本發明專利技術公開了一種在連鑄結晶器銅合金板表面制備高溫耐磨涂層的方法，一種在連鑄結晶器銅合金板表面制備高溫耐磨涂層的方法，采用等離子噴涂方法將金屬陶瓷粉末噴涂于經預處理的銅合金板表面形成厚度為0.5mm的金屬陶瓷凃層；所述的金屬陶瓷粉末為Cr3C2-NiCr粉末，粒度為325目～500目，其中，Cr3C2占Cr3C2-NiCr粉末總質量的70-80％，其余為NiCr合金粉末，NiCr合金粉末中Ni/Cr質量比為80：20。本發明專利技術制備的涂層結合強度高，抗熱震性能佳，熱疲勞壽命高，能滿足結晶器銅合金板的工作要求，顯著提高結晶器銅合金板的使用壽命。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及對銅合金板表面等離子噴涂高溫耐磨涂層的方法，特別是針對連鑄結晶器銅合金板表面制備高溫耐磨涂層的方法。
技術介紹
連鑄具有高效、節能的特點，是現代鋼鐵エ業中ー種常規的生產技木。結晶器是連鑄機的核心，是將鋼水注入其中，使鋼水外層形成連續的硬殼，隨后將其拉入支撐導向段的扇形段冷卻凝固，并拉出鑄坯的裝置，其技術性能將直接影響到連鑄設備的使用壽命、生產效率和鑄坯質量。連鑄生產中，結晶器銅合金板工作表面與1530°C 1570°C的鋼液接觸，背面通過30 40°C的冷卻水，承受著鋼液靜壓力、摩擦力，存在巨大的溫度梯度和熱應力。隨連鑄設 備大型化、高拉速和在線調寬技術的發展，連鑄生產效率得到大幅提高，結晶器銅合金板的熱負荷大幅増加，特別是彎月面附近結晶器銅合金板的表面溫度可達到300°C 350°C。彎月面處由于急冷急熱的反復熱應力的作用，極易產生熱裂紋和熱變形等。高效連鑄技術的發展對結晶器銅合金板質量提出了更高的要求，高強度、高耐磨性和良好的導熱性能成為衡量結晶器質量優劣的重要指標，而提高其耐磨性成了延長結晶器銅合金板使用壽命的最有效的手段之一。最早且也較廣泛地用來提高結晶器銅合金板耐磨性的是電鍍層。但由于電鍍層硬度較低，其耐磨性特別是高溫耐磨性較差，不能大幅延長結晶器銅合金板的壽命。專利CN200610047995. 2采用等離子噴涂方法，在結晶器銅合金板表面預噴涂鎳基自熔性合金，然后用激光重熔，之后在經重熔的鎳基層上再采用激光熔覆鈷基合金，最后進行長時間的去應カ熱處理。經過這樣的處理，大幅度地提高了結晶器銅合金板的耐磨性倉^:。專利CN200910038846. 3采用熱噴涂方法先制備厚0. 3-0. 5mm的過渡層，將過渡層用激光重熔后再噴砂處理，然后用超音速火焰噴涂的方法在過渡層上噴涂Ni基或Co基合金工作層，最后再對工作層進行激光重熔。采用該エ藝后涂層致密度、結合強度和抗熱震性能均有較大的提高。專利CN1431336A采用等離子噴涂的方法在結晶器銅合金板表面制備CuAgP合金打底層，然后在打底層上分別制備Cr3C2-NiCr金屬陶瓷、DelelO50自熔合金和Ni基自熔合金層，井置于800 880°C溫度下進行熱處理，使底層熔化，基材與底層、底層與面層間界面消失，涂層與基體形成冶金結合，極大地提高了涂層的結合強度、抗熱震性能，延長了結晶器的使用壽命。采用上述エ藝方法制備涂層，可以大幅提高涂層與基體的結合強度，涂層致密，改善了涂層的抗熱震性能，提高了結晶器銅合金板的耐磨性能，延長了其使用壽命。但是這些エ藝方法對設備等的要求較高，エ藝流程比較復雜，需要控制的參數較多，成本也較高，不利于實際生產應用。
技術實現思路
本專利技術提供了ー種在連鑄結晶器銅合金板表面制備高溫耐磨涂層的方法，目的是克服上述現有技術中存在的エ藝流程復雜、成本高的缺點，提高結晶器銅板的高溫耐磨性能，大幅延長結晶器銅板的使用壽命，并簡化工藝，降低生產成本。本專利技術也可以應用于各種銅或銅合金表面強化或者修復。本專利技術的技術方案是ー種在連鑄結晶器銅合金板表面制備高溫耐磨涂層的方法，采用等離子噴涂方法將金屬陶瓷粉末噴涂于經預處理的銅合金板表面形成厚度為0. 5mm的金屬陶瓷凃層；所述的金屬陶瓷粉末為Cr3C2-NiCr粉末，粒度為325目 500目，其中，Cr3C2占Cr3C2-NiCr粉末總質量的70-80%，其余為NiCr合金粉末，NiCr合金粉末中Ni/Cr質量比為80 :20。在經預處理的銅合金板表面先噴凃打底層粉末形成打底層，再將金屬陶瓷粉末噴涂于打底層上形成總厚度為0. 5mm的金屬陶瓷涂層；所述的打底層粉末為NiAl粉末，質量比 Ni/Al=80/20，粒度為 200 400 目。 噴凃所采用的主氣和送粉氣皆為氬氣、輔氣為氦氣，其中，主氣流量為54 64L min—1、送粉氣流量為6L mirT1 ;噴涂時的噴涂距離為90 140mm、噴涂功率為22 30kw、送粉速率為15 30g mirT1、噴槍移動速度為200mm s—1，控制銅合金板的溫度彡 150°C。預處理的銅合金板所述的預處理方法為采用機械或化學的方法清除結晶器銅合金板表面的油污和氧化層，然后用噴吵的方法對結晶器銅合金板表面進行粗糙化處理。有益效果等離子焰流高溫區的溫度可達10000K以上，能夠充分熔化金屬陶瓷粉末，使其很好地沉積到銅合金表面上，涂層與基體的結合強度較高。并且，等離子噴涂エ藝操作簡單，沉積效率高，易于制備厚涂層，成本相對較低，涂層致密。Cr3C2-NiCr粉末中的Cr具有比C更強的對0的親和力，因而在高溫時，Cr能迅速氧化成致密的Cr2O3薄膜,從而使涂層具有優異的耐高溫氧化和耐蝕性能AiCr合金與Cr3C2陶瓷有著良好的潤濕能力，能使涂層有足夠的內聚強度，因而以NiCr合金為粘結相、Cr3C2陶瓷顆粒做強化硬質相的Cr3C2-NiCr金屬陶瓷涂層作為工作涂層，具有優異的抗高溫磨損性能，涂層硬度為88-90HRC，與WC-Co硬質合金相當，并能保持到600°C而不明顯下降，適用于連鑄結晶器的工作環境。采用NiAl作為打底層可增加工作涂層與基體的結合力。打底層表面比經噴砂處理的基體表面更粗糙更不規則，能使工作涂層與之形成更強的機械結合；打底層熱膨脹系數介于基體和工作涂層之間，在機械及熱負荷下具有足夠的韌性，能緩解基體與工作層因熱膨脹系數不同而產生的熱失配應力。此外，等離子噴涂過程中，Ni-Al會發生劇烈的放熱反應，打底層可與基體之間形成微冶金結合，提高涂層的結合強度，改善涂層的抗熱震性能，延長其熱疲勞壽命。采用本專利技術的エ藝方法在結晶器銅合金板表面制備高溫耐磨涂層，涂層具有高的結合強度，抗熱震性能優異，能大幅提高結晶器銅板的使用壽命。附圖說明圖lCr3C2_20NiCr涂層截面顯微形貌圖。圖2Cr3C2-25NiCr涂層截面顯微形貌圖。圖3Cr3C2_30NiCr涂層截面顯微形貌圖。圖4NiAl/Cr3C2-30NiCr復合涂層截面顯微形貌圖。具體實施方式 以下是專利技術人給出的實施例，但本專利技術不限于這些實施例。ー種在連鑄結晶器銅合金板表面制備高溫耐磨涂層的方法步驟ー對結晶器銅合金板表面進行合理的預處理，首先采用機械或化學的方法清除結晶器銅合金板表面的油污和氧化層，然后用噴吵的方法對結晶器銅合金板表面進行粗糙化處理；步驟ニ 噴涂前將待噴涂粉末在100°C下保溫I I. 5h進行烘干除濕，提高粉末的流動性；步驟三設定好等離子噴涂的各エ藝參數；步驟四引弧后先用等離子焰流預熱銅合金板至60°C左右，然后打開送粉器，將Cr3C2-NiCr金屬陶瓷粉末直接噴涂在銅合金板表面，或者先噴涂NiAl打底層粉末形成打底層后再噴涂上述金屬陶瓷粉末，從而在銅合金板表面形成強化涂層。步驟五噴涂過程中需控制銅合金板溫度不超過150°C，具體方法是采用測溫儀監測銅合金板的溫度，當溫度接近150°C時，暫停噴涂，待溫度下降后再噴涂；步驟六隨時檢測涂層厚度，當涂層厚度達到約0. 5mm時結束噴涂。實施例I :在結晶器常用的CuCrZr合金表面等離子噴涂Cr3C2_20NiCr金屬陶瓷(Cr3C2_80%wt, NiCr-20% wt)。噴涂距離 90mm,主氣本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種在連鑄結晶器銅合金板表面制備高溫耐磨涂層的方法，其特征在于：采用等離子噴涂方法將金屬陶瓷粉末噴涂于經預處理的銅合金板表面形成厚度為0.5mm的金屬陶瓷凃層；所述的金屬陶瓷粉末為Cr3C2？NiCr粉末，粒度為325目～500目，其中，Cr3C2占Cr3C2？NiCr粉末總質量的70？80％，其余為NiCr合金粉末，NiCr合金粉末中Ni/Cr質量比為80：20。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳健，劉雪飄，梁歡，崔庭，方鍇，
申請(專利權)人：江蘇科技大學，
類型：發明
國別省市：
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