一種連鑄結(jié)晶器銅板鎳鎢合金電鍍層熱處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種連鑄結(jié)晶器銅板鎳鎢合金電鍍層熱處理工藝，該工藝是在真空熱處理爐中，采用640～660℃保溫1.5～1.8h并爐冷后，再在450～470℃下保溫1～1.2h，與一次真空熱處理相比，本熱處理工藝能夠使鍍層的鍍態(tài)顯微硬度提高118～127HV，內(nèi)應(yīng)力降低34～42MPa，減緩被腐蝕速率0.008～0.014mm/a，抗腐蝕性能提高，耐熱疲勞抗力增加32～42周次，明顯提高了鍍層的結(jié)合性能、耐磨性、抗熱裂性、熱疲勞抗力；生產(chǎn)實踐驗證中使結(jié)晶器平均壽命增加40爐，更為有效地提高連鑄結(jié)晶器的壽命。
【專利說明】一種連鑄結(jié)晶器銅板鎳鎢合金電鍍層熱處理工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于表面處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種連鑄結(jié)晶器銅板鎳鎢合金電鍍層熱處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對連鑄結(jié)晶器表面鍍層的性能也提出了越來越高的要求，人們往往從開發(fā)性能優(yōu)越的新型合金鍍層及復(fù)合鍍層來提高結(jié)晶器的通鋼量，降低噸位成本。但目前，多數(shù)鍍層涂層仍停留在研究階段，沒有得到實際的應(yīng)用，所以已經(jīng)不能單從獲得新型鍍層涂層來提高結(jié)晶器的通鋼量。
[0003]連鑄結(jié)晶器工作溫度一般在400°C以上，對結(jié)晶器銅板電鍍合金鍍層后，往往會進行一次真空熱處理， 提高合金電鍍層的顯微硬度和耐腐蝕性能，降低內(nèi)應(yīng)力，但這種在某一溫度范圍下的一次熱處理無法使各項性能同時達到最佳，研究者們會確定某一溫度使綜合性能達到相對最佳，但各項性能未能都達到最大程度的優(yōu)化。
[0004]在電鍍鎳鎢合金鍍層后，經(jīng)真空熱處理，鍍層硬度提高，但由于鎢的上浮，鍍層沿深度方向硬度變化較大，在鍍層厚度0.3mm處的硬度大于表面的硬度，鍍層沿表面形成含雜質(zhì)的疏松組織，影響鍍層表面硬度的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了彌補上述不足，提供一種連鑄結(jié)晶器銅板鎳鎢合金電鍍層熱處理工藝，該工藝能夠提高鍍層的鍍態(tài)顯微硬度，降低內(nèi)應(yīng)力，鍍層與銅板結(jié)合性能更好，耐磨性、抗熱裂性、熱疲勞抗力也明顯提高。
[0006]一種連鑄結(jié)晶器銅板鎳鎢合金電鍍層熱處理工藝，所述電鍍層中鎢含量占鍍層質(zhì)量的44%以上，所述熱處理工藝包括以下步驟:
①在真空熱處理爐中640~660°C下保溫1.5~1.8h，隨爐冷卻至≤100°C ；
②在真空熱處理爐中再進行450~470°C下保溫I~1.2h的熱處理，然后隨爐冷卻至(100°C 出爐。
[0007]當對鍍層進行640~660°C下保溫1.5~1.8h熱處理時，鍍層中鎳向銅基擴散，形成鎳銅合金層，該合金層有兩種相態(tài)，分別為Ni2-Cu3和N1-Cu2,在干摩擦滑動條件下，Cu-N1-W合金鍍層的摩擦系數(shù)降低，耐磨性得到改善，使鍍層與銅結(jié)合更為緊密，獲得良好的結(jié)合性能，同時擴散在鍍層和基體金屬晶格中的氫，在熱處理過程中會被驅(qū)除一部分，減少了鍍層的內(nèi)應(yīng)力，提高鍍層的抗疲勞能力，隨爐冷卻至< 100°C出爐過程中，部分晶體會鍍層會有脆性相析出，但鍍層的硬度和韌性等性能需要進一步加強，通過使鎳鎢合金鍍層在450~470°C保溫I~1.2h，使一些析出到晶界外的晶體重新溶于晶格中，降低內(nèi)應(yīng)力，硬度、結(jié)合性能隨之進一步提高，同時，與一次熱處理相比，采用本技術(shù)方案的熱處理，晶粒更加均勻細致，鍍層高溫耐磨性、抗熱疲勞和抗高溫氧化性能上均有不同程度的提高，而且，所述鎳鎢合金兩次熱處理耗時2.5~3h，與常規(guī)一次熱處理所消耗時相差不大，但其顯微硬度、耐磨性等性能明顯提高，經(jīng)檢測，與一次熱處理相比，本熱處理工藝能夠使鍍層的鍍態(tài)顯微硬度提高118~127HV，內(nèi)應(yīng)力降低了 34~42MPa，減緩被腐蝕速率0.008~
0.014mm/a，抗腐蝕性能提高，耐熱疲勞抗力增加32~42周次，明顯提高了鍍層的結(jié)合性能、耐磨性、抗熱裂性、熱疲勞抗力；經(jīng)生產(chǎn)實踐驗證，本技術(shù)方案的熱處理與一次真空熱處理相比，能夠使結(jié)晶器平均壽命增加40爐，更為有效地提高連鑄結(jié)晶器的壽命。
具體實施例實施例
[0008]對連鑄結(jié)晶器銅板進行預(yù)處理后電鍍，電鍍液成分為:氨基磺酸鎳40g/L、鎢酸鈉50 g/L、檸檬酸鈉30 g/L、糖精鈉1.5g/L、十二烷基硫酸鈉0.3g/L、l，4丁炔二醇0.3g/L，調(diào)節(jié)pH=6.5，在電流密度4 A/dm2、溫度55°C的條件下施鍍，鍍層厚度為1.2mm，所得鎳鎢合金鍍層中，鎢含量占鍍層質(zhì)量的46%。
[0009]對鍍層進行檢測，鍍態(tài)顯微硬度為587HV，內(nèi)應(yīng)力為242MPa ;抗腐蝕性能測定:將鎳鎢合金電鍍層放入30°C、lmol/L的HNO3腐蝕介質(zhì)中浸泡100h，腐蝕速率為0.045mm/a ；抗熱疲勞性能測定:經(jīng)15s從室溫加熱到800°C，保溫10s，水冷IOs到100°C以下，15s再加熱到800°C，如此冷熱循環(huán)160周，試樣均未發(fā)現(xiàn)任何裂紋。
[0010]分別對該鍍層進行下面兩種后續(xù)處理。
[0011]I) 一次真空熱處理:對鍍層進行一次真空熱處理時，當熱處理溫度超過200°C時，
鍍層的顯微硬度隨溫度的升高而顯著升高，而當熱處理溫度超過375°C時，鍍層中因晶粒的
長大導(dǎo)致彌散相明顯減少，硬度降低；當處理時間超過lh，晶粒明顯細化，硬度增加，而當
處理時間超過3h，各項性能不再增加。故最終確定熱處理工藝參數(shù)為:360~380°C下保溫
2.5~3 h，該條件下測得鍍層性能分別為: ___
【權(quán)利要求】
1.一種連鑄結(jié)晶器銅板鎳鎢合金電鍍層熱處理工藝，所述電鍍層中鎢含量占鍍層質(zhì)量的44%以上，其特征在于，所述熱處理工藝包括以下步驟: ①在真空熱處理爐中640~660°C下保溫1.5~1.8h，隨爐冷卻至≤100°C ； ②在真空熱處理爐中再進行450~470°C下保溫I~1.2h的熱處理，然后隨爐冷卻至(100°C 出爐。
2.如權(quán)利要求1所述的一種連鑄結(jié)晶器銅板鎳鎢合金電鍍層熱處理工藝，其特征在于，所述熱處理工藝包括以下步驟: ①在真空熱處理爐中650°C下保溫1.5~1.8h，隨爐冷卻至≤100C ； ②在真空熱處理爐中再進行460°C下保溫I~1.2h的熱處理，然后隨爐冷卻至≤(100°C 出爐。
【文檔編號】C25D5/50GK103614753SQ201310590069
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】朱書成, 徐文柱, 黃國團 申請人:西峽龍成特種材料有限公司