CN106756244A

CN106756244A - 一种激光制造与再制造结晶器铜板的过渡层合金材料

Info

Publication number: CN106756244A
Application number: CN201611240452.2A
Authority: CN
Inventors: 倪春雷; 董思远; 陈海涛
Original assignee: Shenyang Continental Laser Engineering Technology Co Ltd
Current assignee: Shenyang Continental Laser Engineering Technology Co Ltd
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2017-05-31

Abstract

本发明公开一种激光制造与再制造结晶器铜板的过渡层合金材料，其特点是该合金材料的成份：Al：1%~10%，Cu：1%~5%，Ni余量；该激光制造与再制造结晶器铜板的过渡层的制备方法：（1）采用预置粉末的方式在结晶器铜板的表面预置一层1.0~2.0mm厚的过渡层合金粉末；（2）选用6000W光纤激光器进行扫描熔覆；（3）对熔覆后的熔覆层进行加工保留过渡层厚度0.5‑1.5mm。本发明具有生产工艺简单，生产效率高，并且所用合金材料的成份组元较少，熔覆过程不出现裂纹，冶金结合好的特点。

Description

一种激光制造与再制造结晶器铜板的过渡层合金材料

技术领域

本发明涉及一种激光熔覆合金材料，特别是涉及一种激光制造与再制造连铸结晶器铜板熔覆用过渡层合金材料。

背景技术

结晶器是连铸的核心部件，其作用是在外界冷却水的作用下使液态钢水连续凝固成坯壳。在液态钢水和凝固钢坯的作用下，使晶器铜板表面会产生热裂纹、磨损、腐蚀等问题，从而直接影响到铸坯的表面质量、连铸机拉速、连续作业率等指标。因此具有良好的导热性、高强度、高耐磨性、高耐腐蚀性结晶器铜板对连铸技术的发展有着至关重要的意义。

由于激光熔覆技术的广泛应用，结晶器铜板的表面处理技术有了进一步的发展。由于铜结晶器的导热快、好、浸湿性能差、对激光的反射率较大，导致激光熔覆过程与基体在界面处存在较多裂纹，未熔合等缺陷，因此在铜板上用激光熔覆某些高合金度功能层材料时需要先熔覆一层过渡层进行梯度复合。

专利申请号为201310657301.7的中国发明专利采用先喷涂镍铬钼铌或哈氏合金后用激光重熔技术获得过渡层。

专利申请号为201310298639.8的中国发明专利在结晶器表面施加0.1-1mm 的纯镍或镍基合金镀层，然后将电镀层表面进行清洁和毛化处理，最后采用高功率CO2或YAG 或半导体或光纤激光器在镀层表面直接送粉进行激光熔覆扫描制备结晶器铜板。

专利申请号为200610047995.2的中国发明专利采用等离子喷涂预置Ni-Cr-Be-Si自熔合金粉末后用激光熔覆技术获得过渡层。

专利申请号为200910038846.3的中国发明专利采用超音速火焰喷涂或电镀法制备厚度为0.3 ～0.5mm 的镍基过渡后用激光熔覆的技术获得过渡层，其中过渡层的合金成分为Ni 含量为96 ～100％，C 含量小于0.1％，Cr、Si、B 总含量0 ～ 3.9％或者纯镍。

综合以上公开的技术，结晶器铜板的过渡层在激光制备时为解决激光对铜板的吸收率低的问题，多采用喷涂、电镀后毛化技术先预置合金材料，再复合激光熔覆技术，这使得生产工艺复杂，生产效率降低。并且所用的镍基合金过渡层为常用的镍铬硼硅合金，镍铬钼铌或哈氏合金，这些合金组元较多，虽然熔覆后没有裂纹产生，但在熔覆后多会在铜板与过渡层的界面处生成团聚物，从而使界面结合强度降低，在熔覆功能层时容易出现开裂的情况。虽然专利申请号为201310298639.8和专利申请号为200910038846.3的中国发明专利提到了先喷涂或电镀纯镍，但纯镍的强度低综合力学性能较差，并且专利申请号为201310298639.8的专利在激光熔覆时是将电镀的纯镍与功能层同时熔化并没有形成独立的过渡层。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题，经过反复研究和大量实验后，提供一种激光制造与再制造结晶器铜板的镍基过渡层合金材料，并加入一定量的铝元素，产生放热反应，使铜板表面能进一步熔化，从而促进铜板与过渡层的冶金结合，避免出现末熔合的缺陷，并且不需预先喷涂或电镀，可直接用激光熔覆的方法制备在结晶器铜板的工作面上。本发明中过渡层合金材料为镍铝铜合金。

本发明采用的技术方案是：一种激光制造与再制造结晶器铜板的过渡层合金材料，其特点是该合金材料的成份按质量百分比计。

Al：1%~10%，Cu：1%~5%，Ni余量。

这种激光制造与再制造结晶器铜板的过渡层的制备方法。

（1）去除结晶器铜板表面的油污，氧化物及疲劳层。

选用激光熔覆技术，直接用激光扫描铺粉预置的合金粉末，熔覆1.0-2.0mm过渡层，所述的过渡层合金材料的组分是：Al：1%~10%，Cu：1%~5%，Ni余量，熔覆工艺为。

（2）功率：4200~5000W，光斑直径：2.0~5.0mm，焦距300~350mm，扫描速度：1000~1500mm/min，搭接率：40%~60%。

（3）对熔覆后的过渡层进行加工保留厚度0.5-1.5mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果为。

（1）过渡层合金材料为镍铝铜合金，具有较低的合金度，在熔覆过程中不易形成气孔、夹杂等缺陷以及复杂团聚物，提高了界面结合强度高。

（2）过渡层合金材料中加入了铝元素，在熔覆时会产生放热反应，使铜板表面更容易熔化，避免了因铜表面对激光的吸收率低造成的末熔合缺陷，因此可实现熔覆前无需喷涂或电镀即可直接熔覆的目的，提高了生产效率，降低了生产难度。

具体实施方式

实施例1。

1.去除结晶器铜板表面的油污，氧化物，疲劳层等影响熔覆质量的因素。

2.选用激光熔覆技术，采用激光扫描铺粉预置的合金粉末的方式熔覆1.0mm过渡层，所述的过渡层合金材料的组分是：Al：1%，Cu：1%，Ni余量。

3.对熔覆后的过渡层进行加工，保留厚度0.5mm 。

实施例2。

2.选用激光熔覆技术，采用激光扫描铺粉预置的合金粉末的方式熔覆1.5mm过渡层，所述的过渡层合金材料的组分是：Al：5%，Cu：2.5%，Ni余量。

3.对熔覆后的过渡层进行加工，保留厚度1.0mm。

实施例3。

2.选用激光熔覆技术，采用激光扫描铺粉预置的合金粉末的方式熔覆2.0mm过渡层，所述的过渡层合金材料的组分是：Al：10%，Cu： 5%，Ni余量。

3.对熔覆后的过渡层进行加工，保留厚度1.5mm。

熔覆完过渡层的结晶器铜板经检测后显示过渡层与铜板的界面呈现出良好的冶金结合，没有出现团聚物，同时整个熔覆层硬度均匀，没有气孔，裂纹等缺陷。在该过渡层上熔覆钴基合金功能层，过渡层与钴基合金界面结合良好，无裂纹，气孔缺陷。这表明该过渡层材料在结晶器铜板的激光制造过程中起到了良好的梯度复合作用。

Claims

1.一种激光制造与再制造结晶器铜板的过渡层合金材料，其特征在于该合金材料的成份按质量百分比计：

Al：1%~10%，Cu：1%~5%，Ni余量。

2.根据权利要求1所述的激光制造与再制造结晶器铜板的过渡层合金材料，其特征在于该合金材料的成份按质量百分比计：

Al：1%，Cu：1%，Ni余量。

3.根据权利要求1所述的激光制造与再制造结晶器铜板的过渡层合金材料，其特征在于该合金材料的成份按质量百分比计：

Al：5%，Cu：2.5%，Ni余量。

4.根据权利要求1所述的激光制造与再制造结晶器铜板的过渡层合金材料，其特征在于该合金材料的成份按质量百分比计：

Al：10%，Cu： 5%，Ni余量。

5.权利要求1所述的激光制造与再制造结晶器铜板的过渡层的制备方法，其特征在于有以下步骤：

（1）去除结晶器铜板表面的油污，氧化物及疲劳层；

（2）选用激光熔覆技术，直接用激光扫描铺粉预置的合金粉末，熔覆1.0-2.0mm过渡层，所述的过渡层合金材料的组分是：Al：1%~10%，Cu：1%~5%，Ni余量，熔覆工艺为：

功率：4200~5000W，光斑直径：2.0~5.0mm，焦距300~350mm，扫描速度：1000~1500mm/min，搭接率：40%~60% ；

（3）对熔覆后的过渡层进行加工保留厚度0.5-1.5mm。