[发明专利]一种金属陶瓷涂层连铸结晶器铜板及其制备方法

权利要求书

1.一种金属陶瓷涂层连铸结晶器铜板的制备方法，其特征在于，采用HVAF工艺，其工艺步骤如下：

步骤1：铜板预处理

(1)铜板表面校直：将铜板校直，得到校直后的铜板；

(2)铜板表面除油：将校直后的铜板，除油净化，得到除油净化后的铜板；

步骤2：铜板表面喷砂及预热

启动HVAF喷涂系统，并设定喷砂工艺程序，点火送喷砂粉，对除油净化后的铜板进行喷砂粗化，同时进行预热，得到预热后的铜板；其中，铜板的预热温度为90-120℃，表面粗糙度Ra为2.5-4μm；

其中，喷砂及预热的工艺参数为：所述的喷砂粉为粒度为120～200目的白刚玉砂；

HVAF喷涂系统的喷砂工艺程序为：助燃剂为空气，空气气压为88-92 psi，燃料为丙烷或丙烯，燃料的气压为92-96 psi，氮气的流量为18-25 L/min，氢气的流量为15-25 L/min，氧气的流量为0-50 L/min，喷涂距离为170-230mm，送粉量为80-150g/min；

步骤3：铜板表面喷涂

启动HVAF喷涂系统，并设定喷涂工艺程序，点火送喷涂材料，对预热后的铜板喷涂金属陶瓷层，得到金属陶瓷涂层的铜板；其中，喷涂材料采用WC-17Co粉；喷涂过程中，控制铜板的温度≤180℃；喷涂厚度为从结晶器铜板的上部到下部，由0.05-0.2mm到0.6-1mm线性递增；所述的WC-17Co粉为钴包覆碳化钨粉末，其具体为Co元素占钴包覆碳化钨的质量百分比为17%；

HVAF喷涂系统的喷涂工艺程序为：助燃剂为空气，空气气压为70-80 psi，燃料为丙烷或丙烯，燃料的气压为75-85 psi，氮气的流量为18-25 L/min，氢气的流量为15-25 L/min，氧气的流量为0-100 L/min，喷涂距离为170-230mm，送粉量为80-150g/min；

步骤4：铜板表面封孔

采用三层封孔工艺，进行封孔处理，得到封孔后的铜板；每层封孔剂的用量为6.0～7.4m²/L；

其中，第一层为底层封孔剂，用喷枪均匀喷涂在金属陶瓷涂层的铜板表面；底层封孔剂为水溶液，其含有的成分及各个成分的质量百分比为：氧化锆0.5-2%，稀土0.5-2%，余量为水；

第二层为中间层封孔剂，直接涂抹在底层封孔剂表面，中间层封孔剂含有的成分及各个成分的质量百分比为：铬酐40%-80%，氧化锌5%-15%，余量为水；

第三层为表层封孔剂，直接涂抹在中间层封孔剂的表面，表层封孔剂含有的成分及各个成分的质量百分比为：铬酐20%-40%，氧化锌2%-10%，磷酸20%-40%，余量为水；

步骤5：铜板表层固化

将封孔后的铜板，以升温速率为1-3℃/min，升温至260-330℃，保温2-3h，再经20-30h，冷却至室温，得到金属陶瓷涂层连铸结晶器铜板，清洁封装；

所述的金属陶瓷涂层连铸结晶器铜板，金属陶瓷涂层的硬度为HV1250-HV1400，孔隙率为≤1%，金属陶瓷涂层和连铸结晶器铜板的结合力为≥70MPa。

2.如权利要求1所述的金属陶瓷涂层连铸结晶器铜板的制备方法，其特征在于，所述的步骤1(1)中，所述的校直采用压力机，校直后的铜板平面度要求为：宽边铜板1mm，窄边铜板0.5mm。

3.如权利要求1所述的金属陶瓷涂层连铸结晶器铜板的制备方法，其特征在于，所述步骤1(2)中，所述的除油净化的工艺为：采用工业酒精将校直后的铜板表面去油，在喷涂前使用丙酮将需喷涂表面净化。

4.如权利要求1所述的金属陶瓷涂层连铸结晶器铜板的制备方法，其特征在于，所述的WC-17Co粉的粒径为5-30μm。

5.如权利要求1所述的金属陶瓷涂层连铸结晶器铜板的制备方法，其特征在于，所述的WC-17Co粉的粒径为10-38μm。

6.如权利要求1所述的金属陶瓷涂层连铸结晶器铜板的制备方法，其特征在于，所述的WC-17Co粉的粒径为15-45μm。