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(jìn)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(dá)到最佳，研究者們會確定某一溫度使綜合性能達(dá)到相對最佳，但各項性能未能都達(dá)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(jìn)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(dāng)對鍍層進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(xì)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行下面兩種后續(xù)處理。
[0011]I) 一次真空熱處理:對鍍層進(jìn)行一次真空熱處理時，當(dāng)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(dāng)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(dāng)處理時間超過lh，晶粒明顯細(xì)化，硬度增加，而當(dāng)
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(jìn)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(jìn)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(tuán) 申請人:西峽龍成特種材料有限公司