[發(fā)明專利]結(jié)晶器銅板表面超音速大氣等離子噴涂陶瓷涂層的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210388233.4
• 申請(qǐng)日: 2012-10-12
• 公開（公告）號(hào): CN102925842A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊軍;朱浪濤;張建;韓志海;楊建鋒;白玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué);西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C4/10
• 分類號(hào): C23C4/10;B22D11/059;B22D11/057
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 劉國(guó)智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于應(yīng)用于鋼鐵冶金連鑄結(jié)晶器領(lǐng)域，具體涉及一種結(jié)晶器銅板表面超音速大氣等離子噴涂陶瓷涂層的方法。

背景技術(shù)

連鑄在鋼鐵冶金領(lǐng)域的煉鋼和軋制工藝之間起到了承前啟后的關(guān)鍵作用，而被稱之為“連鑄的心臟”的結(jié)晶器的性能一直是研究的重點(diǎn)。現(xiàn)代連鑄過(guò)程要求結(jié)晶器在盡可能高的拉速下，保證鑄坯出結(jié)晶器時(shí)坯殼有足夠的厚度，防止拉漏，且鑄坯周邊凝固殼層厚度均勻,以達(dá)到保證鑄坯質(zhì)量、防止因拉坯及結(jié)晶器振動(dòng)引起的拉漏的穩(wěn)定高效生產(chǎn)的目的。結(jié)晶器外表面用30～40℃的冷卻水強(qiáng)制冷卻，而其內(nèi)表面與熔渣和高于1500℃的鋼液接觸，易引起化學(xué)腐蝕和高溫氧化，承受了溫度梯度大引起的熱疲勞，尤其在彎月面處會(huì)誘發(fā)大量熱裂紋產(chǎn)生。在結(jié)晶器底部凝固坯殼增厚，保護(hù)渣為玻璃態(tài)，結(jié)晶器和鑄坯坯殼之間的摩擦磨損為結(jié)晶器的主要失效形式。此外，氣蝕和結(jié)晶器在線調(diào)寬引起的劃傷均在不同程度造成了結(jié)晶器的損耗。為此，要求結(jié)晶器內(nèi)壁應(yīng)有良好的導(dǎo)熱性，凝固殼層與結(jié)晶器內(nèi)壁不粘結(jié)，摩擦力小，有足夠的剛性，結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，重量要輕。

統(tǒng)計(jì)資料顯示，每套結(jié)晶器的價(jià)格在十萬(wàn)到百萬(wàn)元間不等，我國(guó)鋼鐵企業(yè)每年用于結(jié)晶器更換及維修的費(fèi)用在二十億元以上，結(jié)晶器是除去軋輥之外的第二大耗材。隨著連鑄技術(shù)的不斷發(fā)展，連鑄結(jié)晶器銅板材質(zhì)由最初的無(wú)氧銅逐漸發(fā)展到以CuAg和CuCrZr為主，其它銅合金如CuNiBe、CuCoBe等正在嘗試。為提高鑄坯質(zhì)量及延長(zhǎng)結(jié)晶器壽命，銅板工作由純銅發(fā)展到電鍍、熔射噴鍍及熱噴涂Ni、Cr、Ni-Cr、Ni-Fe、Ni-Co、Ni-W、Ni-W-P金屬陶瓷復(fù)合層。

電鍍存在以下缺點(diǎn):1)涂層與基材之間為物理結(jié)合而非冶金結(jié)合,在結(jié)晶器服役條件下頻繁出現(xiàn)的冷熱疲勞、鋼水及鋼坯的沖擊和摩擦經(jīng)常引起涂層起皮剝落；2)涂層內(nèi)部存在電鍍過(guò)程中形成的針孔及針狀疏松等缺陷，降低涂層的抗氧化和磨損性能；3)鍍層硬度低，耐磨性較差；4)電鍍過(guò)程不可避免的排污排廢及環(huán)境污染，屬國(guó)家控制和逐步淘汰工藝。

目前熱噴涂技術(shù)已廣泛用于制備結(jié)晶器涂層，其產(chǎn)品具有優(yōu)良的耐磨性、耐蝕性和與基體較高的結(jié)合強(qiáng)度。例如專利CN101116900A采用爆炸噴涂在結(jié)晶器表面制備Ni-Cr-Cr₃C₂金屬陶瓷復(fù)合涂層，制得的涂層結(jié)合性能好，與基體的結(jié)合強(qiáng)度60～70MPa。但是，噴涂工藝所制備的涂層表面粗糙度大，耐應(yīng)變性差，從而影響高溫工作時(shí)的熱沖擊性，且無(wú)過(guò)渡層緩和涂層與基體之間的熱脹系數(shù)變化，增大了涂層在彎月面處熱裂紋產(chǎn)生的機(jī)率而導(dǎo)致涂層的失效。專利CN101302619A采用超音速火焰噴涂在四周邊加了護(hù)板的結(jié)晶器銅板上制得了厚度均一的鎳基合金涂層，涂層與基體呈冶金結(jié)合、降低了孔隙率并提高了耐磨性，但是涂層需要進(jìn)行真空熔融擴(kuò)散熱處理以增強(qiáng)與基體的結(jié)合強(qiáng)度，熱處理溫度為800～950℃，高于銅基體的再結(jié)晶溫度，易誘發(fā)銅基體的熱變形，從而增大熱處理后矯形難度甚至處理過(guò)程會(huì)危及涂層的性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種在結(jié)晶器銅板表面噴涂陶瓷涂層的方法，獲得的涂層均勻致密，表面粗糙度低，與基體結(jié)合強(qiáng)度高，高溫耐磨性、抗熱震性及耐蝕性能好。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種結(jié)晶器銅板表面超音速大氣等離子噴涂陶瓷涂層的方法，包括以下步驟：

步驟一，對(duì)結(jié)晶器銅板基體進(jìn)行表面預(yù)處理；

步驟二，在經(jīng)過(guò)預(yù)處理的基體表面噴涂粘結(jié)涂層；

步驟三，根據(jù)結(jié)晶器不同部位失效形式不同，在粘結(jié)涂層上噴涂相應(yīng)的陶瓷面層。

所述步驟一的預(yù)處理是指除油、除銹和表面粗化，預(yù)處理方法依次為：堿浴-酸浴-噴砂或超聲清洗-噴砂，所述的堿浴為NaOH或Na₂CO₃溶液，80～100℃，5～15分鐘，濃度為10～40wt.%；酸浴為5～40wt.%的HCl或H₂SO₄，80～100℃，5～15分鐘；超聲清洗采用丙酮5～15分鐘。