一種高拉速Ni-Co-Fe合金鍍層連鑄結(jié)晶器銅板及其制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及表面處理電鍍技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高拉速Ni-Co-Fe合金鍍層連 鑄結(jié)晶器銅板及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 結(jié)晶器作為整個煉鋼連續(xù)澆鑄生產(chǎn)的核心裝置，結(jié)晶器質(zhì)量的好壞直接影響到鑄 坯質(zhì)量和連鑄機的作業(yè)率，沸騰的鋼水及熔融的保護渣液直接接觸結(jié)晶器銅板表面冷卻成 鑄坯，并伴隨著內(nèi)壁和鑄坯之間的滑動摩擦，惡劣的工作環(huán)境要求結(jié)晶器銅板表面有更好 的導(dǎo)熱性，更高的機械強度，好要具有好的耐磨性和耐蝕性能。
[0003] 近年來，隨著連鑄設(shè)備的大型化、高拉速及在線調(diào)寬等技術(shù)的發(fā)展，連鑄作業(yè)率的 大幅提高，以往單一的純Ni鍍層、Ni-Co鍍層，硬度低，不耐磨損，一次過鋼量不理想，Ni-Fe 鍍層化學(xué)穩(wěn)定性差，脆性高且韌性低，高溫下容易產(chǎn)生熱裂紋，僅適用于較低拉速(拉速不 超過0. 8m/min)連鑄機，盡管一些高新技術(shù)在結(jié)晶器銅板上應(yīng)運而生，但投資大，成本高，還 是未能滿足企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種克服連鑄結(jié)晶器 銅板在高拉速I. 5~2. Om/min下過鋼量低，銅板下部磨損大，修復(fù)次數(shù)多的不足，提供一種 Ni-Co-Fe合金鍍層連鑄結(jié)晶器銅板及其制備工藝，以獲得與銅板基體結(jié)合力好，硬度高，抗 氧化能力強的Ni-Co-Fe合金鍍層，該合金組織結(jié)構(gòu)緊密，耐磨性能優(yōu)越，特別是在高溫下 的自潤滑性、高耐蝕性及耐磨損性好，大幅提高了連鑄結(jié)晶器銅板的使用壽命。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種高拉速Ni-Co-Fe合金鍍 層連鑄結(jié)晶器銅板，包括結(jié)晶器銅板基體，所述銅板基體的表面鍍有Ni-Co-Fe合金鍍層， 所述 Ni-Co-Fe 合金鍍層含有 65~78wt%Ni、20~30wt%Co 和 2~5wt%Fe。
[0006] 進一步的，，所述 Ni-Co-Fe 合金鍍層含有 70wt%Ni、25wt%Co 和 5wt%Fe。
[0007] 進一步的，，所述Ni-Co-Fe合金鍍層的厚度為0. 2~4. Omm。
[0008] 本發(fā)明還提供了一種高拉速Ni-Co-Fe合金鍍層連鑄結(jié)晶器銅板的制備工藝，包 括以下步驟： A、 配制電鍍液：在電解槽內(nèi)配制電鍍液； B、 鍍前處理：將所述銅板基體進行精加工后，依次進行油脂清洗、機械噴砂拉毛、電解 脫脂和超聲波清洗，絕緣非電鍍區(qū)域，安裝電鍍PVC板陰極保護工裝，酸液噴淋活化銅板電 鍍區(qū)域； C、 電鍍Ni-Co-Fe合金鍍層：將所述B步驟處理后的結(jié)晶器銅板在所述A步驟配制的電 鍍液中進行電鍍，待Ni-Co-Fe合金鍍層電鍍時間達(dá)到工藝要求電鍍時間后，停止電鍍。 [0009] 進一步的，所述電鍍液組成為： Ni (NH2SO3) 2*4H20 ：750~900g/L ； NiCl2*6H20 ：10~35g/L ； Fe(NH2SO3) 2*4H20 ：3~12g/L ； Co (NH2SO3) 2*4H20 ：18~60g/L ； H3BO3:22~35g/L ； 低泡沫潤濕劑：15~30g/L ; 添加劑：60-150mL/L。
[0010] 進一步的，所述電鍍的工藝條件為： PH 值：3. 8~5. 0 ; 電鍍液溫度：55~65°C ; 電流密度：l~13A/dm2; 攪拌方式為：壓縮空氣攪拌及輔助攪拌。
[0011] 其中，所述輔助攪拌可采用大流量過濾機進行輔助攪拌；所述攪拌以使電鍍液每 小時循環(huán)7次以上為宜，優(yōu)選循環(huán)次數(shù)為7次。
[0012] 優(yōu)選的，所述電鍍液組成為： Ni (NH2SO3) 2*4H20 ：800g/L ； NiCl2*6H20 ：25g/L ； Fe(NH2SO3) 2*4H20 ：7g/L ； Co (NH2SO3) 2*4H20 ：40g/L ； H3BO3:28g/L ； 低泡沫潤濕劑：20g/L ; 添加劑：100mL/L。
[0013] 進一步的，所述低泡沫潤濕劑優(yōu)選乙基己基硫酸鈉。
[0014] 進一步的，所述添加劑優(yōu)選糖精、吡啶嗡丙烷磺酸內(nèi)鹽中的一種或兩種。
[0015] 本發(fā)明在結(jié)晶器銅板的表面電鍍Ni-Co-Fe合金鍍層，鍍層表面無微裂紋，具有很 好的耐蝕性和耐磨性，基體結(jié)合力良好，內(nèi)在性能優(yōu)越，能耗低，操作簡單，很好地解決了以 往連鑄結(jié)晶器銅板在拉速I. 5~2.Om/min下過鋼量低，銅板下部磨損大，修復(fù)次數(shù)多的缺 陷。
[0016] 本發(fā)明Ni-Co-Fe合金鍍層的連鑄結(jié)晶器銅板特別適用于拉速為I. 5~2.Om/min的 連鑄機上使用，公知的，拉速決定了連鑄機的生產(chǎn)效率。但是高拉速和鑄坯高質(zhì)量往往是相 互矛盾的。本發(fā)明人通過多年探索與總結(jié)，從電鍍液組成、電鍍工藝、實踐效果等方面進行 系統(tǒng)研宄和控制，得到了硬度、結(jié)合強度、耐磨、耐腐蝕性能等各方面性能均比較優(yōu)越的結(jié) 晶器銅板，在長期實踐中也取得了滿意的效果，從而有效確保在高拉速下鑄坯的質(zhì)量問題。
[0017] 公知的，要想得到綜合性能好的鍍層，必須控制好電流密度、PH値及電鍍溫度等。 任何電鍍工藝中，如果電流密度過小會導(dǎo)致析氫嚴(yán)重，電流密度過大會導(dǎo)致鍍層不連續(xù)、發(fā) 黃。PH值也要控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，鍍液的pH值直接影響陰極極化曲線，pH值越大，陰極 極化率就越高，電極極化的傾向也越大，同時PH值影響陰極的析氫程度，pH值越低，陰極上 析氫變得更容易。溫度對電鍍質(zhì)量影響尤其重大，因為Ni-Co-Fe合金鍍液穩(wěn)定性差，受溫 度影響較大，并且鍍液溫度對電沉積過程和鍍層的性能（光亮度和耐蝕性）有重要影響。升 高鍍液溫度，能使陰極上的沉積在較低的過電位下進行；鍍液溫度在50~65°C時得到的鍍 層耐蝕性和硬度最好，且與鉻鍍層相近。
[0018] 而且，本發(fā)明結(jié)晶器銅板的表面電鍍Ni-Co-Fe合金鍍層的制備工藝屬低能耗和 低物耗的清潔生產(chǎn)工藝，環(huán)保性好，無污水排放。試驗表明，采用本發(fā)明工藝條件，結(jié)晶器銅 板表面的Ni-Co-Fe合金鍍層在電鍍過程中無針孔、針狀疏松等缺陷，工藝過程易于掌控， 運行穩(wěn)定性好，鍍層與銅板基體的結(jié)合性好，鍍層厚度可以達(dá)到4. 0_。本發(fā)明Ni-Co-Fe合 金鍍層的結(jié)晶器銅板特別適用于1.5~2.0m/min拉速連鑄機上使用，特別的，Ni-Co-Fe合金 鍍層在高溫下的自潤滑性、高耐蝕性及耐磨損性優(yōu)良，連鑄結(jié)晶器銅板的使用壽命與常規(guī) 鎳鈷相比提高約2. 6倍，減少了結(jié)晶器銅板的維護費用約20~30%，提高了連鑄作業(yè)率1. 2倍 左右。
【具體實施方式】
[0019] 下面對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例 僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范 圍。
[0020] 本發(fā)明提供了一種高拉速Ni-Co-Fe合金鍍層連鑄結(jié)晶器銅板，包括結(jié)晶器銅板 基體，所述銅板基體的表面鍍有Ni-Co-Fe合金鍍層； 本發(fā)明中，所述Ni-Co-Fe合金鍍層含有65~78wt%Ni、20~30wt%Co和2~5wt%Fe ;通過控 制鍍液中Ni、Co、Fe的比例，并在其它鍍液成分的協(xié)同作用下，可以控制鍍層中Ni、Co、Fe 的重量比例，制備出本發(fā)明性能優(yōu)異的鍍層。
[0021] 本發(fā)明中，所述Ni-Co-Fe合金鍍層優(yōu)選.含有70wt%Ni、25wt%Co和5wt%Fe。
[0022] 本發(fā)明中，所述Ni-Co-Fe合金鍍層的厚度為0. 2~4. Omm，優(yōu)選3. 0~4. 0醒，既可以 增加鍍層的耐磨性能，同時還具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能。
[0023] 本發(fā)明還提供了一種高拉速Ni-Co-Fe合金鍍層連鑄結(jié)晶器銅板的制備工藝，按 以下步驟進行： A、配制電鍍液：在電解槽內(nèi)配制電鍍液，所述電鍍液組成為：Ni (NH2SO3) 2*4H20 : 750~900g/L,NiCl2*6H20 ：10~35g/L,Fe (NH2S03)2*4H20 ：3~12g/L,Co (NH2S03)2*4H20 ：18~60g/ L、H3B03:22~35g/L、低泡沫潤濕劑：15~30g/L、添加劑：60-150mL/L ; 其中，所述低泡沫潤濕劑優(yōu)選乙基己基硫酸鈉。
[0024] 所述添加劑優(yōu)選糖精、吡啶嗡丙烷磺酸內(nèi)鹽中的一種或兩種。
[0025] B、鍍前處理：將所述銅板基體進行精加工后，依次進行油脂清洗、機械噴砂拉毛、 電解脫脂和超聲波清洗，絕緣非電鍍區(qū)域，安裝電鍍PVC板陰極保護工裝，酸液噴淋活化銅 板電鍍區(qū)域；該步驟中，油脂清洗、機械噴砂拉毛、電解脫脂、超聲波清洗及酸液噴淋活化均 為常規(guī)技術(shù)，具體的工藝參數(shù)及實施方法均為現(xiàn)有技術(shù)； C、電鍍Ni-C0-Fe合金鍍層：將所述B步驟處理后的結(jié)晶器銅板在所述A步驟配制的電 鍍液中進行電鍍，待Ni-Co-Fe合金鍍層電鍍時間達(dá)到工藝要求電鍍時間后，停止電鍍； 其中，所述電鍍工藝為：電鍍液的PH值控制在3. 8~5. 0 ;電鍍液的溫度維持在55~65°C; 電鍍過程中的電流密度為l~13A/dm2;電鍍液攪拌方式為壓縮空氣攪拌及輔助攪拌。
[0026]優(yōu)選的，本發(fā)明的電鍍液組成為：Ni (NH2SO3) 2*4H20 :800g/L、NiCl2WH2O :25g/L、 Fe (NH2S03)2*4H20:7g/L、Co (NH2S03)2*4H20:40g/L、H 3B03:28g/L、低泡沫潤濕劑：20g/L、添 加劑：100mL/L ; 其中，低泡沫潤濕劑優(yōu)選乙基己基硫酸鈉；添加劑為糖精和吡啶嗡丙烷磺酸內(nèi)鹽。
[0027] 本發(fā)明中Ni(NH2SO3) 2*4H20、NiCl2*6H20、Fe (NH2SO3) 2*4H20、Co (NH2SO3) 2*4H20、 H3BO3、低泡沫潤濕劑、添加劑均可以市售得到。
[0028] 為了進一步說明本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的高拉速Ni-Co-Fe合金 鍍層連鑄結(jié)晶器銅板及其制備工藝進行詳細(xì)描述。
[0029] 實施例1 本發(fā)明的高拉速Ni-Co-Fe合金鍍層連鑄結(jié)晶器銅板，通過以下制備工藝實現(xiàn)，具體步 驟為：A、配制電鍍液：在電解槽內(nèi)配制電鍍液，所述電鍍液組成為： Ni (NH2SO3) 2*4H20 ：800g/L ； NiCl2*6H20 ：25g/L ； Fe (NH2SO3) 2*4H20 ：7g/L ； Co (NH2SO3) 2*4H20 ：40g/L ； H3BO3:28g/L ； 乙基己基硫酸鈉：20g/L ; 糖精和R比啶喻丙烷橫酸內(nèi)鹽：l〇〇mL/L ;所述糖精和P比啶喻丙烷橫酸內(nèi)鹽的體積比優(yōu) 選 I :1. 5〇
[0030] B、鍍前處理：將所述銅板基體進行精加工后，依次進行油脂清洗、機械噴砂拉毛、 電解脫脂和超聲波清洗，絕緣非電鍍區(qū)域，安裝電鍍PVC板陰極保護工裝，酸液噴淋活化銅 板電鍍區(qū)域； C、電鍍Ni-C0-Fe合金鍍層：將所述B步驟處理后的結(jié)晶器銅板在所述A步驟配制的電 鍍液中進行電鍍，待Ni-Co-Fe合金鍍層電鍍時間達(dá)到工藝要求電鍍時間后，停止電鍍；所 述電鍍工藝為： PH 值：4. 0 ; 電鍍液溫度：55°C ; 電流密度：5A/dm2; 攪拌方式為：壓縮空氣攪拌及大流量過濾機輔助攪拌；電鍍液每小時的循環(huán)次數(shù)為7 次。
[0031] 通過上述工藝，在結(jié)晶器銅板基體的表面鍍設(shè)Ni-Co-Fe合金鍍層，其中Ni-Co-Fe 合金鍍層含有 70wt%Ni、25wt%Co 和 5wt%Fe。
[0032] 本實施例中，所述Ni-Co-Fe合金鍍層的厚度為4.Omm。
[0033] 實