(划格法)1级；550℃到常温空气热震6次，涂层开裂脱落；550℃至常温水热震5次，涂层开裂脱落。

对比例3：

不添加耐火骨料，其余与实施例8完全相同，其中去掉的耐火骨料的量用分散介质水替代。

原料配比：磷酸盐粘结剂磷酸二氢锌30.0g，锆溶胶和钛溶胶各10.0g，纳米碳化硅20.0g，纳米氧化锆20.0g，水10.0g。

制备步骤：将高温粘结剂磷酸二氢锌按比例加入到部分分散介质水中，以线速度1m/s搅拌30min，得到第一混合物料；

将纳米材料纳米碳化硅、纳米氧化锆、剩余分散介质按比例加入至第一混合物料中，使用可控温高压均质分散机以温度25℃，压力150mpa使涂料完全均质化，至粒度小于40μm后过滤出料，制得用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂料性能：该涂料密度(25℃、常压)为1.42g/cm3，粘度(25℃、涂-4杯)86s，固含量为61％。

涂膜制备条件：

(1)将底材进行除油除锈处理，使之至少达到sa2.5级；

(2)施工环境控制在温度35℃，相对湿度50％，风速1m/s，无大量灰尘等颗粒漂浮物，且保证底材温度高于露点温度3℃以上；

(3)采用空气喷涂，喷涂条件控制在进气压力0.6mpa，喷枪距离被涂覆面25cm，此时，喷幅调整到40cm；

(4)喷涂时，使喷枪与被涂覆面呈60°夹角，保持喷枪与被涂覆面的距离不变匀速喷涂至要求湿膜厚度约150μm；

(5)在上述施工环境中表干20min之后，按4℃/min的升温速度从常温升温到300℃并保温2h，干膜厚度约100μm，即得到用于锅炉水冷壁的耐高温抗磨损涂层材料。

涂膜性能：空气喷涂制成涂膜，测得该涂膜耐磨性为8.1l/μm；耐热1000℃1000h无开裂、剥落等异常现象；附着力(划格法)1级；550℃到常温空气热震2次，涂层开裂脱落；550℃至常温水热震2次，涂层开裂脱落。

通过以上对比例和实施例的对比，可以明显看出，粘结剂用量及种类无论如何变化，由于所用的粘结剂均为具备极高热稳定性的材料，其耐热性能均无明显变化；当不添加纳米材料时涂层的防腐蚀性能明显下降，这是由于纳米材料的引入使涂层的致密性大幅度提升，涂层致密性的提升意味着涂层对腐蚀介质的屏蔽能力的提升，即涂层的防腐性能的提升，抗热震性能随之下降是因为不添加纳米材料时，涂层间的颗粒物失去级配，涂层与基材的热匹配性下降，因此抗热震随之下降；当不添加耐火骨料时，涂层的抗热震、耐磨性明显下降，这是因为耐火骨料是较大的硬质颗粒，不添加时涂层的硬度相应下降，耐磨性随着下降，相应地，涂层的致密性反之提升，热匹配性下降，热震性能减弱。总之，纳米材料、耐火骨料都具备某一方面的优势性能，通过它们之间的协同作用及完美的搭配，才可使涂层性能达到最优。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。