[发明专利]一种铜结晶器表面涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种铜结晶器表面涂层的制备方法。其包括，表面涂覆：在铜结晶器合金表面，采用喷涂法或激光同轴送粉方法在铜结晶器表面熔覆一层镍基或者钴基硬质涂层；打磨：将所述铜结晶器合金及涂层放置于磨床夹具中，通过金刚石磨盘将所述铜结晶器合金表面涂层打磨平整；旋转剪切：采用旋转剪切工具对所述打磨平整的涂层进行表面旋转剪切。本发明对熔覆层和基体的结合处进行旋转剪切，能够更加充分的使结合处发生剪切变形。使涂层和铜基体产生共同的剪切变形，发生流动，从而形成“交互穿插”与“超扩散”结合的涂层，从而提高界面结合性能。

技术领域

本发明属于金属工件表面改性技术领域，具体涉及一种铜结晶器表面涂层的制备方法。

背景技术

铜及铜合金由于具有优异导热与耐蚀性，被广泛用作钢铁连铸结晶器。铜结晶器在钢坯连铸高温、强腐蚀和摩擦条件下，易出现磨损、裂纹、热变形，最终导致设备报废。据统计，一套结晶器的价格在7～12万元，我国冶金企业每年铜结晶器的消耗在20亿元以上，是除轧辊以外的第二大冶金耗材。我国要成为钢铁强国，就必须在铜结晶器表面高性能涂层制备技术与理论方面取得突破自主创新与突破。

表面高强高硬度涂层是解决铜结晶器表面耐磨性差的重要途径。铜结晶器表面涂层技术在不改变铜基体材料的成分、不削弱铜基体强度的条件下赋予铜结晶器表面耐磨、高硬度的优异性能。目前，铜结晶表面高硬度高耐磨涂层制备方法一般是：通过激光熔覆、喷涂、电镀在结晶器表面制备镍基与钴基涂层。尽管以上方法在铜结晶器表面防护方面起到了一定作用，仍存在以下问题：

(1)硬的涂层合金与软的铜基体合金很低的互溶度，导致涂层与基体的冶金结合差，且由于液相数量少，对固体的润湿性不高，易造成间隙、微孔等弱结合界面。

(2)激光熔覆法，在激光熔覆熔池冷凝过程中，由于涂层与基体合金的热物理性能差异，涂层与基体存在热失配问题，从而形成界面间隙与裂纹。

(3)激光熔覆法，由于铜基体合金由于自身物理性能的影响，不利于激光能量吸收及温度的提升，促进了熔覆层界面微孔与弱结合。

(4)喷涂法，铜基体与涂层是物理结合而不是冶金结合，涂层结合力差，容易脱落，而且涂层不能致密，性能差。

(5)电镀法，铜基体与涂层仍然是物理结合而不是冶金结合，结合力差，导致涂层寿命较低，难以获得满意的效果。

总之，采用传统方法，硬质涂层与铜基体合金的互溶度低、润湿性差、热失配，以及铜基体激光能量吸收率低，易导致硬涂层/铜基体结合界面存在裂纹、弱结合、寿命短等不足。因此，提供一种高强度高硬度通结晶器表面涂层，克服现有技术的上述缺陷是本领域有待解决的技术问题。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有铜结晶器表面涂层的制备方法存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供一种铜结晶器表面涂层的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种铜结晶器表面涂层的制备方法，其包括，

表面涂覆：在铜结晶器合金表面，采用喷涂法或激光同轴送粉方法在铜结晶器表面熔覆一层镍基或者钴基硬质涂层；

打磨：将所述铜结晶器合金及涂层放置于磨床夹具中，通过金刚石磨盘将所述铜结晶器合金表面涂层打磨平整；

旋转剪切：采用旋转剪切工具对所述打磨平整的涂层进行表面旋转剪切。

作为本发明所述的铜结晶器表面涂层的制备方法的一种优选方案，所述表面涂覆，其中，所述涂层厚度为0.3～2.2mm。