CN1297683C - 铜或铜合金基体上镍基自熔合金涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于铜或铜合金基体上镍基自熔合金涂层的制备方法。包括在温度得到控制的铜或铜合金基体表面预处理、喷涂结合底层，然后再在其上喷涂镍基自熔合金涂层，得到本发明所述的双层复合结构涂层。涂层的典型应用是钢铁连铸连轧结晶器铜板的强化与修复，还可广泛用于各种铜或铜合金表面的强化与修复，使涂层结合强度高，具有优越的耐磨损性能与耐热冲击性能。
Description
一、技术领域
本发明涉及应用领域包括冶金、电力、化工等领域的一种涂层及其制备方法，特别涉及一种可用于钢铁连铸结晶器修复与强化的铜或铜合金基体上镍基自熔合金涂层的制备方法。
二、背景技术
连铸连轧工艺已经成为钢铁冶金领域非常重要的方法。其中的结晶器采用铜板制造，硬度低、耐磨性能差、寿命短为结晶器的主要问题，结晶器的寿命制约生产效率与成本。对铜板强化的方法一般包括电镀镍、铬以及喷焊镍基合金。存在的不足之处是生产周期长、产品生产过程中的条件苛刻、涂层结合强度低、容易剥落、使用寿命短等。
三、发明内容
根据上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种用于铜或铜合金基体上镍基自熔合金涂层的制备方法，该涂层结合强度高，可广泛用于各种铜或铜合金表面的强化与修复，可以有效提高结晶器铜板的使用寿命，使铜板具有优越的耐磨损性能与耐热冲击性能。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，铜或铜合金基体上镍基自熔合金涂层的制备方法，其特点是，该镍基自熔合金涂层包括在铜或铜合金基体上制备的结合底层与工作涂层的双层结构涂层；
其制备方法按以下步骤进行：
(1)对铜或铜合金的表面进行表面预处理；
(2)在经过预处理的表面喷涂金属陶瓷结合底层；
(3)将工作涂层喷涂在结合底层上，工作涂层是镍基自熔合金涂层或含有镍基自熔合金的复合涂层。其中的含有镍基自熔合金的复合涂层是镍基自熔合金与选自金属、合金、陶瓷或金属陶瓷中的一种或几种组成的复合涂层，其中金属、合金、陶瓷或金属陶瓷的含量不大于50wt％；
(4)在制备过程中，对基体和涂层温度控制在-50℃～400℃范围内。
本发明的其它一些特点是，所述结合底层主要起涂层过渡结合的作用，并可在必要时兼作工作层，所述工作层主要起耐磨损、耐腐蚀等作用的有效工作作用；
所述结合底层材料的金属陶瓷为碳化物系列的金属陶瓷，可以是WC-12Co、WC-17Co、WC-8Co、WC-Ni、WC-CoCr、WC-NiFe、W2C-Co、W-C-Co；也可以是上述材料中两种或两种以上的混合，还可以是上述材料中的一种或几种与Cr3C2-NiCr、W-Ni中一种或几种材料的混合。
所述结合底层与工作涂层的制备方法选自高速火焰喷涂、超音速等离子喷涂、超音速电弧喷涂、高速电弧喷涂、超音速活性电弧喷涂其中的一种，高速火焰喷涂包括亚音速火焰喷涂、超音速火焰喷涂和爆炸喷涂。
所述的镍基自熔合金中的添加物可以在整个工作涂层内保持某一含量，也可以按一定规律变化。
所述的对铜或铜合金表面预处理包括热喷涂工艺常用的除油、除锈、粗化处理，或是先在铜或铜合金基体的表面采用电镀或化学镀，进行镀镍或镀铬或镀镍铬合金或镀镍铬合金，然后再进行除油、粗化处理。
所述的双层结构可以通过结合底层与工作涂层的材料混合与含量过渡而成为层间不呈现明显界线的双层结构涂层。
按本发明的制备方法所得到的铜或铜合金基体上镍基自熔合金涂层的制备方法，可以用于钢铁连铸结晶器铜或铜合金基体修复与强化涂层的高结合的镍基合金涂层，也可以用于其它铜或铜合金要求高结合强度的镍基自熔合金涂层，使其具有优越的耐磨损性能与耐热冲击性能。
四、具体实施方式
以下结合发明人给出的实施例，对本发明作进一步的详细描述。
依本发明的技术方案，具体实施步骤如下：
(1)对基体进行表面预处理；
(2)根据喷涂材料与工艺的不同使温度达到-50℃～400℃；
(3)采用亚音速火焰喷涂或超音速火焰喷涂或超音速等离子喷涂或爆炸喷涂方法喷涂结合底层；
(4)采用亚音速火焰喷涂或超音速火焰喷涂或超音速等离子喷涂或爆炸喷涂或电弧喷涂或高速电弧喷涂方法制备镍基自熔合金工作涂层。
以下是发明人给出的实施例，但本发明不限于这些实施例。
实施例1：
按照本发明的方法，在用冷喷涂粗化的铜基体上电镀50μm镍层后采用亚音速火焰喷涂方法制备30μm～40μm厚的WC-17Co合金的结合底层，然后采用超音速火焰喷涂在其上制备Ni60自熔合金与Cr3C2-NiCr合金复合的涂层，其中Cr3C2-NiCr含量为20％。喷涂时温度控制在150℃左右。由于结合底层与基体结合良好，而工作涂层与结合底层结合良好，所以工作涂层与基体之间通过结合底层实现了良好的结合，结合强度可超过50MPa。此涂层不仅具有较好的结合和抗热震性能，而且耐磨性能也由于工作涂层中Cr3C2-NiCr的含量较高而特别优越。
实施例2：
按照本发明的方法，在预处理的铬镁铜合金基体上采用等离子喷涂方法制备40μm～60μm厚的WC-12Co合金的结合底层，然后采用超音速火焰喷涂在其上制备Ni55自熔合金与Cr3C2-NiCr合金复合的涂层，其中Cr3C2-NiCr含量从结合底层处的20％到工作涂层表面的60％。喷涂时温度控制在350℃～400℃。
实施例3：
按照本发明的方法，在预处理的铬锆铜合金基体上采用爆炸喷涂方法制备60μm～120μm厚的WC-CoCr与Cr3C2-NiCr、W-Ni合金的结合底层，然后采用超音速火焰喷涂在其上制备Delelo50自熔合金与Cr3C2-NiCr及TiB2的复合自熔合金涂层，其中Cr3C2-NiCr含量为30％，TiB2含量为5％。喷涂时温度控制在200℃～250℃。此涂层不仅具有较好的结合和抗热震性能，而且耐磨性能也由于TiB2的减摩与耐磨作用而特别优越。
上述实施例可以列举许多，其中温度控制可以根据本发明的技术方案中不同的材料在控制在-50℃～400℃内，都能够达到本发明的效果。
本发明的实施，能够在铜基体表面制备高结合的镍基合金涂层，可用于钢铁连铸结晶器铜或铜合金基体强化与修复，还可用作其它类型的铜或铜合金基体零部件表面要求高结合强度的镍基自熔合金涂层。
Claims (6)
1.一种铜或铜合金基体上镍基自熔合金涂层的制备方法，其特征在于，
该镍基自熔合金涂层包括在铜或铜合金基体上制备的结合底层与工作涂层的双层结构涂层；
其制备方法按以下步骤进行：
(1)对铜或铜合金的表面进行表面预处理；
(2)在经过预处理的表面喷涂金属陶瓷结合底层；
(3)将工作涂层喷涂在结合底层上，工作涂层是镍基自熔合金涂层或含有镍基自熔合金的复合涂层；其中的含有镍基自熔合金的复合涂层是镍基自熔合金与选自金属、合金、陶瓷或金属陶瓷中的一种或几种组成的复合涂层，其中金属、合金、陶瓷和金属陶瓷的含量不大于50wt％；
(4)在制备过程中，对基体和涂层温度控制在-50℃～400℃范围内。
2.如权利要求1所述的铜或铜合金基体上镍基自熔合金涂层的制备方法，其特征在于，所述结合底层材料的金属陶瓷为高密度金属或合金或陶瓷与金属或合金复合的复合材料，其中的高密度金属或合金或陶瓷是钨、钼、铬、镍、钴的金属或合金或其陶瓷。
3.如权利要求1所述的铜或铜合金基体上镍基自熔合金涂层的制备方法，其特征在于，所述结合底层与工作涂层的制备方法选自高速火焰喷涂、超音速等离子喷涂、超音速电弧喷涂、高速电弧喷涂、超音速活性电弧喷涂其中的一种，高速火焰喷涂包括亚音速火焰喷涂、超音速火焰喷涂和爆炸喷涂。
4.如权利要求1或2或3所述的铜或铜合金基体上镍基自熔合金涂层的制备方法，其特征在于，所述的镍基自熔合金涂层中与镍基自熔合金进行复合的添加物在整个工作涂层内保持某一含量。
5.如权利要求1所述的铜或铜合金基体上镍基自熔合金涂层的制备方法，其特征在于，所述的对铜或铜合金表面预处理包括热喷涂工艺常用的除汕、除锈、粗化处理，或是先在铜或铜合金基体的表面采用电镀或化学镀，进行镀镍或镀铬或镀镍铬合金，然后再进行除油、粗化处理。
6.如权利要求1所述的铜或铜合金基体上镍基自熔合金涂层的制备方法，其特征在于，所述的双层结构是传统的两层明显过渡的双层结构或通过结合底层与工作涂层的材料混合与含量过渡而成为层间不呈现明显界线的双层结构。
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