[發明專利]一種非晶/納米晶冷卻輥的修復復合層及制備方法

有效

• 申請號: 201310588591.4
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103895280A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 任翠霞;李曉雨;宋安康
• 申請（專利權）人: 青島云路新能源科技有限公司
• 主分類號: B32B15/01
• 分類號: B32B15/01;C22C9/00;C22C19/03;C23C24/10;C25D15/00;C23F17/00
• 代理公司: 山東清泰律師事務所 37222
• 代理人: 朱兵

技術領域

本發明屬于材料科學技術領域，具體涉及一種非晶/納米晶冷卻輥的修復復合層及制備方法。

技術背景

非晶/納米晶合金是由超急冷凝固，合金凝固時原子來不及有序排列結晶，得到的固態合金是長程無序結構，沒有晶態合金的晶粒、晶界存在。現在的非晶/納米晶生產技術是將1300℃的合金鋼水澆到高速旋轉的通水冷卻的同輥上，瞬間冷卻到200℃以下，形成非晶/納米晶。

?非晶/納米晶冷卻輥是生產非晶/納米晶合金帶材的關鍵設備，主要由導熱性非常好的銅或銅合金做內襯，外面套有夾套通水冷卻，使高溫鋼液瞬間冷卻形成非晶/納米晶薄帶，非晶/納米晶冷卻輥質量好壞對非晶/納米晶帶材的生產和鑄坯質量都有很大的影響。因此對非晶/納米晶冷卻輥進行修復，提高其耐磨性和耐熱性，延長其使用壽命，對提高帶材成型率，以及提高企業的技術經濟效率具有十分重要的意義。在銅合金表面進行表面修復的方法有很多種，常見的有電鍍和化學鍍。但是電鍍層厚度較薄（一般小于0.3mm），與基體形成結合力差的化學性結合；等離子噴涂層孔隙率高，與銅基體之間呈機械性結合，服役一段時間后易剝落。隨著激光技術的廣泛應用，非晶/納米晶冷卻輥表面涂層也可以采用激光熔覆技術制備，但是需要解決激光熔覆層出現的裂紋問題，而且直接在冷卻輥上進行激光熔覆，冷卻輥對激光束能量的吸收率低。

?中國發明專利申請CN?1932082?A公開了一種《在結晶器表面快速熔覆制備耐磨抗熱復合涂層工藝》，其工藝過程為A、結晶器銅板表面預處理；B、等離子噴涂預沉積打底合金；C、高功率激光器快速熔覆打底合金；D、高功率激光器寬帶熔覆鈷基合金；E、后續熱處理。該專利選取與鎳基自熔合金粉末（Ni-Cu-Si-B)作為打底層，在高功率低階模起弧條件下進行激光快速熔覆，后期與銅板形成牢固的冶金結合，實現和機體材料良性的韌性；然后采用Co基合金，在結晶器銅板上進行送粉法激光寬帶熔覆處理，形成均勻致密的優良抗熱耐磨復合涂層。

?但是上述冷卻輥的修復方法，存在下述缺陷：1、需要先等離子噴涂打底，再采用5KW?CO₂激光器重熔，然后進行激光熔覆，工藝復雜，且等離子噴涂和高功率CO₂激光器設備體積龐大，價格昂貴；2、雖然采用鎳基合金粉末打底與Co基合金結合，解決了激光熔覆層裂紋的問題，但是由于在激光熔覆前對鎳基合金層進行了重熔，是Co基合金的激光熔覆效率較低，冷卻輥對激光束能量的吸收率低。

發明內容

????為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種非晶/納米晶冷卻輥的修復復合層，并提供該復合層的制備方法，使制得的復合涂層均勻致密、耐磨性和耐熱性優異，并且具有熔覆效率高、冷卻輥對激光束能量吸收率高的特點。

??本發明的技術方案為：一種非晶/納米晶冷卻輥的修復復合層，該復合層由兩層構成，連接基材的為銅基合金層，其按重量百分比計算其成分為：Ni?7~9%，Sn?8~12%，Co?5~15%，Si?0.8~2%，余量為Cu；另外一層為鎳基合金層，其選自Ni-Co合金、Ni-P合金、Ni-Fe合金、Ni-Cr合金中的一種，其中Ni在合金中的重量含量為60-75%。

優化的，銅基合金層與鎳基合金層的厚度比為1：1-2。

優化的，鎳基合金層的粉末為球形或者橢球形，其粒度為109-250μm。

本發明提供的非晶/納米晶冷卻輥的修復復合層的制備方法，由以下步驟組成，

步驟一，冷卻輥表面預處理

去除非晶/納米晶冷卻輥表面氧化層并清洗缺陷部位；

步驟二，電鍍銅基合金層

在非晶/納米晶冷卻輥表面電鍍銅基合金粉末，所述銅基合金粉末按重量百分比計算其成分為：Ni?7~9%，Sn?8~12%，Co?5~15%，Si?0.8~2%，余量為Cu；

步驟三，高功率激光器寬帶熔覆鎳基合金層

采取同步送粉方式喂入合金粉末，采用寬帶熔覆方法在電鍍銅基打底層上，熔覆鎳基合金，所述鎳基合金選自Ni-Co合金、Ni-P合金、Ni-Fe合金、Ni-Cr合金中的一種，其中Ni在合金中的重量含量為60-75%。

優化的，步驟二中電鍍采用臥式電鍍槽，鍍液溫度為40-50℃，電流密度為30-35mA/cm²，鍍液采用空氣攪拌。

優化的，步驟三中熔覆參數為：

熔覆功率P為3000-8000W

光斑直徑為2-6mm

熔覆掃描速度V為5-8m/min

搭接率為40%-60%。