第一階段（2011年第四季度）

　　這一階段主要確定了氧化物陶瓷材料為A1₂0₃、SiO₂、Cr₂0_3，分析三種陶瓷材料粒徑對涂層結(jié)構(gòu)和性能影響，確定了陶瓷涂料體系；形成了陶瓷涂料設(shè)計及制備技術(shù)總體規(guī)范；全面開展了涂層腐蝕和磨蝕機理研究和性能測評試驗，形成專項性能分析報告，在陶瓷涂料體系的基礎(chǔ)上確定了涂料成分的最佳配比；完成了高溫腐蝕磨蝕模擬試驗機和納米溶膠陶瓷涂料制備成套設(shè)備設(shè)計與制造，如圖4、5所示。

　　同時在這個階段還申請了發(fā)明專利1項，申請了耐高溫腐蝕陶瓷涂層商標1項。設(shè)備研制成功后，實現(xiàn)了小規(guī)模生產(chǎn)，應(yīng)用面積達到1000m²。

　　第二階段（2012年第一季度）

　　在2011年第四季度研究確立的涂料體系和配方的基礎(chǔ)上，設(shè)計具有微孔熱應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)的陶瓷涂層，滿足在700℃的高溫腐蝕磨損工況下長期使用的陶瓷涂層；針對設(shè)計開發(fā)的陶瓷涂層，開展在實驗室模擬工況下耐高溫腐蝕和磨蝕的試驗研究，分析材料失效方式，調(diào)整涂料配方；開展了陶瓷涂層耐高溫腐蝕磨損試驗研究，形成了陶瓷涂層組織、性能評測報告，通過權(quán)威檢測機構(gòu)檢驗；開發(fā)更高效耐高溫腐蝕、磨損和硫酸露點腐蝕的陶瓷涂層，在之前工作的基礎(chǔ)上，形成不同使用工況下的系列陶瓷涂層產(chǎn)品，解決陶瓷低溫燒結(jié)技術(shù)難題；

圖4納米溶膠陶瓷涂料制各成套設(shè)備 圖5耐高溫腐蝕陶瓷涂層檢測設(shè)備

　　第三階段（2012年第二季度）

　　重點針對鋼鐵冶煉行業(yè)的電爐煙道、煉焦爐煙道、余熱鍋爐，電力行業(yè)的發(fā)電設(shè)備用鍋爐、余熱鍋爐，開展陶瓷涂層在實際工況下高溫腐蝕的現(xiàn)場掛片試驗；通過現(xiàn)場掛片試驗樣品分析，驗證陶瓷涂層的實際使用性能，并針對工程實際問題，提出解決方案；分析在應(yīng)用施工過程中可能遇到的問題，建立陶瓷涂層的施工與涂層質(zhì)量檢測標準；建立了耐高溫腐蝕陶瓷涂層的施工與涂層質(zhì)量檢測標準1項。

　　第四階段（2012年第三季度）

　　開展陶瓷涂層的硫酸露點腐蝕試驗研究，以考核陶瓷涂層低溫條件下的耐腐蝕性能，建立陶瓷涂層耐高溫腐蝕、磨蝕、硫酸露點腐蝕機理模型，形成研究報告；開展了陶瓷涂層在生物質(zhì)燃料工況下的高溫腐蝕現(xiàn)場掛片試驗，通過現(xiàn)場掛片試樣分析，形成分析報告；完成不同領(lǐng)域和不同使用工況下應(yīng)用的陶瓷涂層產(chǎn)品技術(shù)總結(jié)，形成規(guī)范產(chǎn)品；

　　第五階段（2012年第四季度）

　　實現(xiàn)耐高溫腐蝕陶瓷涂層的規(guī)模生產(chǎn)，全年生產(chǎn)能力達到36t,年產(chǎn)值達到1800萬元；對開發(fā)的耐高溫腐蝕陶瓷涂層進行推廣（圖6），在4家企業(yè)得到應(yīng)用，應(yīng)用面積超過5000m²；完成耐高溫腐蝕陶瓷涂層耐高溫腐蝕、磨蝕、硫酸露點腐蝕機理的研究，形成總體研究報告；匯總各分報告、檢測分析報告、技術(shù)規(guī)范、專利文件和企業(yè)標準等相關(guān)文件，開展課題的驗收鑒定工作。

　　圖6產(chǎn)品發(fā)布會上展示的耐高溫腐蝕陶瓷涂層

創(chuàng)新點

　　通過設(shè)計和控制陶瓷涂層的微孔，來實現(xiàn)對陶瓷涂層在高溫使用過程中帶來的涂層基體不同步的膨脹和收縮引起的應(yīng)力的釋放。通過添加低溫燒結(jié)粘結(jié)劑、實現(xiàn)氧化物、硫化物、氮化物在金屬板材上的低溫燒結(jié)并形成陶瓷涂層，為達到高致密度采用陶瓷粉料粒徑三至四級級配和添加金屬非金屬高溫氧化致密劑。

　　形成的涂層具有可控尺寸微孔的陶瓷涂層，能使鍋爐內(nèi)長期耐700℃的高溫磨蝕，并具有不結(jié)渣掛灰，提高冷凝管長期熱效率的功能。在鍋爐等高溫導(dǎo)熱部件的防護領(lǐng)域，在傳統(tǒng)的熱噴涂金屬涂層的應(yīng)用慣例中，引入了陶瓷涂層來進行防護，這是本項目的一個突出應(yīng)用創(chuàng)新點。

產(chǎn)品應(yīng)用

　　目前國內(nèi)主要是噴涂鎳基金屬涂層，或采用不銹鋼來解決余熱鍋爐腐蝕磨損問題，但使用效果不顯著，性價比不高。而我們研發(fā)的產(chǎn)品具有易現(xiàn)場施工、成本低、容易反復(fù)補涂、耐長時間高溫、耐磨蝕的優(yōu)勢，可在工業(yè)鍋爐耐磨防腐上占據(jù)技術(shù)優(yōu)勢和成本優(yōu)勢，具有其他技術(shù)不能比的競爭力。

陶瓷涂層與金屬涂層技術(shù)比較

　　（1）工藝技術(shù)。金屬涂層采用熱噴涂沉積金屬涂層，而陶瓷涂層采用冷噴涂隨爐升溫燒結(jié)；金屬涂層對基體表面處理質(zhì)量要求高于陶瓷涂層；金屬涂層熱噴涂金屬粉得率較低，為40%~60%。尤其是噴涂曲率半徑較小的曲面時其得率更低，金屬粉浪費較大；陶瓷涂層的施工效率高于金屬涂層；金屬涂層熱噴涂能耗高。

　　（2）性能比較。金屬涂層起始熱效率優(yōu)于陶瓷涂層，但隨著金屬涂層高溫腐蝕的發(fā)生，金屬涂層表面非金屬化，其熱效率開始下降，由于金屬涂層表面非金屬化產(chǎn)生物的熔點較低，易與煙氣流中的礦物顆粒發(fā)生礦化反應(yīng)，甚至形成玻璃體，導(dǎo)致嚴重粘灰、掛渣、結(jié)焦，從而降低熱交換效率；金屬涂層耐高溫磨蝕磨損性能低于陶瓷涂層。

　　（3）經(jīng)濟價值。金屬涂層的施工工藝成本遠高于陶瓷涂層。金屬涂層施工工藝成本約為500~1000元/m²，而陶瓷涂層的約為200~300元/ m²；0.3mm原金屬涂層Ni主基金屬粉成本約為：1200~1500元/ m²。0.15mm厚度的陶瓷涂層的材料成本約為500~600元/m²。

實際應(yīng)用

　　新型耐高溫磨蝕陶瓷涂層能提高設(shè)備運行的可靠性、安全性，延長設(shè)備的使用壽命。由于陶瓷涂層不易粘灰、掛渣、結(jié)焦使設(shè)備保持穩(wěn)定的熱交換效率，有利于促進企業(yè)用戶能源循環(huán)利用效率的提高，節(jié)支增收、節(jié)能降耗、節(jié)約鋼鐵資源，降低用戶企業(yè)維修工中的勞動強度，改善其工作環(huán)境。

　　新型耐高溫腐蝕陶瓷涂層在工業(yè)實用工具有不結(jié)渣積灰的功能，這是因為陶瓷不易腐蝕、隔絕了金屬與氧和腐蝕介質(zhì)的反應(yīng)，保護了金屬不易形成腐蝕層。提高了熱效率2%,實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的作用。具有很重要的工業(yè)應(yīng)用價值。

　　耐高溫磨蝕陶瓷涂層的目標市場為以下各種熱工設(shè)備的熱工部件提供高溫防腐耐磨防護工程施工、技術(shù)服務(wù)及設(shè)備增值管理服務(wù)。

　　（1）火力發(fā)電鍋爐、工業(yè)鍋爐。

　　（2）煤炭焦化余熱鍋爐。

　　（3）生物質(zhì)能燃料鍋爐。

　　（4）垃圾焚燒鍋爐。

　　（5）鋼鐵行業(yè)熱能源循環(huán)利用、節(jié)能減排設(shè)備。

　　（6）有色金屬冶煉余熱鍋爐。

　　（7）熱風(fēng)爐。

　　目前國內(nèi)主要是噴涂鎳基金屬涂層，或采用不銹鋼來解決余熱鍋爐腐蝕磨損問題，但使用效果不顯著，性價比不高。而我們研發(fā)的產(chǎn)品具有易現(xiàn)場施工、成本低、容易反復(fù)補涂、耐長時間高溫、耐磨蝕的優(yōu)勢，可在工業(yè)鍋爐耐磨防腐上占據(jù)技術(shù)優(yōu)勢和成本優(yōu)勢，具有其他技術(shù)不能比的競爭力。

　　陶瓷涂層對設(shè)備無任何負面作用。由于新型耐高溫腐蝕陶瓷涂層是一項很新的技術(shù)，我們在推廣過程中，往往出現(xiàn)進入應(yīng)用企業(yè)的門檻很高，要求有資質(zhì)、鑒定證書等。而企業(yè)早期又難以取得鑒定，因此新技術(shù)的應(yīng)用有一定接受的風(fēng)險。我們一方面為企業(yè)提供防腐涂層在鍋爐上的小試實驗，取得應(yīng)用效果后再進行擴大使用。另-方面希望政府科技部門搭建橋梁，協(xié)助企業(yè)推廣應(yīng)用新技術(shù)。通過三方的努力，就能克服課題推廣的風(fēng)險。

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