一种用于连铸结晶器铜板激光熔覆高熵合金涂层方法技术

一种用于连铸结晶器铜板激光熔覆高熵合金涂层方法，涉及一种熔覆合金涂层方法，激光熔覆高熵合金涂层由纯铁金属粉末，纯钴金属粉末，纯镍金属粉末，纯铬金属粉末，纯铜粉末和纯铝金属粉末组合而成的。纯铁金属粉末的粒度为80~150μm，纯钴金属粉末的粒度为28~112μm，纯镍金属粉末的粒度为46~132μm，纯铬金属粉末的粒度为87~152μm，纯铜金属粉末的粒度为67~170μm，纯铝金属粉末的粒度为53~127μm，以上金属粉末经过球墨混合粉末熔体均匀的敷设在连铸结晶器铜板上表面，利用激光器将混合粉末与激光的交汇区转移到工件上方熔覆制备高熵合金涂层。本发明专利技术的高熵合金涂层能够增加连铸结晶器铜板表面硬度，提高使用周期。提高使用周期。

【技术实现步骤摘要】
一种用于连铸结晶器铜板激光熔覆高熵合金涂层方法


[0001]本专利技术涉及一种熔覆合金涂层方法，特别是涉及一种用于连铸结晶器铜板激光熔覆高熵合金涂层方法。

技术介绍

[0002]连铸结晶器铜板直接与钢水接触，面临着钢水的冲刷、磨损和热腐蚀。然而，铜本身较低的硬度和强度，较差的耐磨性和耐腐蚀性限制了它们在恶劣环境中的使用。这就要求结晶器具有很高的强度、韧性和耐磨性，不允许存在裂纹、气孔等表面缺陷。为了改善结晶器的表面性能，激光熔覆技术修复结晶器表面性能引起人们广泛关注，该工艺具有突出优势：（1）涂层与基材冶金结合，结合强度高；（2）基材的稀释程度低，涂层结构致密，激光能量集中对基材的热影响小；（3）快速加热和冷却容易获得非平衡凝固组织，细化晶粒，提高涂层综合性能；（4）激光熔敷技术环保、灵活，生产成本低，工艺简单易于实现自动化。目前常规激光熔覆的材料多以粉末材料为主，不同种规格材料会影响激光熔覆过程的能量、动量和质量的传输，同时当面临复杂曲面时，粉末材料并不能均匀的熔覆在表面上，达不到理想的修复和强化效果。同时近年来研究表明高熵合金受高熵效应、缓慢扩散、严重晶格畸变、鸡尾酒效应协同作用，倾向于形成面心立方、体心立方的简单固溶体，赋予了高熵合金高强度，优异的耐腐蚀性，耐氧化性，耐磨性和良好的热稳定性等性能。高熵合金凭借独特的结构和优异特性，一直受到研究人员的广泛关注，对高熵合金涂层的研究也随之得到了发展。
[0003]现有连铸结晶器铜板的在使用过程中，由于连铸结晶器铜板工作期间要承受面临着钢水的冲刷、磨损和热腐蚀，产生较为严重的疲劳磨损和热疲劳裂纹的关键技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种用于连铸结晶器铜板激光熔覆高熵合金涂层方法，本专利技术通过粒度调控，采用混合粉末进料方式结合激光熔覆工艺，通过调整激光熔覆材料的粒度和相应的工艺参数，使连铸结晶器铜板的表面硬度都有所提高，增加有效使用时间；本专利技术利用激光熔覆对连铸结晶器铜板表面进行修复，同时针对不同成分的连铸结晶器铜板开发用于激光熔覆表面修复的材料具有重要的节能意义。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种用于连铸结晶器铜板激光熔覆高熵合金涂层方法，所述方法包括以下制备步骤：1）利用纱布对连铸结晶器铜板表面进行打磨，打磨完成后使用无水乙醇对连铸结晶器铜板表面进行清洁；2）利用球墨机将上述激光熔覆高熵合金粉末进行球墨10~20小时，球磨机转速为20~40 r/min，获得均匀的高熵合金粉末；3）将经过球墨混合粉末熔体均匀的敷设在连铸结晶器铜板上表面，利用激光器将
混合粉末与激光的交汇区转移到工件上方熔覆制备高熵合金涂层；4）采用激光熔覆技术，调控工艺参数进行表面修复。本工艺的激光功率为5000~6000 kW，激光器功率密度为50~500 W/mm2，扫描速度为20~200 mm/min，光斑面积为50~110 mm2；5）采用机械自动磨抛机对连铸结晶器铜板表面进行机加工及抛光，至连铸结晶器铜板表面达到使用精度要求，获得性能优良的表面熔覆层；6）经过激光熔覆处理后连铸结晶器铜板表面所获得的涂层厚度为30~500 μm；上述激光熔覆高熵合金涂层由纯铁金属粉末，纯钴金属粉末，纯镍金属粉末，纯铬金属粉末，纯铜粉末和纯铝金属粉末组合而成的。纯铁金属粉末的粒度为80~150 μm，纯钴金属粉末的粒度为28~112 μm，纯镍金属粉末的粒度为46~132 μm，纯铬金属粉末的粒度为87~152 μm，纯铜金属粉末的粒度为67~170 μm，纯铝金属粉末的粒度为53~127 μm。
[0006]本专利技术的优点与效果是：本专利技术提供的一种用于连铸结晶器铜板激光熔覆高熵合金涂层方法，该方法工艺简单、过程安全可控，不会产生有毒有害物质，不会造成环境污染，利于实现工业化生产。同时能够增加连铸结晶器铜板表面硬度大，能够有效延长铜板的使用寿命，能够达到修复的目的。
附图说明
[0007]图1为实例1的高熵合金粉末显微组织；图2为实例1的高熵合金涂层显微组织。
实施方式实施例1
[0008]本实例中所采用激光熔覆高熵合金涂层由纯铁金属粉末，纯钴金属粉末，纯镍金属粉末，纯铬金属粉末，纯铜粉末和纯铝金属粉末组合而成的。纯铁金属粉末的粒度为84 μm，纯钴金属粉末的粒度为72 μm，纯镍金属粉末的粒度为56 μm，纯铬金属粉末的粒度为114 μm，纯铜金属粉末的粒度为94 μm，纯铝金属粉末的粒度为82 μm。
[0009]利用纱布对连铸结晶器铜板表面进行打磨，打磨完成后使用无水乙醇对连铸结晶器铜板表面进行清洁；利用球墨机将激光熔覆高熵合金粉末球墨17小时，球磨机转速为34 r/min，获得均匀的激光熔覆高熵合金粉末。
[0010]将经过球墨混合粉末熔体均匀的敷设在连铸结晶器铜板上表面，利用激光器将混合粉末与激光的交汇区转移到工件上方熔覆制备高熵合金涂层。
[0011]采用激光熔覆技术，调控工艺参数进行表面修复。本工艺的激光功率为5900 kW，激光器功率密度为378 W/mm2，扫描速度为86 mm/min，光斑面积为81 mm2。
[0012]采用机械自动磨抛机对连铸结晶器铜板表面进行机加工及抛光，至连铸结晶器铜板表面达到使用精度要求，获得性能优良的表面熔覆层。
[0013]经过激光熔覆处理后连铸结晶器铜板表面所获得的涂层厚度为420 μm。测试其维
氏硬度（表1）表1经过激光熔覆处理后连铸结晶器铜板表面的维氏硬度
[0014]以上实施例仅用于对本专利技术的解释和说明，不作为对本专利技术的限制。
实施例2
[0015]本实例中所采用激光熔覆高熵合金涂层由纯铁金属粉末，纯钴金属粉末，纯镍金属粉末，纯铬金属粉末，纯铜粉末和纯铝金属粉末组合而成的。纯铁金属粉末的粒度为98 μm，纯钴金属粉末的粒度为77 μm，纯镍金属粉末的粒度为92 μm，纯铬金属粉末的粒度为133 μm，纯铜金属粉末的粒度为154 μm，纯铝金属粉末的粒度为66 μm。
[0016]利用纱布对连铸结晶器铜板表面进行打磨，打磨完成后使用无水乙醇对连铸结晶器铜板表面进行清洁；利用球墨机将激光熔覆高熵合金粉末球墨15小时，球磨机转速为29 r/min，获得均匀的激光熔覆高熵合金粉末。
[0017]将经过球墨混合粉末熔体均匀的敷设在连铸结晶器铜板上表面，利用激光器将混合粉末与激光的交汇区转移到工件上方熔覆制备高熵合金涂层。
[0018]采用激光熔覆技术，调控工艺参数进行表面修复。本工艺的激光功率为5820 kW，激光器功率密度为418 W/mm2，扫描速度为112 mm/min，光斑面积为69 mm2。
[0019]采用机械自动磨抛机对连铸结晶器铜板表面进行机加工及抛光，至连铸结晶器铜板表面达到使用精度要求，获得性能优良的表面熔覆层。
[0020]经过激光熔覆处理后连铸结晶器铜板表面所获得的涂层厚度为330 μm。测试其显微硬度（表2）表2经过激光熔覆处理后连铸结晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于连铸结晶器铜板激光熔覆高熵合金涂层方法，其特征在于，所述方法包括以下制备步骤：1）利用纱布对连铸结晶器铜板表面进行打磨，打磨完成后使用无水乙醇对连铸结晶器铜板表面进行清洁；2）利用球墨机将上述激光熔覆高熵合金粉末进行球墨10~20小时，球磨机转速为20~40 r/min，获得均匀的高熵合金粉末；3）将经过球墨混合粉末熔体均匀的敷设在连铸结晶器铜板上表面，利用激光器将混合粉末与激光的交汇区转移到工件上方熔覆制备高熵合金涂层；4）采用激光熔覆技术，调控工艺参数进行表面修复。本工艺的激光功率为5000~6000 kW，激光器功率密度为50~500 W/mm2，扫描速度为20~200 mm/mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晨皓，孙小涛，孙鹏皓，马伟民，刘宇峰，
申请(专利权)人：上海金亿恒新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：