專利名稱：一種金屬陶瓷涂層結(jié)晶器銅板制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于連鑄結(jié)晶器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種金屬陶瓷涂層結(jié)晶器銅板制作 方法。
背景技術(shù)：
結(jié)晶器是連鑄生產(chǎn)中的核心部件，在目前的高作業(yè)率、高澆注速度連鑄機上，高 溫磨損、熱裂紋、熱變形已經(jīng)成為結(jié)晶器銅板更換的主要原因。近年來，采用電鍍工 藝對結(jié)晶器表面進行處理在很大的程度上提高了結(jié)晶器的耐磨和耐蝕性能，提高板坯 的質(zhì)量和生產(chǎn)率，節(jié)約成本，延長結(jié)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(fā)明專利CN 101302619A公布了 "結(jié)晶器銅板超音速噴涂方法"，利用熱噴 涂技術(shù)，在結(jié)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(xù)熔融 熱處理增加涂層與基體結(jié)合的強度，熱處理溫度為800°C-950°C，在銅的再結(jié)晶溫度以 上，對結(jié)晶器銅板的變形產(chǎn)生直接影響，降低銅基體的硬度，并增加了后續(xù)矯形處理 的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種金屬陶瓷涂層結(jié)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(shù)較低。
本發(fā)明的具體制作工藝為
(1) 噴涂前對結(jié)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(shè)備在結(jié)晶器銅板表面制備Cr3C2-25MCr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'C-70(TC下保溫0. 5-2小時，吹高壓氮氣冷卻至室溫。 本發(fā)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C8 12y。， Nil8~22%，余量為Cr，均為重量百分數(shù)。
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(jié)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(nèi)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(jié)晶器銅板變形。
重熔時，60(TC-70(TC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(fā)明采用以航空煤油為燃料的全自動超音速火焰噴涂設(shè)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(fā)生，全自動設(shè)備可提供穩(wěn)定的工藝條件，最大限 度的保證噴涂的連續(xù)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(tài)同 時，可以被加速到高達300~650m/s的速度，從而獲得結(jié)合強度高、致密的高質(zhì)量涂 層，并且對基體的熱影響較小，從而降低熱輸入對結(jié)合力和變形的不利影響。采用松 香油粘結(jié)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60(TC-70(TC下進行重熔處理，加熱時松香油粘結(jié)劑易揮發(fā)且無殘留， 對涂層無任何影響，選擇的銀基釬料具有優(yōu)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(nèi)聚強度，且釬焊后的涂層表面光潔，符合結(jié)晶器銅板對 表面質(zhì)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(xù)加工的難度。
本結(jié)晶器銅板金屬陶瓷涂層具有與銅基體呈冶金結(jié)合、涂層內(nèi)部孔隙率低、內(nèi)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(jié)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(shù)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(zhì)量的提高， 因而可以提高成品鋼板的表面質(zhì)量。制得的涂層均勻致密，表面平整，且與基體實現(xiàn) 冶金結(jié)合，具有優(yōu)良的高溫耐磨、耐蝕性能，抗冷熱疲勞性能優(yōu)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(shù)較低，有利于鑄坯表面質(zhì)量的提高和 拉坯速度的提高。
具體實施例方式
1) 噴涂前對結(jié)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， 徹底清除附著在工件表面上的油污、油漆；再用20目的棕剛玉進行噴砂粗化處理，清 除基體表面的氧化物，增加噴涂的附著力；
2) 采用超音速火焰噴涂設(shè)備在銅結(jié)晶器表面制備Cr3C2-25NiCr合金涂層，反復噴 涂至涂層厚度約lmm,噴涂過程中及時測量銅板溫度，并釆取冷卻措施，保證銅板背 部溫度IO(TC左右。
3) 用松香油粘結(jié)劑與銀基釬料和Cr3C2-25NiCr粉末混合制成膏狀物漿料，涂敷在 噴涂后的Cr3C2-25NiCr涂層上，厚度為0.3mm，涂敷前先在涂層上刷一層松香油打底， 以增加黏結(jié)性；
4) 在真空爐中進行釬焊重熔熱處理，快速升溫至68(TC，保溫1.5小時，吹高壓氮 氣冷卻至室溫，以減少變形。
5) 將帶涂層的銅板按照使用要求的精度加工至相應(yīng)尺寸，即可上機運行。 本發(fā)明提高了涂層的內(nèi)聚強度，降低了涂層中的氣孔等缺陷，并實現(xiàn)了基體與涂
層的冶金結(jié)合，滿足了結(jié)晶器的使用要求，大大延長了使用壽命。噴涂的全自動化操 作簡單，工藝穩(wěn)定，重復性強，重熔溫度低，減少了后續(xù)矯形工序，提高了工作效率。
權(quán)利要求
1.一種金屬陶瓷涂層結(jié)晶器銅板制作的方法，其特征在于，制作工藝為(1)噴涂前對結(jié)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(shè)備在結(jié)晶器銅板表面制備Cr3C2-25NiCr金屬陶瓷合金涂層，涂層厚度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，以減少變形。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，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C8 12。/。， Ni 18 22%， 余量為Cr，均為重量百分數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，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(jié)性。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，重熔時，600°C-700°C 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。
全文摘要
一種金屬陶瓷涂層結(jié)晶器銅板制作方法，屬于連鑄結(jié)晶器技術(shù)領(lǐng)域。首先對基材表面進行預處理，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；采用超音速火焰噴涂法在銅結(jié)晶器表面噴涂Cr₃C₂-25NiCr金屬陶瓷涂層，在其上涂敷一層混合金屬陶瓷的低熔點釬料，最后在真空爐中重熔處理，600℃-700℃下保溫0.5～2小時，吹高壓氮氣冷卻至室溫。優(yōu)點是，能確保金屬陶瓷涂層與基體的結(jié)合強度，降低涂層孔隙率；提高涂層的內(nèi)聚強度；涂層均勻致密，表面平整，且與基體實現(xiàn)冶金結(jié)合，具有優(yōu)良的高溫耐磨、耐蝕性能，抗冷熱疲勞性能優(yōu)異；可承受鑄坯表面的高溫磨損，且鑄坯的摩擦系數(shù)較低，有利于鑄坯表面質(zhì)量的提高和拉坯速度的提高。
文檔編號B22D11/057GK101637806SQ200910091179
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者熹 張, 張飛虎, 軍 章, 董現(xiàn)春, 靜 許, 陳延清, 鞠建斌 申請人:首鋼總公司