[发明专利]在连铸结晶器铜板表面生长无机涂层的方法

说明书

本发明提供一种在连铸结晶器铜板表面生长无机涂层的方法，该方法包括如下步骤：1)配制晶种合成液，反应制得晶种；2)将晶种溶于溶剂中，制得电泳晶种液，将铜板置于所述电泳晶种液中，电泳，使晶种吸附至铜板表面部分区域或全部区域，进行种晶处理；3)将种晶完毕的铜板进行热处理，然后将其放入二次合成液中，进行二次生长，使得铜板表面部分或全部区域形成高强耐蚀耐磨耐高温的无机涂层。本发明针对目前连铸结晶器铜板常用电镀和热喷涂涂层所存在的缺点，在连铸结晶器铜板表面全部或部分区域制备一层与基体结合力良好、耐高温磨损、耐腐蚀且具有良好导热性的无机涂层，以提高连铸结晶器铜板的使用寿命。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及一种在连铸结晶器铜板表面生长高强耐磨耐蚀耐高温无机涂层的方法。

背景技术

在金属的连铸生产中，结晶器是连铸机的“心脏”，其性能和寿命直接影响连铸生产的作业率和铸坯质量，影响连铸工序成本。结晶器的工作环境十分恶劣：外表面与30～40℃的冷却水接触，内表面与熔渣和金属液(或高温金属坯壳)接触，极易引起热疲劳、高温氧化和化学腐蚀；结晶器还长时间承受着易导致其磨损和划伤的金属液体的静水压力、铸坯壳的摩擦力等机械应力；此外，结晶器的在线调宽、锥度调节也会造成结晶器内壁的划伤。可见结晶器所在的工作环境严重影响其工作寿命。

随着连铸工艺的不断发展、连铸新技术的不断开发，连铸生产向高拉速、高质量、高生产率发展，连铸结晶器的所处的工作条件也越来越苛刻，同时对结晶器的要求也越来越高。其中结晶器涂层的高温耐磨性是影响连铸发展的一个重要因素。目前，连铸生产中通常采用电镀或热喷涂方法在结晶器铜板表面制备Ni或Ni-Co、Ni-Cr合金涂层，以提高结晶器铜板的高温耐磨性和防止基体铜渗入铸造体中。对于电镀Ni或Ni-Co合金来说，由于电镀方法简单并易于控制，该方法是目前国内外连铸领域中普遍采用的表面处理方法，但是电镀法所制备的涂层与基体间的结合为机械结合，并非冶金结合，在连续热应力和机械应力的工作环境下，电镀层易剥落脱离，并且电镀工艺中镀层不可避免地存在针孔，从而对镀层的抗氧化性不利；对于热喷涂来说，涂层具有耐磨、耐蚀、沉积速率高等优点，但是热喷涂过程中工件易产生热应力，导致工件变形，后续还需对工件进行冗长的热处理。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种在连铸结晶器铜板表面生长高强耐磨耐蚀耐高温无机涂层的方法，用于解决现有技术中连铸结晶器铜板表面的无机涂层硬度差、耐磨性差、耐蚀耐高温性差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种连铸结晶器铜板表面生长高强耐磨耐蚀耐高温无机涂层的方法，包括如下步骤：

1)配制晶种合成液，反应制得晶种；

2)将所述晶种溶于溶剂中，制得电泳晶种液，将铜板置于所述电泳晶种液中，电泳，使晶种吸附至铜板表面部分区域或全部区域，进行种晶处理；

3)将种晶完毕的铜板进行热处理，然后将其放入二次合成液中，进行二次生长，使得铜板表面部分或全部区域形成高强耐蚀耐磨耐高温的无机涂层。

可选地，所述步骤1)中，按摩尔计，所述晶种合成液中正硅酸乙酯：四丙基溴化氨(或四丙基氢氧化氨)：氢氧化钠：水＝1：(0.05-1)：(0.01-0.13)：(10-120)，优选为1：(0.1-0.8)：(0.04-0.13)：(20-80)。

可选地，所述步骤1)中，制备晶种时，反应温度为50～150℃，优选为70-120℃。

可选地，所述步骤1)中，制备晶种时，反应时间为10～100h，优选为30～80h。

可选地，所述步骤2)中，所述电泳晶种液的溶剂为有机溶剂。

可选地，所述步骤2)中，所述有机溶剂选自异丙醇。