一种铜合金结晶器表面激光熔覆梯度涂料的方法技术

本发明专利技术涉及金属表面改性技术，具体的说是一种铜合金结晶器表面激光熔覆梯度涂料的方法。选取铜合金结晶器并对其表面进行预处理，选取成分为4%~6%的Al、92%~93.5%的Ni，其余为杂质的镍基合金粉末，成分为0.9%~1.2%的C、26.5%~30.5%的Cr、0.8%~1.1%的Si、3.4%~5.4%的W、1.0%~2.0%的Fe、1.2%~2%的Ni，其余为Co的钴基合金粉末，将两种合金粉末分别用金属粘接剂调成膏状物，然后在铜合金结晶器表面交替涂覆，最后进行激光熔覆。本发明专利技术极大的提高了铜合金结晶器的耐磨性与耐蚀性，且所得涂层组织连续、平整，整个过程清洁无污染且成品率高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及金属表面改性技术，具体的说是。选取铜合金结晶器并对其表面进行预处理，选取成分为4%~6%的Al、92%~93.5%的Ni，其余为杂质的镍基合金粉末，成分为0.9%~1.2%的C、26.5%~30.5%的Cr、0.8%~1.1%的Si、3.4%~5.4%的W、1.0%~2.0%的Fe、1.2%~2%的Ni，其余为Co的钴基合金粉末，将两种合金粉末分别用金属粘接剂调成膏状物，然后在铜合金结晶器表面交替涂覆，最后进行激光熔覆。本专利技术极大的提高了铜合金结晶器的耐磨性与耐蚀性，且所得涂层组织连续、平整，整个过程清洁无污染且成品率高。【专利说明】
本专利技术涉及金属表面改性技术，具体的说是。
技术介绍
铜及铜合金是人类历史上使用最早的金属材料之一，铜合金具有高的导电性、导热性及优良的成形性，广泛用于电力、电工、矿山、冶金及机械制造业，在冶金工业许多环节中，铜是许多关键部件的制作材料，例如，连续铸造的心脏——结晶器就是采用铜合金制造，结晶器是炼钢中连续铸钢的重要部件，其功能是将高温钢水在结晶器中连续冷凝至规定尺寸和几何形状的钢坯，以一定的速度平稳拉出，而且其技术性能将直接影响到铸锭的内部组织、铸坯的表面质量、连铸机的拉速和生产效率等指标；但由于铜基的耐磨性很差，大大影响了结晶器的使用寿命，工程应用中常常需要对其进行表面涂覆或改性。目前广泛使用的铜质结晶器一般采用电镀和热喷涂、渗镀等表面处理方法进行表面改性，以提高结晶器铜板的耐磨性和耐蚀性，但由于电镀和热喷涂制备的涂层与基体是机械结合，而渗镀的工艺较难控制，且工艺成本较高，故在一定程度上降低了其强化效果。激光熔覆(Laser Cladding)亦称激光包覆或激光熔敷，是一种新的表面改性技术，它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层，激光熔覆技术可制备与基体形成冶金结合的特殊功能涂层，对环境无污染，还具有生产率高、成品率高以及综合成本低等特点。然而，由于结晶器中 铜基体的热膨胀系数大(1.67 X 10-5/K)，与许多材料浸润性差等，并与抗热、耐磨涂层结合力较差，因此选择适当的合金粉末在铜基材料形成无裂纹、冶金结合好、耐高温、耐磨损、高强度熔覆涂层，对提高结晶器的寿命至关重要，而且，传统的激光熔覆通常都是在基体表面熔覆单层材料，对需进行表面改性处理的金属的性能的提升作用十分有限。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供，能够极大的提高铜合金结晶器的耐磨性及耐腐蚀性。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案为，，选取铜合金结晶器并对其表面进行预处理，然后在其表面涂覆涂料层，最后进行激光熔覆，所述涂料层是由镍基合金粉末涂层和钴基合金粉涂层末交替形成的梯度涂层，所述的镍基合金粉末的成分为4%~6%的Α1、92%~93.5%的Ni，其余为杂质；所述的钴基合金粉末的成分为0.9%~1.2%的C、26.5%~30.5%的Cr,0.8%~1.1%的Si,3.4%~5.4%的W、1.0%~2.0%的Fe、1.2%~2%的Ni，其余为Co ;将上述两种合金粉末分别用金属粘接剂调成膏状物，然后按先涂镍基合金粉末后钴基合金粉末的顺序在预处理过的铜合金结晶器表面交替涂覆，最后进行激光熔覆。上述方法中，铜合金的预处理过程为将其基体表面进行打磨、清洗、吹干处理。需要注意的是，在将两种合金粉末分别调成膏状物之前，先将其研磨至平均粒径均< 2 μ m，并进行烘干处理。作为优选的方案，镍基合金粉末所用的粘接剂为醋三纤维，钴基合金粉末所用的粘接剂为二丙酮醇溶液。在铜合金结晶器上涂覆涂料层时，所涂覆的镍基合金粉末涂层和钴基合金粉末涂层的厚度均为0.1mnT0.2mm，最终铜合金结晶器表面涂覆的涂料层的总厚度为0.65mm~0.8mm。在激光熔覆处理过程中，激光光斑大小1.5mm，脉宽为1.1ms，激光脉冲频率为40Hz，焊接功率为370W，激光扫描速度300mm/min，扫描半径R=Imm,扫描圈数为2。有益效果:本专利技术，从宏观上可以使得铜合金结晶器表面得到较厚的一层冶金结合带，且所涂覆的合金粉末与铜合金表面的结合区域较平整，涂层与基底界面冶金结合良好，而且通过显微组织分析发现此结合区无裂纹、杂质等缺陷，熔覆层内有大量细小均匀的鱼骨状树枝晶，极大的提高了铜合金结晶器的耐磨性与耐蚀性，组织连续、平整，整个过程清洁无污染且成品率高。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的合金粉末熔覆后形成的熔覆层与基体结合区域的SEM图； 图2为本专利技术的合金粉末熔覆后形成的熔覆层的微观组织形貌； 图3为本专利技术的合金粉末`熔覆后形成的熔覆层的XRD谱线标定图； 图4为本专利技术的合金粉末熔覆后形成的熔覆层的表面到基体的显微硬度分布图； 图5为本专利技术的合金粉末熔覆后形成的熔覆层的摩擦磨损系数的比较示意图。【具体实施方式】实施例一、 ，选取铜合金结晶器并对其表面进行预处理，然后在其表面涂覆涂料层，最后进行激光熔覆，所述涂料层是由镍基合金粉末涂层和钴基合金粉涂层末交替形成的梯度涂层，所述的镍基合金粉末的成分为4%的Al、92%的Ni，其余为杂质；所述的钴基合金粉末的成分为0.9%的C、26.5%的Cr、0.8%的S1、3.4%的W、1.0%的Fe、1.2%的Ni，其余为Co ;将上述两种合金粉末分别用金属粘接剂调成膏状物，然后按先涂镍基合金粉末后钴基合金粉末的顺序在预处理过的铜合金结晶器表面交替涂覆，最后进行激光熔覆。铜合金的预处理过程为将其基体表面进行打磨、清洗、吹干处理。在将两种合金粉末分别调成膏状物之前，先将其研磨至平均粒径均< 2 μ m，并进行烘干处理。镍基合金粉末所用粘接剂为醋三纤维，钴基合金粉末所用粘接剂为二丙酮醇溶液。所述的镍基合金粉末涂层和钴基合金粉末涂层的厚度均为0.1mnT0.2mm，最终铜合金结晶器表面涂覆的涂料层的总厚度为0.65mnT0.8_。在激光熔覆处理过程中，激光光斑大小1.5mm，脉宽为1.1ms，激光脉冲频率为40Hz，焊接功率为370W，激光扫描速度300mm/min，扫描半径R=Imm,扫描圈数为2。实施例二、 ，选取铜合金结晶器并对其表面进行预处理，然后在其表面涂覆涂料层，最后进行激光熔覆，所述涂料层是由镍基合金粉末涂层和钴基合金粉涂层末交替形成的梯度涂层，所述的镍基合金粉末的成分为5%的Al、93%的Ni，其余为杂质；所述的钴基合金粉末的成分为1.0%的C、28.5%的Cr、1.0%的S1、4%的W、1.5%的Fe、1.6%的Ni，其余为Co ;将上述两种合金粉末分别用金属粘接剂调成膏状物，然后按先涂镍基合金粉末后钴基合金粉末的顺序在预处理过的铜合金结晶器表面交替涂覆，最后进行激光熔覆。铜合金的预处理过程为将其基体表面进行打磨、清洗、吹干处理。在将两种合金粉末分别调成膏状物之前，先将其研磨至平均粒径均< 2 μ m，并进行烘干处理。镍基合金粉末所用粘接剂为醋三纤维，钴基合金粉末所用粘接剂为二丙酮醇溶液。所述的镍基合金粉末涂层和钴基合金粉末涂层的厚度均为0.1mnT0.2mm，最终铜合金结晶器表面涂覆的涂料层的总厚度为0.65mnT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜合金结晶器表面激光熔覆梯度涂料的方法，选取铜合金结晶器并对其表面进行预处理，然后在其表面涂覆涂料层，最后进行激光熔覆，其特征在于：所述涂料层是由镍基合金粉末涂层和钴基合金粉末涂层末交替形成的梯度涂层，所述的镍基合金粉末的成分为4%~6%的Al、92%~93.5%的Ni，其余为杂质；所述的钴基合金粉末的成分为0.9%~1.2%的C、26.5%~30.5%的Cr、0.8%~1.1%的Si、3.4%~5.4%的W、1.0%~2.0%的Fe、1.2%~2%的Ni，其余为Co；将上述两种合金粉末分别用金属粘接剂调成膏状物，然后按先涂镍基合金粉末后钴基合金粉末的顺序在预处理过的铜合金结晶器表面交替涂覆，最后进行激光熔覆。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王文焱，元亚莎，张豪胤，许开辉，谢敬佩，王爱华，王爱琴，李继文，李洛利，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：