本发明属于材料表面涂层，具体涉及一种抗高温水蒸汽氧化的涂层浆料、涂层及其制备方法。
背景技术：
1、在火电机组中，锅炉在高温环境下运行，随着超超临界发电技术的发展，锅炉内水蒸汽温度和压力不断提高，造成锅炉内壁被水蒸汽氧化形成氧化层，氧化层的形成会减少锅炉内壁受热面与水蒸汽之间的有效接触面积，从而降低换热效率；氧化层剥落可能堵塞管道，导致管道内水蒸汽流动受阻，进而引发超温爆管。
2、现有技术中提高锅炉用奥氏体钢抗水蒸汽氧化性能的方式有两种，一种是采取细化晶粒的方式，一种是内壁喷丸的方式。这两种方式能使奥氏体钢快速生长出保护性cr2o3膜，cr2o3膜具有抗氧化性能。然而，在高于600℃的水蒸汽中，cr2o3的稳定性较差，容易剥落，会进一步升高堵管、爆管风险；除此之外，随着服役时间的增加，奥氏体钢中的cr含量将不能满足生长cr2o3膜的需要，导致锅炉的抗氧化性能加速下降。因此，这两种方式仅仅可以在初期提高抗氧化性，并不能从根本上解决问题。
3、为了进一步解决氧化问题，抗高温水蒸汽氧化涂层技术应运而生。抗高温水蒸汽氧化涂层是用于保护基体在高温水蒸汽环境下免受氧化的一种特殊涂层，能够防止基体在高温水蒸汽环境中被氧化和腐蚀，延长基体的使用寿命。
4、其中，硅改性的铝化物涂层是抗高温水蒸汽氧化涂层中的一种，然而由于铝化物涂层与基体之间的热膨胀系数相差较大，导致在锅炉启停过程中产生较大的应力，从而导致涂层容易出现裂纹甚至剥落。并且现有的硅改性铝化物涂层的抗高温水蒸汽氧化性能也还有待提高。
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术的问题，本发明提供一种抗高温水蒸汽氧化的涂层浆料、涂层及其制备方法，提高了涂层的抗裂性能和抗高温水蒸汽氧化性能。
2、本发明通过以下技术方案实现：
3、本发明提供一种抗高温水蒸汽氧化的涂层浆料，所述涂层浆料由固相组分和液相组分按照10g:（3~7）ml的比例混合得到；按质量份数计，所述固相组分包括：50~60份的铝粉，5~15份的硅粉，10~20份的氧化铝粉，5~35份的mxene材料；所述液相组分包括磷酸二氢铝溶液、三氧化铬和水玻璃；其中，磷酸二氢铝溶液、三氧化铬和水玻璃的比例为100ml:（10~30）g:（5~15）ml。
4、优选的，按质量份数计，所述固相组分包括：50~60份的铝粉，5~15份的硅粉，10~20份的氧化铝粉，15~25份的mxene材料。
5、优选的，所述mxene材料为多层ti2ctxmxene粉、多层nb2ctxmxene粉或多层mo2ctxmxene粉。
6、本发明所述的抗高温水蒸汽氧化的涂层浆料的制备方法，包括：
7、（1）将铝粉、硅粉、氧化铝粉、mxene粉进行球磨混合，得到固相组分；
8、（2）将三氧化铬加入磷酸二氢铝溶液中，搅拌至溶解，再加入水玻璃，搅拌，得到液相组分；
9、（3）将固相组分和液相组分混合，球磨，得到涂层浆料。
10、优选的，步骤（1）中所述球磨为湿法球磨，湿法球磨采用的溶剂为乙醇。
11、本发明还提供一种抗高温水蒸汽氧化的涂层，由如上所述的抗高温水蒸汽氧化的涂层浆料涂覆在基体上制备得到。
12、优选的，所述基体为锅炉用钢，例如奥氏体钢。
13、本发明所述的抗高温水蒸汽氧化的涂层的制备方法，包括：
14、（1）将所述的涂层浆料涂覆于基体表面，干燥，在基体上形成涂层前驱体；
15、（2）将涂层前驱体固化；
16、（3）在氩气保护下，对固化后的涂层前驱体进行热处理，得到涂层。
17、优选的，所述的抗高温水蒸汽氧化的涂层的制备方法，在步骤（1）之前，对基体进行预处理：对基体表面进行清洗，干燥，然后预热。
18、优选的，所述的抗高温水蒸汽氧化的涂层的制备方法，步骤（2）中，固化温度为300~400℃，固化时间为30~50min。
19、优选的，所述的抗高温水蒸汽氧化的涂层的制备方法，步骤（3）中，热处理温度为900~1100℃，时间为10~20 min。
20、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
21、本发明在涂层浆料中添加了mxene材料，mxene材料是一类具有类石墨烯结构的二维材料，涂层浆料形成涂层之后，mxene材料的二维结构可以增加水蒸汽在涂层中的扩散路径，从而延缓高温水蒸汽对基体的氧化过程，提高基体抗高温水蒸汽氧化作用。并且mxene材料的片层结构可以引发裂纹的偏转，使裂纹在扩展过程中发生方向改变，这种偏转过程需要消耗更多的能量，因此能有效抑制裂纹的扩展速度；mxene材料片层的边界能有效阻碍位错的运动，通过阻碍位错运动，mxene材料片层结构可以减少裂纹的产生和扩展；因此，mxene材料的片层结构能提高涂层的抗裂性能，防止涂层的断裂脱落。
22、进一步的，本发明通过研究优选了mxene材料的添加量，在固相组分中添加15~25份的mxene材料时，抗高温水蒸汽氧化的作用更佳，mxene材料添加量太低或太高均不利于抗高温水蒸汽氧化作用的提高。
1.一种抗高温水蒸汽氧化的涂层浆料，其特征在于，所述涂层浆料由固相组分和液相组分按照10g:（3~7）ml的比例混合得到；
2.根据权利要求1所述的抗高温水蒸汽氧化的涂层浆料，其特征在于，按质量份数计，所述固相组分包括：50~60份的铝粉，5~15份的硅粉，10~20份的氧化铝粉，15~25份的mxene材料。
3.根据权利要求1所述的抗高温水蒸汽氧化的涂层浆料，其特征在于，所述mxene材料为多层ti2ctx mxene粉、多层nb2ctx mxene粉或多层mo2ctx mxene粉。
4.权利要求1~3任一项所述的抗高温水蒸汽氧化的涂层浆料的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的抗高温水蒸汽氧化的涂层浆料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述球磨为湿法球磨，湿法球磨采用的溶剂为乙醇。
6.一种抗高温水蒸汽氧化的涂层，其特征在于，由权利要求1~3任一项所述的抗高温水蒸汽氧化的涂层浆料涂覆在基体上制备得到。
7.根据权利要求6所述的抗高温水蒸汽氧化的涂层，其特征在于，所述基体为锅炉用钢。
8.权利要求6所述的抗高温水蒸汽氧化的涂层的制备方法，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的抗高温水蒸汽氧化的涂层的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，固化温度为300~400℃，固化时间为30~50min。
10.根据权利要求8所述的抗高温水蒸汽氧化的涂层的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，热处理温度为900~1100℃，时间为10~20 min。
