1.本发明属于涂料领域，具体地涉及一种用于锅炉表面的具有多层 结构的涂层。
背景技术：
2.涂层广泛应用于锅炉、管道等高温环境中，能够有效地包括金属 材料，涂层对于避免锅炉管道的损坏、保护环境十分的重要。对于垃 圾焚烧厂、发电厂等地方，面临着温度腐蚀和气体腐蚀的双重困难， 涂层需要具备耐高温和防腐的功能。
3.对于多层涂层的研究，目前已有不少，在上世纪美国航天局就通 过将具有隔热性的陶瓷层和粘结性的金属粘结层通过喷涂的方式共 同沉积在金属表面，可以把耐高温的基体和介质分隔开，能够承受更 加严苛的使用环境，包括了陶瓷顶层、热生长氧化层、粘结层和高温 合金基底。中国专利cn10920875a就研究了锅炉受热面抗腐蚀结构， 包括了表面涂层和内涂层，主要由金属氧化物和金属元素构成的涂层 交替排列构成。cn108070836a公开了一种抗超高温氧化的微叠层涂 层，叠层的涉及有利于提高涂层的抗热震功能，且有效避免单层涂层 中某一相耗尽的现象。
技术实现要素：
4.本发明涉及到一种具有多层结构的涂层，能够更有效地发挥抗腐 蚀、抗高温热冲击的效果。本发明的技术方案如下。
5.一种用于锅炉受热面的具有多层结构的涂层，多层结构包括五层， 分别为内表面层、中间涂层a、中间涂层b、中间涂层c、外表面层， 所述内表面层位于锅炉受热面上，所述外表面层位于涂层最外层，所 述的中间涂层a、中间涂层b和中间涂层c位于内表面层和外表面层 之间，所述中间涂层a涂覆于内表面层上，所述中间涂层b涂覆于中 间涂层a上，所述中间涂层c涂覆于中间涂层b和外表面层之间，即 本发明的涂层结构共有五层。
6.进一步地，所述的内表面层为si3n4/bn复合陶瓷涂层。
7.进一步地，所述的外表面层包括氧化铝、硅酸锆、氧化锆、tio2。 其组分用量(wt％)可以为：50％氧化铝、2％硅酸锆、3％氧化锆；1％tio
2， 其余为本领域常规的辅料，如高温粘结剂、填料、溶剂和助剂等，以 改善所形成涂层的综合性能；高温粘结剂包括水玻璃、磷酸二氢铝、 硅溶胶、铝溶胶和锆溶胶中的一种或几种。
8.进一步地，所述中间涂层a和外表面层具有相同的涂层结构。
9.进一步地，所述中间涂层b和内表面层具有相同的涂层结构。
10.进一步地，所述中间涂层c为tic/si3n4涂层。
11.进一步地，所述内表面层和中间涂层a连接层面为非水平面，与 水平面相比，倾斜角度为10
‑
20度；所述中间涂层b为水平涂层；所 述外表涂层和中间涂层c连接层面为非水平面，与水平面相比，倾斜 角度为10
‑
20
°
，且与内表面层和中间涂层a的倾斜方向呈相反的方 向。即对于内表面层、中间涂层a、中间涂层c和外表面涂层，从横 截面来看均是直角梯形，中间涂层b则为水平涂层。
12.进一步地，所述涂层的组分还可以包括粘结剂、固化剂、光引发 剂、成膜剂、结合剂，还可以包括分散剂、润湿剂等本领域常规的组 分。对于所述的多层结构，其形态为便于喷涂的具有一定粘性物料， 能够使得所述的涂层达到本技术所述的结构。当物料流动性较大时， 可通过磨具和刮板刮涂配合使用制备得到，如通过使用矩形磨具，喷 入涂料待具有一定形态时，通过刮板实现具有一定倾斜角的梯形结构， 以此类推得到该多层涂料。本发明所述的涂层结构在用于锅炉、管道 等场景时，优选地可以通过涂覆沉积的方式制备得到涂层结构；也可 以通过与涂层结构相对应的磨具结构制备得到。
13.目前对于多层涂层的研究主要为每一层都为水平的涂覆，如专利 cn109280875a概况了金属氧化物涂层1、金属氧化物涂层2、
……
、 金属基体。本发明的创新之处很重要的一点是本发明所述多层的结构。 在研究中发现，由于锅炉内腐蚀原因复杂，腐蚀程度不同，具有一定 倾斜角度设计的涂层结构比水平涂层具有更加突出的抗腐蚀的效果。 即从横截面来看，内表面涂层、中间涂层a、中间涂层c和外表面涂 层为梯形结构，这种结构的设计能够进一步的延长涂层的使用寿命， 降低长时间使用出现裂纹后对于涂层的影响，增强抗热冲击、抗腐蚀 等效果。本发明所述的涂层倾斜角度为10
‑
20
°
，且中间涂层c和外 表面涂层的倾斜方向与内表面涂层和中间涂层a的倾斜方向呈现相 反的方向进一步提升了抗腐蚀的效果。本发明所述的涂层的五层结构 设计同样地使得本发明在抗热冲击方面性能更加稳定。
附图说明
14.附图1为本发明多层涂层结构截面示意图；
15.其中1是内表面层，2是中间涂层a，3是中间涂层b，4是中间 涂层c，5是外表面层。
具体实施方式
16.下面通过具体实施方式对本发明的涂层作进一步说明。
17.实施例1
18.具有五层的结构的涂层，分别为内表面层、中间涂层a、中间涂 层b、中间涂层c、外表面层，所述内表面层位于锅炉受热面上，所 述外表面层位于涂层最外层，所述的中间涂层a、中间涂层b和中间 涂层c位于内表面层和外表面层之间，所述中间涂层a涂覆于内表面 层上，所述中间涂层b涂覆于中间涂层a上，所述中间涂层c涂覆于 中间涂层b和外表面层之间。所述的内表面层为si3n4/bn复合陶瓷涂 层。以wt％计，所述的外表面层包括50％氧化铝、2％硅酸锆、3％氧化 锆；1％tio
2，
其余为高温粘结剂硅溶胶20％和余量水。所述中间涂层a 和外表面层具有相同的涂层结构。所述中间涂层b和内表面层具有相 同的涂层结构。所述中间涂层c为tic/si3n4涂层。所述内表面层和 中间涂层a连接层面为非水平面，与水平面相比，倾斜角度为20度； 所述中间涂层b为水平涂层；所述外表涂层和中间涂层c连接层面为 非水平面，与水平面相比，倾斜角度为20
°
，且与内表面层和中间 涂层a的倾斜方向呈相反的方向。
19.实施例2
20.涂覆于锅炉热表面的具有五层的结构的涂层结构，通过喷涂沉积 的方式制备得到，分别为内表面层、中间涂层a、中间涂层b、中间 涂层c、外表面层，所述内表面层位于锅
与水平面相比，倾斜角度为35
°
，且与内表面层和中间涂层a的倾 斜方向呈相反的方向。
27.对比例4
28.具有五层的结构的涂层，分别为内表面层、中间涂层a、中间涂 层b、中间涂层c、外表面层，所述内表面层位于锅炉受热面上，所 述外表面层位于涂层最外层，所述的中间涂层a、中间涂层b和中间 涂层c位于内表面层和外表面层之间，所述中间涂层a涂覆于内表面 层上，所述中间涂层b涂覆于中间涂层a上，所述中间涂层c涂覆于 中间涂层b和外表面层之间。所述的外表面层为si3n4/bn复合陶瓷涂 层。所述的内表面层包括55％氧化铝、2％硅酸锆、3％氧化锆；1.5％tio
2， 其余为高温粘结剂硅溶胶20％和余量水。所述中间涂层a和外表面层 具有相同的涂层结构。所述中间涂层b和内表面层具有相同的涂层结 构。所述中间涂层c为tic/si3n4涂层。所述的涂层各个层面均为水 平结构。
29.对比例5
30.具有三层的结构的涂层，分别为内表面层、中间涂层、外表面层， 所述内表面层位于锅炉受热面上，所述外表面层位于涂层最外层，所 述的中间涂层位于内表面层和外表面层之间，所述的外表面层为 si3n4/bn复合陶瓷涂层。所述的内表面层包括55％氧化铝、2％硅酸锆、 3％氧化锆；1.5％tio
2，
其余为高温粘结剂硅溶胶20％和余量水。所述中 间涂层为tic/si3n4涂层。
31.对比例6
32.具有五层的结构的涂层，通过喷涂沉积的方式制备得到，分别为 内表面层、中间涂层a、中间涂层b、中间涂层c、外表面层，所述 内表面层位于锅炉受热面上，所述外表面层位于涂层最外层，所述的 中间涂层a、中间涂层b和中间涂层c位于内表面层和外表面层之间， 所述中间涂层a涂覆于内表面层上，所述中间涂层b涂覆于中间涂层 a上，所述中间涂层c涂覆于中间涂层b和外表面层之间。所述的内 表面层为si3n4/bn复合陶瓷涂层。所述的外表面层包括55％氧化铝、 2％硅酸锆、3％氧化锆；1.5％tio
2，
其余为高温粘结剂硅溶胶20％和余量 水。所述中间涂层a和外表面层具有相同的涂层结构。所述中间涂层 b和内表面层具有相同的涂层结构。所述中间涂层c为tic/si3n4涂层。 所述内表面层和中间涂层a连接层面为非水平面，与水平面相比，倾 斜角度为15度；所述中间涂层b为水平涂层；所述外表涂层和中间 涂层c连接层面为非水平面，与水平面相比，倾斜角度为15
°
，且 与内表面层和中间涂层a的倾斜方向呈相同的方向。
33.为了验证本发明涂层所具有的良好效果，通过以下对比例进行验 证说明。
34.(1)对所述的多层涂层进行冷热交替高温水蒸气腐蚀试验，采 用40
‑
800℃的冷热交替和水蒸气腐蚀，循环测试15次，观察表面状 态，测试结果显示：
35.实施例1在15次测试中涂层没有出现裂纹；对比例1在第7次 循环时出现了裂纹；对比例2在第11次循环时出现了裂纹；对比例 3在第9次出现了裂纹。可以看出，本发明的多层结构对于防止裂纹 效果明显的更为突出。
36.(2)采用现有技术中已知的硫酸盐腐蚀试验方法测试抗腐蚀性 能，采用na2so4和k2so4的混合物作为腐蚀介质，试验中na2so4和k2so4按照质量比19:1配置饱和盐溶液，实验前用毛刷蘸取饱和盐溶液均 匀涂刷在试样表面，涂盐量为2
‑
4mg/m2，试验时，将干燥并称重的试 样置于马弗炉中进行试验，每隔24h将试样取出称重，循环进行试验。 采用增重法计算试样腐蚀的程度，试验计算公式：
37.w＝((w
s+2
‑
w
s
)/a)
‑
((w
s+1
‑
w
s
)/a)*δ
38.其中，w为第s次腐蚀单位面积增重量；w
s
为第s次腐蚀前试样 质量，w
s+1
为第s次涂盐后质量，w
s+2
为第s次腐蚀后质量；a为样品 表面积，δ为扣除盐膜结晶水后的系数，δ＝0.47。
39.选择实施例1和对比例4
‑
6作为测试对象，在500℃下进行腐蚀 试验，通过线性拟合得到实施例1、对比例4和对比例5的增重速率 分别为0.0254mg/cm2,0.0387mg/cm2,0.0439mg/cm2,0.0294mg/cm2可以看出，喷涂本发明所述的涂层后的防腐蚀能力与对比例4和5相 比，分别约是对比例的1.5倍、1.7倍、1.16倍，本发明的技术方案 抗腐蚀效果比较突出。
40.上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，并非对本发明 的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还 可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施 方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所引伸出的任何显而易 见的变化或变动仍处于本发明权利要求的保护范围之中。