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      一種結(jié)晶器的Ni-Fe-W三元合金鍍覆方法

      文檔序號(hào):3317548閱讀:269來(lái)源:國(guó)知局
      一種結(jié)晶器的Ni-Fe-W三元合金鍍覆方法
      【專(zhuān)利摘要】一種結(jié)晶器的Ni-Fe-W三元合金鍍覆方法,它對(duì)結(jié)晶器表面進(jìn)行機(jī)械拋光、表面除油和表面活化處理;配制噴射電沉積電解液,其化學(xué)成分為:氨基磺酸鎳280~320g/L、氯化亞鐵4~6g/L、鎢酸鈉20~100g/L、硼酸35~45g/L、檸檬酸鈉20~100g/L、十二烷基磺酸鈉0.05~0.2g/L、抗壞血酸2~4g/L、糖精4~6g/L,pH=4.5~5.5;將上述電解液加熱到50~60℃,在電流密度為100~400A/dm2下,采用噴射電沉積方法在結(jié)晶器表面進(jìn)行鍍覆,鍍覆時(shí)間20分鐘,噴射速度20~100m/s,在結(jié)晶器表面形成Ni-Fe-W三元合金鍍層,該鍍層的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為鐵4~6%、鎢3~8%、余量為鎳。本發(fā)明鍍層與基體結(jié)合強(qiáng)度高,耐磨性好,設(shè)備工藝簡(jiǎn)單、材料來(lái)源廣、價(jià)格低廉、制備成本低、生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染,適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
      【專(zhuān)利說(shuō)明】-種結(jié)晶器的Ni-Fe-W三元合金鍍覆方法

      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明涉及一種金屬材料的表面鍍覆方法,特別是一種結(jié)晶器的鍍覆方法。

      【背景技術(shù)】
      [0002] 結(jié)晶器是板坯連鑄的核心部件,被稱(chēng)為連鑄設(shè)備的"心臟"。鋼鐵生產(chǎn)中連鑄過(guò) 程要實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排環(huán)保的要求,是當(dāng)今鋼鐵工業(yè)的一個(gè)發(fā)展方向。熔融的鋼水流經(jīng)結(jié)晶器 (結(jié)晶器內(nèi)部通冷卻水)后結(jié)晶成鋼坯,并被引錠桿從結(jié)晶器中拉出。由于生產(chǎn)過(guò)程中不斷 拉坯,使結(jié)晶器易磨損、更換頻繁。這樣因中斷生產(chǎn)而降低效率,儲(chǔ)備結(jié)晶器費(fèi)用較高,拉坯 過(guò)程中銅的帶入會(huì)嚴(yán)重污染鋼材的質(zhì)量。
      [0003] 世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展迅速,鋼鐵經(jīng)濟(jì)在快速增長(zhǎng),對(duì)連鑄結(jié)晶器的性能提出了更高 的要求。隨著生產(chǎn)品種和數(shù)量的多樣化,連鑄結(jié)晶器使用的環(huán)境也越來(lái)越苛刻,對(duì)結(jié)晶器的 質(zhì)量要求越來(lái)越高、品種越來(lái)越多。要求結(jié)晶器的內(nèi)壁材料導(dǎo)熱性能好,膨脹系數(shù)與結(jié)晶器 基體的膨脹系數(shù)接近、耐磨性能好、高溫強(qiáng)度高等。目前,日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家鋼鐵生產(chǎn) 連鑄比已達(dá)100%,我國(guó)"十二"五期間連鑄比也將達(dá)到100%,所以需要大量高性能的結(jié)晶 器。而傳統(tǒng)的鍍覆方法是采用槽鍍,電流密度一般在5A/dm 2以下,難以提高結(jié)晶器鍍覆速 度和鍍覆質(zhì)量,另外金屬鎳資源稀缺,價(jià)格較高,是當(dāng)前連鑄結(jié)晶器生產(chǎn)領(lǐng)域的一個(gè)難點(diǎn)。


      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、高溫環(huán)境下與基體結(jié)合強(qiáng)度高, 鍍層耐磨、導(dǎo)熱性好的結(jié)晶器的Ni-Fe-W三元合金鍍覆方法。本發(fā)明主要是采用噴射電沉 積方法在銅或銅合金結(jié)晶器表面鍍覆Ni-Fe-W三元合金鍍層。
      [0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
      [0006] (1)配制噴射電沉積電解液:
      [0007] 噴射電沉積電解液的成分為:氨基磺酸鎳280?320g/L、氯化亞鐵4?6g/L、鎢酸 鈉20?100g/L、硼酸35?45g/L、檸檬酸鈉20?100g/L、十二烷基磺酸鈉 (λ 05?(λ 2g/ L、抗壞血酸2?4g/L、糖精4?6g/L,該電解液的pH = 4. 5?5. 5 ;
      [0008] (2)對(duì)銅或銅合金結(jié)晶器的表面進(jìn)行預(yù)處理:
      [0009] 對(duì)結(jié)晶器表面進(jìn)行機(jī)械拋光、表面除油和表面活化處理;
      [0010] (3)對(duì)銅或銅合金結(jié)晶器的表面進(jìn)行鍍覆:
      [0011] 在電流密度為1〇〇?400A/dm2、將上述電解液加熱到50?60°C條件下,采用噴射 電沉積方法在銅或銅合金工件表面進(jìn)行鍍覆,鍍覆時(shí)間20分鐘,噴射速度20?100m/ S。
      [0012] 在結(jié)晶器表面獲得的Ni-Fe-W三元合金鍍層,該鍍層的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為: 鐵4?6wt. %、鶴3?8wt. % /、余量為鎳。
      [0013] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
      [0014] 1、設(shè)備工藝簡(jiǎn)單、材料來(lái)源廣、價(jià)格低廉、制備成本低、生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染,適合于工 業(yè)化生產(chǎn)。
      [0015] 2、鍍層結(jié)合強(qiáng)度高,耐磨性好,鎳鐵鎢合金的熱膨脹系數(shù)與銅的熱膨脹系數(shù)比較 接近,所以耐剝離性能良好,可延長(zhǎng)結(jié)晶器的使用壽命,降低能耗,節(jié)約能源,不污染環(huán)境。 經(jīng)過(guò)模擬結(jié)晶器工作環(huán)境測(cè)試證明,可大大延長(zhǎng)結(jié)晶器的使用壽命,為相同厚度Ni鍍層的 4?6倍,為相同厚度Ni-Fe合金鍍層的2?3倍,因此在鋼鐵生產(chǎn)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前 旦 -5^ 〇

      【具體實(shí)施方式】
      [0016] 實(shí)施例1 :
      [0017] 配制噴射電沉積電解液,其組成為:氨基磺酸鎳280g/L、氯化亞鐵4g/L、硼酸35g/ L、鎢酸鈉20g/L、檸檬酸鈉20g/L、十二烷基磺酸鈉0. 05g/L、抗壞血酸2g/L、糖精4g/L,pH =4. 5 ;將銅結(jié)晶器表面進(jìn)行拋光、除油和酸浸活化后,用噴射電沉積方法對(duì)銅結(jié)晶器進(jìn)行 鍍覆,將上述電解液加熱到50°C,電流密度ΙΟΟΑ/dm 2,噴射速度20m/s,噴鍍時(shí)間20分鐘; 測(cè)定鍍層厚度為〇. 67mm,鍍覆速度33. 5 μ m/min。在銅結(jié)晶器表面形成質(zhì)量百分比含鐵為 4. 06%、含鎢為3. 02%、余量為鎳的Ni-Fe-W三元合金鍍層。
      [0018] 實(shí)施例2:
      [0019] 配制噴射電沉積電解液,其組成為:氨基磺酸鎳300g/L、氯化亞鐵5g/L、硼酸40g/ L、鎢酸鈉60g/L、檸檬酸鈉60g/L、十二烷基磺酸鈉0. lg/L、抗壞血酸3g/L、糖精5g/L,pH = 5. 0 ;將銅合金結(jié)晶器表面進(jìn)行拋光、除油和酸浸活化后,用噴射電沉積方法對(duì)銅合金結(jié)晶 器進(jìn)行鍍覆,將上述電解液加熱到55°C,電流密度250A/dm 2,噴射速度60m/s,噴鍍時(shí)間20 分鐘;測(cè)定鍍層厚度為2. 24_,鍍覆速度112 μ m/min。在銅結(jié)晶器表面形成質(zhì)量百分比含 鐵為5. 12%、含鎢為5. 30%、余量為鎳的Ni-Fe-W三元合金鍍層。
      [0020] 實(shí)施例3
      [0021] 配制噴射電沉積電解液,其組成為:氨基磺酸鎳320g/L、氯化亞鐵6g/L、硼酸45g/ L、鎢酸鈉100g/L、檸檬酸鈉100g/L、十二烷基磺酸鈉0. 2g/L、抗壞血酸4g/L、糖精6g/L,pH =5. 5 ;將銅合金結(jié)晶器表面進(jìn)行拋光、除油和酸浸活化后,用噴射電沉積方法對(duì)銅合金結(jié) 晶器進(jìn)行鍍覆,將上述電解液加熱到60°C,電流密度400A/dm 2,噴射速度100m/S,噴鍍時(shí)間 20分鐘;測(cè)定鍍層厚度為2. 56mm,鍍覆速度128 μ m/min。在銅合金結(jié)晶器表面形成質(zhì)量百 分比含鐵為5. 92%、含鎢為7. 95%、余量為鎳的Ni-Fe-W三元合金鍍層。
      [0022] 磨損時(shí)間、實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。由表1結(jié)果可以看出常溫下Cr鍍層 比Ni-Fe-W三元合金鍍層、Ni-Fe二元合金鍍層和Ni鍍層耐磨,而高溫下Ni-Fe-W三元合金 鍍層遠(yuǎn)比Cr鍍層、Ni-Fe二元合金鍍層和Ni鍍層耐磨,含鐵Ni-5. 12wt. % Fe-5. 30wt. % W 的Ni-Fe-W三元合金鍍層最耐磨。
      [0023] 表INi、Ni-Fe、Cr、Ni-Fe-W鍍層不同溫度下的磨損試驗(yàn)
      [0024]

      【權(quán)利要求】
      1. 一種結(jié)晶器的Ni-Fe-W三元合金鍍覆方法,其特征在于:所述鍍覆工藝的具體步驟 如下: (1) 配制噴射電沉積電解液: 噴射電沉積電解液的成分為:氨基磺酸鎳280?320g/L、氯化亞鐵4?6g/L、鎢酸鈉 20?100g/L、硼酸35?45g/L、檸檬酸鈉20?100g/L、十二烷基磺酸鈉 (λ 05?(λ 2g/L、抗 壞血酸2?4g/L、糖精4?6g/L,該電解液的pH = 4. 5?5. 5 ; (2) 對(duì)銅或銅合金結(jié)晶器的表面進(jìn)行預(yù)處理: 對(duì)結(jié)晶器表面進(jìn)行機(jī)械拋光、表面除油和表面活化處理; (3) 對(duì)銅或銅合金結(jié)晶器的表面進(jìn)行鍍覆: 在電流密度為100?400A/dm2、將上述電解液加熱到50?60°C條件下,采用噴射電沉 積方法在銅或銅合金工件表面進(jìn)行鍍覆,鍍覆時(shí)間20分鐘,噴射速度20?100m/S,在銅或 銅合金結(jié)晶器表面形成Ni-Fe-W三兀合金鍍層。
      2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)晶器的Ni-Fe-W三元合金鍍覆方法,其特征在于:所 述在銅或銅合金結(jié)晶器表面形成Ni-Fe-W三元合金鍍層的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:鐵4? 6wt. %、鶴3?8wt. % /、余量為鎳。
      【文檔編號(hào)】B22D11/057GK104152957SQ201410358997
      【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
      【發(fā)明者】于金庫(kù), 喬琪, 李彩苓, 游菲 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)
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