在CFB鍋爐惡劣的工況條件下，受熱面涂層材料僅有耐磨損或耐腐蝕的性能是不夠的，它必須能夠同時抵抗高溫環境帶來的各種不利因素。高鉻合金涂層和金屬/陶瓷復合涂層具有良好的高溫耐磨損腐蝕性能，是理想的CFB鍋爐用涂層材料，具有很大的發展潛力。

    高鉻合金，主要包括鎳基高鉻合金和鐵基高鉻合金，具有抗氧化、抗硫腐蝕、熱腐蝕以及耐磨性好的優點。研究發現，鎳基高鉻合金涂層可以在較高的溫度下工作，且鉻含量的高低對涂層的抗高溫氧化物性能有著顯著的影響。當鎳基合金中活潑元素鉻的含量超過某一臨界濃度時，合金將發生選擇性氧化，形成以Cr₂O₃為主的氧化層，隨著該氧化膜的生長，涂層及基體的氧化速度會顯著降低。因此，高的含鉻量對保證鎳基高鉻合金涂層形成單一、致密的Cr₂O₃，提高涂層的抗氧化、耐腐蝕的性能具有決定性作用。此外，Cr還是強烈形成碳化物、提高涂層硬度的主要元素，若控制一定的Cr/C值，兼顧耐磨、耐蝕兩方面要求，會使涂層獲得抗高溫氧化腐蝕和沖蝕磨損的綜合性能。鐵基高鉻合金也是目前國內外公認的較好的耐磨材料，在700℃以下具有很好的抗氧化性和耐磨性，且與鎳基高鉻合金相比成本較低，具有廣闊的發展前景。在鐵基高鉻合金中，仍然要控制適當的Cr/C值，這樣可以防止生成粗大初生碳化物，保證碳化物形成高硬度、孤立狀的（Cr、Fe）7C3型理想抗磨相；其中，鉻與氧的親和力比鐵大，形成一層復雜的富鉻氧化層，有利于抑制高溫氧化的進一步擴展。此外，添加某些合金元素也有助于其性能的提高。加入0.5％~2.5％的鉬或鎳能提高涂層的高溫耐磨和耐蝕性能；加入適量Nb能提高其耐熱性能。所以，在CFB鍋爐惡劣的工況條件下，高鉻合金將是一種比較理想的耐高溫磨蝕材料。

    金屬/陶瓷復合涂層以金屬相作為粘結相，陶瓷相作為硬質相，具有抵抗小角度沖刷磨損和大角度撞擊磨損的綜合性能，其中NiCr-Cr₃C₂復合涂層就是一種應用效果良好的CFB鍋爐防護涂層。NiCr- Cr₃C₂涂層是由兩種不同性能的組份構成的。其中NiCr合金具有良好的耐熱耐蝕性，常用成份是80％Ni，20％Cr；Cr₃C₂是Cr-C系中常見、重要的一種，也是金屬碳化物中抗氧化能力強的一種，它在高溫條件下依然能夠保持相當高的硬度。日本研究者發現，高溫下NiCr- Cr₃C₂涂層隨時間的增加硬度值逐漸升高。而且CCr₃C₂還具有很強的耐蝕性，在稀硫酸溶液中其耐蝕性是1Cr₁₈Ni₉Ti不銹鋼的30倍，在蒸汽中則是Co-WC合金的50倍。總之，NiCr- Cr₃C₂涂層具有高溫穩定性好，硬度高、耐磨損，與鋼基體的熱膨脹系數接近等許多優點，同時還能抵抗高溫氣體（即使是含S氣體）的腐蝕和高溫氧化，是一種解決循環流化床鍋爐高溫磨蝕問題的理想涂層。

    目前，在我國NiCr-Cr₃C₂涂層尚未得到廣泛使用，原因是NiCr- Cr₃C₂是粉末狀，主要采用HVOF或等離子噴涂，這兩種工藝設備昂貴、效率低，造成噴涂成本高且現場施工困難。然而如果將其制成粉芯絲材，采用電弧噴涂工藝，則其噴涂成本會大大降低，且更加有利于現場修復使用。金屬粉芯絲材（Cored Wire）也稱管狀絲材或藥芯絲材，是由金屬外皮加上不同類型的金屬、合金粉末、陶瓷及非金屬化合物等構成。同實心絲材和粉末相比，粉芯絲材具有以下特點：利用線材解決了粉末材料輸送的穩定性和精確性問題，噴涂質量可控性好；既克服了高合金成分難以拔絲的困難，又使一些不導電的粉末材料在電弧噴涂中得以應用，拓寬了電弧噴涂的應用領域；粉芯材料的改變可獲得多種性能的涂層；涂層質量與等離子噴涂基本相同，卻節約了1/10~1/20的成本。隨著今后絲材制備技術的成熟，必定會促進金屬／陶瓷復合涂層在國內CFB鍋爐上的推廣應用。?

2  涂層制備技術發展前景

    不同的熱噴涂技術對耐高溫磨蝕涂層的質量以及噴涂成本的控制起著關鍵性作用。對于CFB鍋爐來講，由于工況條件很復雜，噴涂技術要滿足材料成分、狀態，現場操作，噴涂成本等各種因素的要求。實踐表明，HVOF和等離子噴涂技術分別可以獲得孔隙率低和氧化物含量少的涂層，非常適合噴涂耐高溫磨蝕材料，但二者均存在設備價格高、裝備復雜、不適合現場操作、噪音大等缺點。電弧噴涂技術是一種常用于大型構件防護的涂層制備技術，具有效率高、節能、經濟、安全、適合現場操作等突出優點，特別適合CFB鍋爐受熱面防護和修復使用。但傳統的電弧噴涂中粒子噴射速度有限且氧化程度比較嚴重，使涂層質量和應用程度受到一定影響。高速電弧噴涂技術是在普通電弧噴涂的基礎上發展起來的一種新型噴涂技術，在原有電弧噴涂系統上采用液體燃料燃燒或高壓空氣通過拉烏爾噴嘴加速實現高速射流噴涂。在高速電弧噴涂中，粒子速度的顯著增加和電弧穩定性的提高，保證了金屬熔滴的有效霧化，其霧化程度比普通電弧噴涂高3~8倍；同時射速的增加縮短了粒子與霧化氣流的接觸時間，減少了粒子的氧化，使涂層致密度、涂層與基體的結合強度和涂層質量得到顯著提高。因此，高速電弧噴涂涂層比普通電弧噴涂涂層的耐磨性更好。除此之外，高速電弧噴涂技術還保留了噴涂電弧噴涂技術效率高、節能、適合現場操作等優點，是一項高效率、高質量、低成本的新工藝，是循環流化床鍋爐現場修復使用的理想技術。

    綜上所述，高速電弧噴涂技術與優質的耐高溫磨損粉芯絲材的進一步結合，必將使其在耐高溫磨蝕涂層的制備上具有更加廣闊的發展前景。??

3  結論

    3.1  高溫磨蝕問題是CFB鍋爐亟待解決的問題；高溫沖蝕磨損是水冷壁失效的主要形式，高溫氧化和高溫腐蝕則會進一步加劇其磨損速度；

    3.2  高鉻合金涂層和金屬/陶瓷復合涂層（尤其是NiCr-Cr₃C₂涂層），具有很好的耐高溫氧化腐蝕和耐沖蝕磨損的性能，是解決循環流化床鍋爐高溫磨蝕問題的理想涂層。

    3.3  高速電弧噴涂是一項高效率、高質量、低成本的工藝，特別適合CFB鍋爐的現場噴涂操作，它與粉芯絲材的結合，必定會在制備耐高溫磨蝕涂層方面發揮巨大的作用。