在CFB锅炉恶劣的工况条件下，受热面涂层材料仅有耐磨损或耐腐蚀的性能是不够的，它必须能够同时抵抗高温环境带来的各种不利因素。高铬合金涂层和金属/陶瓷复合涂层具有良好的高温耐磨损腐蚀性能，是理想的CFB锅炉用涂层材料，具有很大的发展潜力。

    高铬合金，主要包括镍基高铬合金和铁基高铬合金，具有抗氧化、抗硫腐蚀、热腐蚀以及耐磨性好的优点。研究发现，镍基高铬合金涂层可以在较高的温度下工作，且铬含量的高低对涂层的抗高温氧化物性能有着显著的影响。当镍基合金中活泼元素铬的含量超过某一临界浓度时，合金将发生选择性氧化，形成以Cr₂O₃为主的氧化层，随着该氧化膜的生长，涂层及基体的氧化速度会显著降低。因此，高的含铬量对保证镍基高铬合金涂层形成单一、致密的Cr₂O₃，提高涂层的抗氧化、耐腐蚀的性能具有决定性作用。此外，Cr还是强烈形成碳化物、提高涂层硬度的主要元素，若控制一定的Cr/C值，兼顾耐磨、耐蚀两方面要求，会使涂层获得抗高温氧化腐蚀和冲蚀磨损的综合性能。铁基高铬合金也是目前国内外公认的较好的耐磨材料，在700℃以下具有很好的抗氧化性和耐磨性，且与镍基高铬合金相比成本较低，具有广阔的发展前景。在铁基高铬合金中，仍然要控制适当的Cr/C值，这样可以防止生成粗大初生碳化物，保证碳化物形成高硬度、孤立状的（Cr、Fe）7C3型理想抗磨相；其中，铬与氧的亲和力比铁大，形成一层复杂的富铬氧化层，有利于抑制高温氧化的进一步扩展。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％的钼或镍能提高涂层的高温耐磨和耐蚀性能；加入适量Nb能提高其耐热性能。所以，在CFB锅炉恶劣的工况条件下，高铬合金将是一种比较理想的耐高温磨蚀材料。

    金属/陶瓷复合涂层以金属相作为粘结相，陶瓷相作为硬质相，具有抵抗小角度冲刷磨损和大角度撞击磨损的综合性能，其中NiCr-Cr₃C₂复合涂层就是一种应用效果良好的CFB锅炉防护涂层。NiCr- Cr₃C₂涂层是由两种不同性能的组份构成的。其中NiCr合金具有良好的耐热耐蚀性，常用成份是80％Ni，20％Cr；Cr₃C₂是Cr-C系中常见、重要的一种，也是金属碳化物中抗氧化能力强的一种，它在高温条件下依然能够保持相当高的硬度。日本研究者发现，高温下NiCr- Cr₃C₂涂层随时间的增加硬度值逐渐升高。而且CCr₃C₂还具有很强的耐蚀性，在稀硫酸溶液中其耐蚀性是1Cr₁₈Ni₉Ti不锈钢的30倍，在蒸汽中则是Co-WC合金的50倍。总之，NiCr- Cr₃C₂涂层具有高温稳定性好，硬度高、耐磨损，与钢基体的热膨胀系数接近等许多优点，同时还能抵抗高温气体（即使是含S气体）的腐蚀和高温氧化，是一种解决循环流化床锅炉高温磨蚀问题的理想涂层。

    目前，在我国NiCr-Cr₃C₂涂层尚未得到广泛使用，原因是NiCr- Cr₃C₂是粉末状，主要采用HVOF或等离子喷涂，这两种工艺设备昂贵、效率低，造成喷涂成本高且现场施工困难。然而如果将其制成粉芯丝材，采用电弧喷涂工艺，则其喷涂成本会大大降低，且更加有利于现场修复使用。金属粉芯丝材（Cored Wire）也称管状丝材或药芯丝材，是由金属外皮加上不同类型的金属、合金粉末、陶瓷及非金属化合物等构成。同实心丝材和粉末相比，粉芯丝材具有以下特点：利用线材解决了粉末材料输送的稳定性和精确性问题，喷涂质量可控性好；既克服了高合金成分难以拔丝的困难，又使一些不导电的粉末材料在电弧喷涂中得以应用，拓宽了电弧喷涂的应用领域；粉芯材料的改变可获得多种性能的涂层；涂层质量与等离子喷涂基本相同，却节约了1/10~1/20的成本。随着今后丝材制备技术的成熟，必定会促进金属／陶瓷复合涂层在国内CFB锅炉上的推广应用。?

2  涂层制备技术发展前景

    不同的热喷涂技术对耐高温磨蚀涂层的质量以及喷涂成本的控制起着关键性作用。对于CFB锅炉来讲，由于工况条件很复杂，喷涂技术要满足材料成分、状态，现场操作，喷涂成本等各种因素的要求。实践表明，HVOF和等离子喷涂技术分别可以获得孔隙率低和氧化物含量少的涂层，非常适合喷涂耐高温磨蚀材料，但二者均存在设备价格高、装备复杂、不适合现场操作、噪音大等缺点。电弧喷涂技术是一种常用于大型构件防护的涂层制备技术，具有效率高、节能、经济、安全、适合现场操作等突出优点，特别适合CFB锅炉受热面防护和修复使用。但传统的电弧喷涂中粒子喷射速度有限且氧化程度比较严重，使涂层质量和应用程度受到一定影响。高速电弧喷涂技术是在普通电弧喷涂的基础上发展起来的一种新型喷涂技术，在原有电弧喷涂系统上采用液体燃料燃烧或高压空气通过拉乌尔喷嘴加速实现高速射流喷涂。在高速电弧喷涂中，粒子速度的显著增加和电弧稳定性的提高，保证了金属熔滴的有效雾化，其雾化程度比普通电弧喷涂高3~8倍；同时射速的增加缩短了粒子与雾化气流的接触时间，减少了粒子的氧化，使涂层致密度、涂层与基体的结合强度和涂层质量得到显著提高。因此，高速电弧喷涂涂层比普通电弧喷涂涂层的耐磨性更好。除此之外，高速电弧喷涂技术还保留了喷涂电弧喷涂技术效率高、节能、适合现场操作等优点，是一项高效率、高质量、低成本的新工艺，是循环流化床锅炉现场修复使用的理想技术。

    综上所述，高速电弧喷涂技术与优质的耐高温磨损粉芯丝材的进一步结合，必将使其在耐高温磨蚀涂层的制备上具有更加广阔的发展前景。??

3  结论

    3.1  高温磨蚀问题是CFB锅炉亟待解决的问题；高温冲蚀磨损是水冷壁失效的主要形式，高温氧化和高温腐蚀则会进一步加剧其磨损速度；

    3.2  高铬合金涂层和金属/陶瓷复合涂层（尤其是NiCr-Cr₃C₂涂层），具有很好的耐高温氧化腐蚀和耐冲蚀磨损的性能，是解决循环流化床锅炉高温磨蚀问题的理想涂层。

    3.3  高速电弧喷涂是一项高效率、高质量、低成本的工艺，特别适合CFB锅炉的现场喷涂操作，它与粉芯丝材的结合，必定会在制备耐高温磨蚀涂层方面发挥巨大的作用。