[发明专利]连铸结晶器长边铜板复合涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种连铸结晶器长边铜板复合涂层的制备方法，本方法首先对长边铜板表面进行预处理形成待喷涂表面；待喷涂表面热喷涂低应力涂层，低应力涂层材料为镍基合金粉末；然后在距离长边铜板上口长边铜板总长的四分之一至三分之一以下部位热喷涂工作涂层，工作涂层材料为在镍基合金粉末的基础上掺入一定量的WC、Cr₂C₃或TiC，或它们的混合物粉末，工作涂层由上至下厚度逐步增加并且平滑过渡；对热喷涂后的长边铜板进行在N₂气保护下的热处理，使涂层与铜板基体之间形成冶金结合。本方法制得的涂层与铜板基材本体结合强度高，且铜板变形较小，具有良好导热、耐高温腐蚀磨损性能，显著提高连铸结晶器长边铜板的使用寿命。

技术领域

本发明属于材料表面改性领域，尤其涉及一种连铸结晶器长边铜板复合涂层的制备方法。

背景技术

连铸是生产钢坯的主要方法之一，而结晶器是连铸机组的核心部件，在连铸中起关键作用，其原理是将熔融金属快速冷却并凝固，进而形成具有足够厚度的凝壳，避免钢带移向二次冷却时出现跑钢现象，即在连铸生产工艺中起到凝固钢液和形成坯壳的作用。结晶器的使用性能直接或间接的影响连铸坯的质量和生产率。现有热喷涂技术已较好地解决了结晶器短边铜板的三个重要因素：涂层特性、涂层结合力和结晶器铜板母材特性维持，并使这三个重要因素得到了良好的综合匹配，涂层具有较好的耐磨损和抗高温腐蚀性能，与电镀镀层相比可大幅度地提高结晶器铜板的使用寿命。但目前少有热喷涂技术在连铸结晶器长边铜板的应用案例，中国专利申请（CN103834896A）公开了一种连铸结晶器长边铜板涂层热喷涂方法，其虽然解决了长边铜板的热喷涂问题，但由于单一涂层的应力较大，铜板变形严重，影响到后期的现场安装，同时，铜板上口涂层的耐蚀性和导热性相对较差，降低了铜板的使用寿命。另一中国专利申请（CN104759596A）公开了一种长寿命复合涂层连铸结晶器铜板及其制备工艺，其采用铜板上口部分电镀金属镍、下部热喷涂涂层的方法来解决结晶器铜板上下性能的不同需求，但这一方法铜板需要经过电镀和热喷涂两道工艺，不但制作工艺复杂，成本较高，而且难以消除电镀层和热喷涂层的界限条纹，存在损伤隐患，高端用户难以接受。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种连铸结晶器长边铜板复合涂层的制备方法，本方法可方便制备连铸结晶器长边铜板涂层，制得的涂层与铜板基材本体结合强度高，且铜板变形较小，具有良好导热、耐高温腐蚀磨损性能，显著提高连铸结晶器长边铜板的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明连铸结晶器长边铜板复合涂层的制备方法包括如下步骤：

步骤一、对连铸结晶器长边铜板表面机加工，去除原始镀层或疲劳层，加工成待喷涂表面；

步骤二、对长边铜板待喷涂表面采用丙酮进行除油处理，采用有机溶剂、碱液、丙酮、酒精进行清洗和活化处理；

步骤三、对长边铜板待喷涂表面进行喷砂处理，喷砂处理后表面粗糙度控制在Ra6-8；

步骤四、在长边铜板待喷涂表面热喷涂低应力涂层，低应力涂层材料为镍基合金粉末，其中：C 含量≤ 0.08w％、Cr 含量0～3.5w％、B 含量≤ 3.5w％、Si 含量≤ 2.5w％，余量为Ni；

步骤五、在距离长边铜板上口长边铜板总长的四分之一至三分之一以下部位热喷涂工作涂层，工作涂层材料为在低应力涂层材料的基础上掺入10～40w%的WC、Cr₂C₃或TiC，或它们的混合物粉末，工作涂层由上至下厚度逐步增加并且平滑过渡；

步骤六、对热喷涂后的长边铜板进行在N₂气保护下的热处理，热处理温度为700～1100℃，使涂层与铜板基体之间形成冶金结合。

进一步，所述低应力涂层和工作涂层采用超音速火焰喷涂。

进一步，所述低应力涂层和工作涂层的厚度分别为0.1～0.4mm和0.1～0.8mm。