以20钢为基材, 采用超音速火焰喷涂技术在其表面制备了Ni-Cr-Mo-Nb合金层, 研究了涂层表面涂覆75%Na2SO4+25%Na Cl盐膜后在模拟烟气中的热腐蚀行为中的腐蚀机理。
Ni -Cr -Mo -Nb 合金层中含有 27．3%Cr，3．8%Mo 和3．6%Nb。其中的 Cr，Mo 可提高镍基合金的耐蚀性; Nb可以提高合金层抗硫酸盐高温热腐蚀性能; Ni -Mo合金可通过 Mo 的固溶强化，提高 Ni-Cr-Mo-Nb 合金层在氧化还原混合介质中的耐腐蚀性; Mo 在锅炉停炉期间能防止常温下附着在合金层表面的氯离子引起合金晶间腐蚀和点蚀而造成的破坏失效; Nb 与 Mo 的协同作用可细化合金层表面氧化物的晶粒尺寸，提高合金的耐腐蚀性能; 腐蚀初期熔盐中的溶解氧与合金层元素发生选择性氧化，Cr 氧化物的标准生成自由能比 Fe氧化物的低，在 Ni -Cr -Mo -Nb 合金层表面首先形成连续均匀的 Cr2O3; 随着反应的进行，由于 Fe 氧化物向外生长 的 速 度 大 于 Cr2 O3，之后逐渐覆盖在 Cr2 O3 表 面，所以在腐蚀产物最外层检测到了铁的氧化物。随着腐蚀时间的延长及腐蚀温度的升高，因为混合盐 Na2 SO4 ∶ NaCl 为 3 ∶ 1 时，其熔 点 不 超 过 630℃，故在 650 ℃下 Ni -Cr -Mo -Nb 合金层表面的盐膜呈熔融态，混合盐中的 Cl 会加速合金层的腐蚀。NaCl 在高温条件下与 Cr 及其氧化物反应释放出氯气，从而形成挥发性氯化物和氧化物，反应式如下:
因此，在腐蚀产物中 Cl 的含量很低，仅 650 ℃下腐蚀层中发现微量 Cl。由于上述反应生成挥发性产物( Cl2，CrCl3，NiCl2 ) ，故在腐蚀过程中一定程度上会破坏氧化膜的致密性，导致腐蚀产物层出现孔洞。这些缺陷为 SO2和硫酸盐通过腐蚀层进入喷涂层/腐蚀层界面进行反应提供了快速通道，并在界面上生成较高浓度的硫化物。另外，腐蚀产物层中高 PBＲ 值的硫化物造成了腐蚀层高内应力，导致腐蚀层产生裂纹和剥落。随着腐蚀的进行，腐蚀前沿均匀分布的 Cr2O3能阻碍高温硫酸盐腐蚀，降低 Ni -Cr -Mo -Nb 合金层在腐蚀稳态发展阶段的腐蚀速度。由于 Ni -Cr -Mo -Nb 合金层中 Ni 含量较高，腐蚀初期形成的 NiO 将在低氧势的氧化膜熔盐界面发生溶解。溶解的 NiCl2以浓度梯度为驱动力向外扩散，熔盐气相界面氧势较高处发生沉积反应:
由于 NiCl2具有较高的熔点( 1 030 ℃ ) ，极容易在氯化物熔盐中达到饱和而稳定存在，且还表现出优于Cr2O3 的耐 蚀 性。因此，在氯盐存在的条件下，Ni -Cr -Mo -Nb合金层表面形成了富 Ni 的腐蚀产物层，
从而抑制了 Cl 的腐蚀，表现出较好的耐蚀性能; 腐蚀过程中 Ni -Cr -Mo -Nb 合金层虽然有腐蚀产物轻微剥落，但在涂覆 75%Na2 SO4+25%NaCl 盐膜后的模拟烟气中耐蚀性能良好。
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