[发明专利]结晶器铜板耐磨涂层及其超音速喷涂方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面处理领域，尤其涉及一种结晶器铜板耐磨涂层及其超音速喷涂方法。

背景技术

结晶器铜板是炼钢厂连铸机的重要部件，铜板包括宽面铜板和窄面铜板，分别通过螺栓把合于水箱上，两块宽面铜板夹紧两块窄面铜板形成一个矩形腔，工作时，铜板后面水箱流通高压冷却水，钢水注入到矩形腔后，经冷却结晶形成钢坯从结晶器底部连续不断拉出，钢坯对铜板表面产生了磨损破坏，生产中通常采取在铜板表面电镀耐磨性镀层方法以抵御磨损，提高铜板使用寿命。

目前随着超音速喷涂技术的兴起，因其热输入小，有可避免结晶器铜板变形的优势，使超音速喷涂技术在结晶器上被广泛应用，如宝山钢铁公司公开的“CN1781643”专利名称“结晶器铜板修复的方法”中，提到可将纯铜、银铜合金、铬锆铜合金、铍镍锆铜合金、镍合金等金属粉末喷涂在结晶器铜板表面，以提高结晶器铜板的耐磨性能，效果明显，但该专利中并未详细披露合金粉末的具体成分。

发明内容

本发明的目的是提供一种结晶器铜板耐磨涂层及其超音速喷涂方法，克服现有技术的不足，采用超音速火焰喷涂方法在结晶器铜板表面喷涂合金粉末，改善铜板表面的耐磨性能，提高结晶器铜板的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

结晶器铜板耐磨涂层，该耐磨涂层成分(wt％)为：Ni 73-90％、Cr 5-10％、W 1-5％、Al 0.5-3％、Si 3-6％、C 0.5-2％、Fe 0.1-2％。

所述结晶器铜板耐磨涂层的超音速喷涂方法，包括喷涂前预处理、喷涂和热扩散步骤，具体操作步骤如下：

1)喷涂前对结晶器铜板表面进行机械加工，去除影响喷涂的表面缺陷，然后将待喷涂铜板表面用有机溶剂——丙酮处理，去除油污；

2)用16-20目棕刚玉对铜板待喷涂表面进行喷砂，处理后表面光洁度Ra≤100μm；

3)用超音速火焰喷涂设备在结晶器铜板表面喷涂耐磨合金层，喷涂温度为1500-2000℃、喷涂速度400-600米/秒，先喷涂过渡层，过渡层厚度0.2-0.5mm，再喷涂工作层，工作层厚度0.5-1.5mm，耐磨涂层总厚度0.7-2.0mm；所述耐磨合金为粉末状，颗粒度300-400目；

4)将步骤3)处理后的铜板在真空炉中热扩散处理，在温度700℃-900℃下保温0.5-2小时后冷却至室温。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)和电镀铜板相比，生产工艺容易控制，不会产生质量波动，使铜板一次过钢量提高1倍以上；2)喷涂制作工序少，产品制作工期短，生产效率高，喷涂层无变形，机械性能稳定，涂层与铜板基体结合强度高，不会产生脱落问题；3)喷涂层厚度均匀而且能够精确控制加工余量，避免粉末浪费，生产成本低，减轻了工人的劳动强度。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明：

结晶器铜板耐磨涂层的超音速喷涂方法，包括喷涂前预处理、喷涂和热扩散步骤，具体操作步骤如下：

1)喷涂前对结晶器铜板表面进行机械加工，去除影响喷涂的表面缺陷，然后将待喷涂铜板表面用有机溶剂——丙酮处理，去除油污；

2)用16-20目棕刚玉对铜板待喷涂表面进行喷砂，处理后表面光洁度Ra≤100μm；

3)用超音速火焰喷涂设备在结晶器铜板表面喷涂耐磨合金层，喷涂温度为1500-2000℃、喷涂速度400-600米/秒，先喷涂过渡层，过渡层厚度0.2-0.5mm，再喷涂工作层，工作层厚度0.5-1.5mm，耐磨涂层总厚度0.7-2.0mm；耐磨涂层成分(wt％)为：Ni 73-90％、Cr 5-10％、W 1-5％、Al 0.5-3％、Si 3-6％、C 0.5-2％、Fe 0.1-2％，所述耐磨合金为粉末状，颗粒度300-400目；

4)将步骤3)处理后的铜板在真空炉中热扩散处理，在温度700℃-900℃下保温0.5-2小时后冷却至室温；

5)对热处理后的铜板进行机械加工形成粗糙度Ra0.8光滑表面。

经上述步骤处理后的铜板表面硬度能达到HV200-300，满足生产中结晶器铜板的耐磨性能要求，和电镀铜板相比，结晶器一次过钢量提高1倍以上，质量稳定，成本低，效率高。