[發明專利]一種金屬陶瓷涂層結晶器銅板制作方法

有效

• 申請號: 200910091179.5
• 申請日: 2009-08-13
• 公開（公告）號: CN101637806A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 董現春;許靜;張飛虎;章軍;鞠建斌;陳延清;張熹
• 申請（專利權）人: 首鋼總公司
• 主分類號: B22D11/057
• 分類號: B22D11/057
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于連鑄結晶器技術領域，特別是涉及一種金屬陶瓷涂層結晶器銅板制作方法。

背景技術

結晶器是連鑄生產中的核心部件，在目前的高作業率、高澆注速度連鑄機上，高溫磨損、熱裂紋、熱變形已經成為結晶器銅板更換的主要原因。近年來，采用電鍍工藝對結晶器表面進行處理在很大的程度上提高了結晶器的耐磨和耐蝕性能，提高板坯的質量和生產率，節約成本，延長結晶器的使用壽命，但是目前的各種鍍層都不同程度存在一定的不足和缺陷。如鍍層太薄，易脫落，耐磨、耐蝕性差，工藝復雜，污染嚴重等。發明專利CN?101302619A公布了“結晶器銅板超音速噴涂方法”，利用熱噴涂技術，在結晶器Cu基體表面獲得了高硬度耐磨、耐蝕鎳基涂層，但是需要后續熔融熱處理增加涂層與基體結合的強度，熱處理溫度為800℃-950℃，在銅的再結晶溫度以上，對結晶器銅板的變形產生直接影響，降低銅基體的硬度，并增加了后續矯形處理的難度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種金屬陶瓷涂層結晶器銅板制作方法，獲得的涂層均勻致密，孔隙率低，高溫耐磨、耐蝕性能好、涂層與鑄坯摩擦系數較低。

本發明的具體制作工藝為：

(1)噴涂前對結晶器銅板表面進行預處理，先將待噴涂的工件表面用丙酮凈化處理，再用20目的棕剛玉進行噴砂粗化處理；

(2)采用超音速火焰噴涂設備在結晶器銅板表面制備Cr₃C₂-25NiCr金屬陶瓷合金涂層，涂層厚度為0.5～1.5mm；

(3)將用松香油、低熔點銀基釬料、金屬陶瓷混合形成的漿料涂覆在噴涂后的涂層上，厚度為0.1～0.3mm；

(4)在真空爐中重熔，600℃-700℃下保溫0.5-2小時，吹高壓氮氣冷卻至室溫。

本發明的涂層材料選擇金屬陶瓷合金粉末，粒度260-400目，金屬陶瓷粉末成分為C?8～12％，Ni18～22％，余量為Cr，均為重量百分數。

噴涂后的涂層上涂敷一層0.1～0.3mm的低熔點銀基釬料，涂敷前先在涂層上用松香油打底，提高黏結性；重熔時，該低溫釬料充分融化滲透到Ni基釬料中，有效地填充到孔隙中，增強涂層的內聚強度，提高綜合性能，并且在重熔時可有效降低的高溫停留時間，降低了結晶器銅板變形。

重熔時，600℃-700℃下保溫0.5-2小時，保溫后在高壓氮氣冷卻至室溫，以減少變形。

本發明采用以航空煤油為燃料的全自動超音速火焰噴涂設備，其火焰流的速度極高，噴涂速度高于以氣體為燃料的超音速火焰噴槍，噴涂距離遠，選用均勻粒度的Cr₃C₂-25NiCr粉末材料，避免堵槍的發生，全自動設備可提供穩定的工藝條件，最大限度的保證噴涂的連續性、有效性和重復性。噴涂粒子在被加熱至熔化或半熔化狀態同時，可以被加速到高達300～650m/s的速度，從而獲得結合強度高、致密的高質量涂層，并且對基體的熱影響較小，從而降低熱輸入對結合力和變形的不利影響。采用松香油粘結劑，與低熔點銀基釬料和Cr₃C₂-25NiCr粉末均勻混合成漿料狀后涂敷在金屬陶瓷涂層上，在600℃-700℃下進行重熔處理，加熱時松香油粘結劑易揮發且無殘留，對涂層無任何影響，選擇的銀基釬料具有優良的潤濕性和填滿間隙能力，有效填充了涂層中的孔隙，增強涂層的內聚強度，且釬焊后的涂層表面光潔，符合結晶器銅板對表面質量的高要求，低的熱處理溫度，可減少變形的影響，減少銅基體硬度的降低，降低后續加工的難度。

本結晶器銅板金屬陶瓷涂層具有與銅基體呈冶金結合、涂層內部孔隙率低、內聚強度高的特性。在使用過程中，Cr₃C₂-25NiCr金屬陶瓷涂層起到耐磨損作用，釬料填充物起到粘結提高強度作用，使用過程中涂層不會脫落，并且金屬陶瓷涂層的特點使其與鑄坯的摩擦系數越來越小，有效地降低了鑄坯坯殼與涂層的摩擦力，有利于拉坯速度的提高，從而提高連鑄速度。同時，光潔的涂層表面有利于鑄坯表面質量的提高，因而可以提高成品鋼板的表面質量。制得的涂層均勻致密，表面平整，且與基體實現冶金結合，具有優良的高溫耐磨、耐蝕性能，抗冷熱疲勞性能優異。該金屬陶瓷涂層可承受鑄坯表面的高溫磨損，且鑄坯的摩擦系數較低，有利于鑄坯表面質量的提高和拉坯速度的提高。

具體實施方式