一種鍍覆有鎳鈷合金層的結晶器銅板的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電鍍技術領域，尤其涉及一種鍍覆有鎳鈷合金層的結晶器銅板的制備方法。
【背景技術】
[0002]結晶器銅板是連鑄機重要部件，鋼水流過連鑄機結晶器經過冷卻形成鋼坯。在連鑄拉坯生產過程中，鋼坯與銅板表面相互接觸產生摩擦，銅板表面產生磨損，通常采用功能性電鍍技術在其表面鍍覆一層導熱性能良好又耐磨的材料，以達到減輕銅板表面磨損、提高銅板修復次數、延長銅板使用壽命的目的。隨連鑄技術發展，銅板電鍍技術快速發展:鍍層材料由單質金屬向合金材料發展，由鉻向鎳向鎳鐵、鎳鈷合金發展，鍍層形式由復合層向單層發展，這種功能性電鍍不同于普通電鍍，鍍層比較厚，通常厚度0.2mm-2mm，不可避免帶來鍍層內部應力積累得較大問題，銅板在連鑄生產中，鍍層工作面處于高溫鋼水及冷卻水環境中，冷熱交替頻繁，誘導鍍層產生裂紋，鍍層有時出現脫落現象，影響銅板拉坯過鋼量，影響連鑄機生產效率。而且電鍍工序多、生產周期長。
[0003]公告號為CN1239752C的發明專利申請《電鑄鎳鈷合金的方法》公開了一種電鍍工藝，其電鍍液是由NiSO4.7H20、NiCl2.6H20^FeS04.7H20XoS04.7H2〇、NaCl、Η3Β03、C12H25S04Na、添加劑按一定比例配制而成的，該專利申請有效解決了鍍層與基體結合力差的問題，提高了結晶器銅板的使用壽命。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提出一種鍍覆有鎳鈷合金層的結晶器銅板的制備方法，該方法對結晶器銅板的組分進行了調整，使得強度更高，導熱性能更好，并通過對鍍液成分的調整，使得鍍層與基體的結合力好、應力小，延長了結晶器的使用壽命。
[0005]為達此目的，本發明采用以下技術方案:
[0006]—種鍍覆有鎳鈷合金層的結晶器銅板的制備方法，所述結晶器銅板的組成按質量百分比為:N1:1-2% ；Be:0.05-0.2% ； Al: 0.5-0.7% ,Zr: 3.0-5.0% ；Mn: 1.2-1.4% ；Mg:l-3 % ; Cr: 0.8-1.2 % ; Zn: 14.0-16.0%；其余為Cu，所述制備方法包括采用具有上述成分的銅合金制備結晶器，并在結晶器的表面電鍍鍍覆層，所述電鍍采用的鍍液的組成為:硫酸鎳220-240g/l，氯化鎳 17-19g/l，硫酸鈷5.5-6.5g/l，硼酸23_27g/l，硫酸鉀5_7g/l，氯化鈉30-40g/l，十二烷基硫酸鈉0.2-0.4g/l，添加劑20_22ml/L，其中添加為采用10_12g葡萄糖酸鈉，33-37g抗壞血酸和22-26g糊精加入11水中配制的溶液，電鍍工藝條件為:PH值2.3-3.5，電流密度4-5A/dm2，溫度44-46°C，電鍍至鍍層厚度為1.3-1.5mm為止。
[0007]本發明具有如下有益效果:
[0008]I)本發明對輥面銅合金的成分進行了調整，以添加鋅的黃銅為基礎，加入了 Ni，Be，Al，Zr、Mn，Mg，Cr等元素發揮合金元素相互作用的優勢，得到高強度和高導熱性的銅合金材質，HBS大于245;軟化溫度大于580 °C。
[0009]2)針對基材銅合金成分的調整，對連鑄結晶器輥面電鍍時的鍍液組成進行了改進，改純鎳電鍍為鎳鈷聯合電鍍，以改善鍍層的耐腐蝕性能;采用硫酸鹽鍍液主鹽及添加劑體系，硫酸鹽鍍液體系相比于氨基磺酸鹽等體系一次性投入成本小;添加劑葡萄糖酸鈉、抗壞血酸和糊精能使鍍層壓應力增加，通過加入添加劑，降低鍍層內部應力，同時添加劑具有提高鍍層整平能力作用，還具有提高鍍層光亮度、提高鍍層韌性作用;通過調節鍍液中鈷鹽及鎳鹽含量，控制鍍層中鎳、鈷、鐵含量，在連鑄拉坯生產中，鎳鈷鐵鍍層熱裂數量減少，鍍層脫落機率降低。同時使得鍍層在獲得抗腐蝕性能的同時具有良好的抗熱疲勞性能，以及較低的熱應力，同時耐磨性提高。使得鍍液成分與銅合金的成分相協調。
[0010]3)經檢測，采用本發明的鍍液獲得的鍍層具有如下性能:鍍層硬度為245-270HV;鍍層的內應力僅為20-30N/mm2。將鍍有本發明鍍層的基體進行冷熱疲勞試驗，在600 °C溫度下保溫5分鐘，然后在處于室溫的水中淬火，再在600°C溫度下保溫5分鐘，重復此類保溫與淬火試驗500次，結果發現，鍍層與基體結合完好，鍍層表面無裂紋、剝落、鼓泡等缺陷。采用鍍有本發明鍍層的結晶器連鑄，經過連續澆鑄40爐次后鍍層完好。按照GB6461-2002鹽霧評判標準進行測試，本發明的鍍層遠遠高于標準規定的耐鹽霧腐蝕時間，因此，本發明的鍍層的耐腐蝕性能優異。
【具體實施方式】
[0011]實施例一
[0012]—種鍍覆有鎳鈷合金層的結晶器銅板的制備方法，所述結晶器銅板的組成按質量百分比為:Ni:l%；Be:0.2%；Al:0.5%,Zr:5.0%；Mn:1.2%；Mg:3%；Cr:0.8%；Zn:16.0%;其余為Cu;，所述制備方法包括采用具有上述成分的銅合金制備結晶器，并在結晶器的表面電鍍鍍覆層，所述電鍍采用的鍍液的組成為:硫酸鎳220g/l，氯化鎳19g/l，硫酸鈷5.5g/l，硼酸27g/l，硫酸鉀5g/l，氯化鈉40g/l，十二烷基硫酸鈉0.2g/l，添加劑22ml/L，其中添加為采用1g葡萄糖酸鈉，37g抗壞血酸和22g糊精加入11水中配制的溶液，所述工藝條件為:PH值2.3-3.5，電流密度4-5A/dm2，溫度44-46 °C，電鍍至鍍層厚度為1.3mm為止。
[0013]實施例二
[0014]—種鍍覆有鎳鈷合金層的結晶器銅板的制備方法，所述結晶器銅板的組成按質量百分比為:N1: 2% ；Be:0.05%；Al:0.7%,Zr:3.0%；Mn:1.4%；Mg:l%；Cr:1.2%；Zn:14.0%;其余為Cu;所述制備方法包括采用具有上述成分的銅合金制備結晶器，并在結晶器的表面電鍍鍍覆層，所述電鍍采用的鍍液的組成為:硫酸鎳240g/l，氯化鎳17g/l，硫酸鈷6.5g/l，硼酸23g/l，硫酸鉀7g/l，氯化鈉30g/l，十二烷基硫酸鈉0.4g/l，添加劑20ml/L，其中添加為采用12g葡萄糖酸鈉，33g抗壞血酸和26g糊精加入11水中配制的溶液，所述工藝條件為:PH值2.3-3.5，電流密度4-5A/dm2，溫度44-46 °C，電鍍至鍍層厚度為1.5mm為止。
[0015]實施例三
[0016]—種鍍覆有鎳鈷合金層的結晶器銅板的制備方法，所述結晶器銅板的組成按質量百分比為:N1:1.5% ；Be:0.12%；Al:0.6%,Zr:4.0%；Mn:1.3%；Mg:2.0%；Cr:1.0%；Zn:15.0%;其余為Cu;所述制備方法包括采用具有上述成分的銅合金制備結晶器，并在結晶器的表面電鍍鍍覆層，所述電鍍采用的鍍液的組成為:硫酸鎳230g/l，氯化鎳18g/l，硫酸鈷6.0g/l，硼酸24g/l，硫酸鉀6g/l，氯化鈉35g/l，十二烷基硫酸鈉0.3g/l，添加劑21ml/L，其中添加為采用Ilg葡萄糖酸鈉，34g抗壞血酸和24g糊精加入11水中配制的溶液，所述工藝條件為:PH值2.3-3.5，電流密度4-5A/dm2，溫度44-46 °C，電鍍至鍍層厚度為1.4mm為止。
[0017]申請人聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細工藝設備和工藝流程，但本發明并不局限于上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護范圍和公開范圍之內。
【主權項】
1.一種鍍覆有鎳鈷合金層的結晶器銅板的制備方法，其特征在于，所述結晶器銅板的組成按質量百分比為:N1:1-2% ；Be:0.05-0.2% ；Al:0.5-0.7% ,Zr:3.0-5.0% ；Mn:1.2-1.4%；Mg:l-3% ；Cr:0.8-1.2% ;Zn: 14.0-16.0% ;其余為Cu，所述制備方法包括采用具有上述成分的銅合金制備結晶器，并在結晶器的表面電鍍鍍覆層，所述電鍍采用的鍍液的組成為:硫酸鎳220-240g/l，氯化鎳17-19g/l，硫酸鈷5.5-6.5g/l，硼酸23-27g/l，硫酸鉀5-7g/l ，氯化鈉30-40g/l，十二烷基硫酸鈉0.2-0.4g/l，添加劑20_22ml/L，其中添加為采用10-128葡萄糖酸鈉，33-378抗壞血酸和22-268糊精加入11水中配制的溶液，電鍍工藝條件為:PH值2.3-3.5，電流密度4-5A/dm2，溫度44-46 °C，電鍍至鍍層厚度為1.3-1.5mm為止。
【專利摘要】本發明公開了一種鍍覆有鎳鈷合金層的結晶器銅板的制備方法，所述結晶器銅板的組成按質量百分比為：Ni：1-2％；Be：0.05-0.2％；Al：0.5-0.7％，Zr：3.0-5.0％；Mn：1.2-1.4％；Mg：1-3％；Cr：0.8-1.2％；Zn：14.0-16.0％；其余為Cu，所述制備方法包括采用具有上述成分的銅合金制備結晶器，并在結晶器的表面電鍍鍍覆層，所述電鍍采用的鍍液的組成為：硫酸鎳220-240g/l，氯化鎳17-19g/l，硫酸鈷5.5-6.5g/l，硼酸23-27g/l，硫酸鉀5-7g/l，氯化鈉30-40g/l，十二烷基硫酸鈉0.2-0.4g/l，添加劑20-22ml/L，其中添加為采用10-12g葡萄糖酸鈉，33-37g抗壞血酸和22-26g糊精加入1l水中配制的溶液，電鍍工藝條件為：PH值2.3-3.5，電流密度4-5A/dm2，溫度44-46℃，電鍍至鍍層厚度為1.3-1.5mm為止。
【IPC分類】B22D11/057, C25D3/56, C22C9/04
【公開號】CN105562637
【申請號】CN201511015715
【發明人】張穎
【申請人】張穎
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月31日