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垃圾发电(Waste-to-Energy,WTE)技术已成为近年来应对城市固体废弃物问题的主要发展趋势,然而,WTE焚烧炉内过热器等部件热腐蚀、磨损问题一直是限制其可靠运行的主要因素之一。针对这一问题,本课题设计制备了硼合金添加量不同的NiCrB系粉芯丝材,并采用电弧喷涂工艺制备相应涂层。通过SEM、XRD、磨粒磨损试验机及高温箱式电阻炉等,研究了硼(B)元素含量对涂层相组成、微观结构、显微硬度及耐磨性的影响机制及规律;并进一步有针对性的研究了NiCrB系涂层特定温度及环境介质下的高温氧化与热腐蚀行为及相应机理。具体结论如下: 本课题所制备的硼(B)含量不同的NiCrB系涂层具有热喷涂典型的层状结构特征,组织较为均匀致密,涂层内部无粗大孔隙和明显裂纹,与基材结合良好。经图像法计算可知,涂层平均孔隙率在1.O6～2.96％范围内,在电弧喷涂涂层中处于相对较低的水平。各涂层均无明显氧化相生成,且随B含量提高,主峰晶粒尺寸逐渐细化。 NiCrB系涂层均具有较高的硬度,随B元素添加量的增加,硬度逐渐增高,维氏硬度值保持在662～1208HV0.1之间,明显优于NiCrTi涂层的431～458HV0.1。涂层磨损机制主要为疲劳磨损,耐磨性较Q235基材提高5～11倍,优于NiCrTi涂层,展现出较为优异的耐磨损性能。 各组NiCrB涂层分别经800℃、200小时高温氧化及Na2SO4+10wt.％NaCl为介质的相同条件热腐蚀试验后,单位面积增重量均低于SA213-T2基体。当B含量为8at.％时,在高温氧化试验中,涂层表面将形成主要由Cr2O3构成的氧化膜,增重量为5.8mg/cm2;而热腐蚀试验后其表面形成的复合结构氧化膜主要包含NiCr2O4、Cr2O3两相,增重量进一步降低,仅为0.3mg/cm2,表现出较好的高温性能。但随B元素含量的进一步提高,由于Cr5B3、Ni3B等硼化物硬质相形成,减少了原子态Ni、Cr的含量,降低了表面钝化膜的形成能力,又因铬硼化物的氧化形成了CrBO3,造成了较为严重的腐蚀增重,增重量分别为基体的1/3和1/16,耐高温、耐热腐蚀性能下降。 总体而言,本课题通过研究B元素含量对NiCrB系涂层微观组织及性能的影响,获得了具有较好耐热腐蚀、耐磨损性能的涂层,将其应用于WTE焚烧炉内过热器等部件的防护问题具有一定的应用价值。