本发明提供一种用于水冷壁的镶嵌型防护涂层制备方法和应用，涂层结构包含热喷涂金属底层和无机耐高温防护面层。底层以金属合金作为成膜物质，面层以无机胶黏剂为成膜主体，以碳纳米管双亲改性石墨烯提升涂层热吸收传导效率，以低活性碱性金属氧化物作为成膜脱水剂，配合固化剂实现双组份自干。通过调节底漆喷涂工艺获得底层致密，表层高粗糙度、高孔隙率的金属层。小分子面漆渗透至底层粗糙面进行填补，形成牢固镶嵌粘结，获得陶瓷涂层自上而下含量降低的过渡层。涂层高附着力、高致密度、耐高温、耐热腐蚀、抗热震韧性，能够对电厂锅炉水冷壁起到极佳的隔绝防护作用，高发射率和内部热传导效果弥补了厚膜化导热性能下降的问题，具有极大的工业应用前景。