銅結(jié)晶器表面強(qiáng)化涂層的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種銅結(jié)晶器表面強(qiáng)化涂層的制備方法，即本方法采用等離子粉末堆焊或噴焊工藝，在焊槍與銅結(jié)晶器表面之間的等離子弧送入合金粉末，在等離子弧的高溫下合金粉末與銅基材熔化形成熔池，調(diào)節(jié)堆焊或噴焊的工藝參數(shù)使銅板基材微熔，焊槍往前移動形成焊道，焊道往復(fù)搭接形成銅結(jié)晶器表面具有冶金結(jié)合的強(qiáng)化涂層。本方法有效解決了涂層與銅結(jié)晶器基體間的冶金結(jié)合問題，并兼?zhèn)渖a(chǎn)效率和成本優(yōu)勢，使具備冶金結(jié)合的銅結(jié)晶器表面強(qiáng)化涂層的產(chǎn)業(yè)化制作成為可能。
【專利說明】 銅結(jié)晶器表面強(qiáng)化涂層的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種銅結(jié)晶器表面強(qiáng)化涂層的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]高效連鑄技術(shù)的發(fā)展要求結(jié)晶器工作面具備高耐磨、耐腐蝕等性能，單一的銅基體根本無法滿足以上的生產(chǎn)需求，對銅結(jié)晶器工作面進(jìn)行必要的表面處理已成為連鑄生產(chǎn)必須具備的條件。目前，對銅結(jié)晶器工作面已采用電鍍技術(shù)制備多種鍍層，以改善銅結(jié)晶器的表面性能并獲得了推廣應(yīng)用，但電鍍層在耐磨性能上還未能完全滿足高效連鑄的需求且存在環(huán)保等問題。為改善銅結(jié)晶器工作面性能，提高其耐磨性，因此業(yè)界推出了耐磨性能更好的熱噴涂涂層，并已得到產(chǎn)業(yè)化的推廣應(yīng)用。
[0003]但無論電鍍或者熱噴涂獲得的涂層與銅基體間主要為機(jī)械或半冶金結(jié)合方式，在使用中均存在涂層剝落現(xiàn)象，因此業(yè)界嘗試制備具備冶金結(jié)合的銅結(jié)晶器表面涂層，如采用激光熔覆方法制備冶金結(jié)合的銅結(jié)晶器表面涂層。但由于激光熔覆方法本身的特性決定了在銅基體上制備無缺陷的激光熔覆耐磨涂層具有很大難度，因此激光熔覆制備銅結(jié)晶器表面涂層目前還有待技術(shù)突破，還未有產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種銅結(jié)晶器表面強(qiáng)化涂層的制備方法，本方法有效解決了涂層與銅結(jié)晶器基體間的冶金結(jié)合問題，并兼?zhèn)渖a(chǎn)效率和成本優(yōu)勢，使具備冶金結(jié)合的銅結(jié)晶器表面強(qiáng)化涂層的產(chǎn)業(yè)化制作成為可能。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明銅結(jié)晶器表面強(qiáng)化涂層的制備方法，本方法采用等離子粉末堆焊或噴焊工藝，在焊槍與銅結(jié)晶器表面之間的等離子弧送入合金粉末，在等離子弧的高溫下合金粉末與銅基材熔化形成熔池，調(diào)節(jié)堆焊或噴焊的焊接電流及送粉量來控制輸入量使銅板基材微熔，焊槍往前移動形成焊道，焊道往復(fù)搭接形成銅結(jié)晶器表面具有冶金結(jié)合的強(qiáng)化涂層。
[0006]進(jìn)一步，上述焊道可采用槍頭擺動或非擺動獲得，單道寬度為12?25mm，相鄰焊道搭接量為30%?50%，堆焊或噴焊的涂層單層厚度為1.5?2.5mm。
[0007]進(jìn)一步，上述合金粉末是鎳基或鈷基純金屬合金粉末，粉末粒度60?230目，涂層硬度為HRC30?60。
[0008]進(jìn)一步，上述合金粉末是鎳基或鈷基金屬合金粉末中添加質(zhì)量百分比為15%?35%的陶瓷相的復(fù)合粉末。
[0009]進(jìn)一步，上述陶瓷相是碳化鎢、碳化鉻或氧化鋁等金屬或非金屬陶瓷粉。
由于本發(fā)明銅結(jié)晶器表面強(qiáng)化涂層的制備方法采用了上述技術(shù)方案，即本方法采用等離子粉末堆焊或噴焊工藝，在焊槍與銅結(jié)晶器表面之間的等離子弧送入合金粉末，在等離子弧的高溫下合金粉末與銅基材熔化形成熔池，調(diào)節(jié)堆焊或噴焊的工藝參數(shù)使銅板基材微熔，焊槍往前移動形成焊道，焊道往復(fù)搭接形成銅結(jié)晶器表面具有冶金結(jié)合的強(qiáng)化涂層。本方法有效解決了涂層與銅結(jié)晶器基體間的冶金結(jié)合問題，并兼?zhèn)渖a(chǎn)效率和成本優(yōu)勢，使具備冶金結(jié)合的銅結(jié)晶器表面強(qiáng)化涂層的產(chǎn)業(yè)化制作成為可能。

【具體實施方式】
[0010]本發(fā)明銅結(jié)晶器表面強(qiáng)化涂層的制備方法采用等離子粉末堆焊或噴焊工藝，在焊槍與銅結(jié)晶器表面之間的等離子弧送入合金粉末，在等離子弧的高溫下合金粉末與銅基材熔化形成熔池，調(diào)節(jié)堆焊或噴焊的焊接電流及送粉量來控制輸入量使銅板基材微熔，焊槍往前移動形成焊道，焊道往復(fù)搭接形成銅結(jié)晶器表面具有冶金結(jié)合的強(qiáng)化涂層。
[0011]進(jìn)一步，上述焊道可采用槍頭擺動或非擺動獲得，單道寬度為12?25mm，相鄰焊道搭接量為30%?50%，堆焊或噴焊的涂層單層厚度為1.5?2.5mm。
[0012]進(jìn)一步，上述合金粉末可是鎳基或鈷基純金屬合金粉末，粉末粒度60?230目，涂層硬度為HRC30?60。
[0013]進(jìn)一步，上述合金粉末也可是鎳基或鈷基金屬合金粉末中添加質(zhì)量百分比為15%?35%的陶瓷相的復(fù)合粉末。
[0014]進(jìn)一步，上述陶瓷相可是碳化鎢、碳化鉻或氧化鋁等金屬或非金屬陶瓷粉。
[0015]在銅結(jié)晶器表面強(qiáng)化涂層作業(yè)時，結(jié)晶器銅板四周點固銅墊塊，以防止等離子弧堆焊過程中邊部塌邊，銅板待堆焊面油污雜質(zhì)清理，預(yù)熱250°C以上；等離子弧合金粉末堆焊銅板表面，銅板與鎢極間形成的等離子弧溫度高達(dá)20000°C，銅板為作為電弧的陽極參與導(dǎo)電，電弧的熱量能充分傳遞到銅板表面以順利形成熔池，從而形成具備冶金結(jié)合的涂層。堆焊過程中采用擺動焊接單道寬20mm，相鄰焊道搭接面積30 %，焊接單層厚度約2mm。通過調(diào)整工藝參數(shù)控制等離子弧的熱輸入量，既使涂層與銅板間形成了冶金連接，又盡可能降低涂層稀釋率，獲得無缺陷的銅結(jié)晶器表面強(qiáng)化涂層。本案例中使用的等離子弧堆焊合金粉末為鎳基自熔合金粉末，粉末粒度選擇80?200目，涂層硬度約為HRC45。銅板表面涂層制備后保溫緩冷，將帶涂層的銅結(jié)晶器按要求機(jī)械加工到要求尺寸，即可上線運行。
[0016]通過本方法實施獲得無缺陷具備冶金結(jié)合的銅結(jié)晶器等離子弧堆焊強(qiáng)化涂層，既解決了銅結(jié)晶器電鍍或噴涂涂層結(jié)合力不足的問題，同時也避開了激光熔覆在銅基材上制備冶金結(jié)合無缺陷涂層難的問題，使表面熔覆制備冶金結(jié)合的銅結(jié)晶器表面強(qiáng)化涂層的產(chǎn)業(yè)化制作成為可能。
【權(quán)利要求】
1.一種銅結(jié)晶器表面強(qiáng)化涂層的制備方法，其特征在于:本方法采用等離子粉末堆焊或噴焊工藝，在焊槍與銅結(jié)晶器表面之間的等離子弧送入合金粉末，在等離子弧的高溫下合金粉末與銅基材熔化形成熔池，調(diào)節(jié)堆焊或噴焊的焊接電流及送粉量來控制輸入量使銅板基材微熔，焊槍往前移動形成焊道，焊道往復(fù)搭接形成銅結(jié)晶器表面具有冶金結(jié)合的強(qiáng)化涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅結(jié)晶器表面強(qiáng)化涂層的制備方法，其特征在于:所述焊道可采用槍頭擺動或非擺動獲得，單道寬度為12?25mm，相鄰焊道搭接量為30%?50%，堆焊或噴焊的涂層單層厚度為1.5?2.5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的銅結(jié)晶器表面強(qiáng)化涂層的制備方法，其特征在于:所述合金粉末是鎳基或鈷基純金屬合金粉末，粉末粒度60?230目，涂層硬度為HRC30?60。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的銅結(jié)晶器表面強(qiáng)化涂層的制備方法，其特征在于:所述合金粉末是鎳基或鈷基金屬合金粉末中添加質(zhì)量百分比為15%?35%的陶瓷相的復(fù)合粉末。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的銅結(jié)晶器表面強(qiáng)化涂層的制備方法，其特征在于:所述陶瓷相是碳化鎢、碳化鉻或氧化鋁等金屬或非金屬陶瓷粉。
【文檔編號】C23C24/10GK104278269SQ201310287306
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月10日
【發(fā)明者】傅衛(wèi), 程魯, 陳國喜, 尹志堅, 譚興海 申請人:上海寶鋼工業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司