耐高温涂层材料的选择

在高温工况下的金属材料，既要具备足够的力学性能，又要有良好的化学稳 定性。现使用最广泛的材料是髙温合金，但其在腐蚀性气体环境中会发生氧化 腐蚀，从而应用受到限制。在高温合金表面制备耐高温、抗氧化保护涂层是解决 这个问题的重要途径。如今，高温涂层已广泛应用于抗高温氧化、热燃气冲蚀、 可磨耗密封、耐熔融金属和炉渣以及熔触玻璃的侵蚀等领域。

图（1）KN1000高温涂层用于烟气大型阀门

抗高温氧化涂层一般用于髙于550℃的氧化腐蚀环境中，目前常用的材料 有Fe基合金、Co基合金、Ni基合金，一些氧化物也同样可以使用。在选择高温 涂层材料时，应把应用工况条件、基体、涂层三者作为一个整体考虑，才能获综合 性能良好的结果。

1.对耐高温涂层材料的基本要求

(1)具有足够高的熔点。涂层材料的熔点越高，可使用的温度亦越高。

 (2）高温化学稳定性好。包括不与环境介质发生有害的高温化学反应；材 料本身在高温下不会发生分解、升华成有害的晶形转变。

不同的合金在空气中由于温度升高而发生氧化所推荐的使用温度极限。

(3）具有要求的热疲劳性。在冷、热交替的热疲劳条件下、基体材料和涂层 材料的热膨胀系数、热导率等热物理性能，应有合理的匹配。如果相差太大，则 应采用阶梯涂层逐步过渡,否则容易出现涂层剥落。

在髙温热循环过程中，基体材料或涂层材料内部发生相变，会发生体积变化 而产生体积应力、导致涂层开裂或剥落。例如，ZrO2晶体，在1010℃时会发生单 斜晶系向立方晶系转变，伴随发生有7％的体积变化。因此，用作耐高温的ZrO2涂层，均采用稳定化处理后的ZrO2。

(4）抗高温氧化合金，应含有与氧亲和力大的合金元素。这类元素，常用的 有铬、铝、硅、钛和钇等，它们与氧具有很强的亲和力，生成的氧化物非常致密,化 学性能稳定，且所生成的氧化物的体积大于金属原子的体积,因而能有效的将金 属基体包覆起来，能防止进一步氧化。

(5）对高温合金的显微组织要求。高温合金一般选用具有面心立方晶格的 金属母相，并能被高熔点难熔金属元素的原子固溶强化；或者，合金元素间发生 反应，能形成与母相具有共晶格结构的y’相，对母相产生析出强化作用；或者， 能形成高熔点的金属间化合物，对金属母相起晶界强化和弥散强化的作用。

热喷涂涂层材料的选择，除了首先应考虑对其功能要求(如上所述)之外,还 应考虑涂层材料的价格，对热喷涂工艺的适应性，基体材料的种类及性能、材料 的毒性等因素，综合权衡起晶界强化和弥散强化的作用。 

2.常见的抗高温涂层材料 

Metco：45C、45VF、70C、81、81VF、430

PRAXAIR：NiCr-Cr3C2、 CoCrAlTaY+Al2O3

MCrAlY（M为Ni、Co或NiCo）系列抗高温氧化涂层材料。其中，NiCrAlY 涂层具有优良的高温抗氧化性能，的抗高温氧化性能更优异。