專利名稱：板坯連鑄機的結晶器銅板上電鍍鎳鐵合金的工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于在板坯連鑄機的結晶器銅板上電鍍鎳鐵合金的工藝。
到目前為止，國內外Ni-Fe合金鍍層都是應用在防蝕上，即裝飾電鍍上。如1984年5月12日美國專利局公布的專利號為4450051，名稱為“光亮鎳鐵合金電鍍槽及工藝”。該工藝Ni-Fe合金鍍層薄，可應用在裝飾鍍鉻的底層，以提高鉻層與基體的結合力。裝飾電鍍Ni-Fe的添加劑有初級光亮劑和次級光亮劑。初級光亮劑有糖精、苯磺酸、苯磺酰氯、烯丙基磺酸鈉以及這些物質的混合物等。次級光亮劑有抗壞血酸、檸檬酸、蘋果酸、葡糖酸等，它們具有將Fe3+還原成Fe2+，并避免Fe2+的氧化的作用。初級光亮劑和次級光亮劑配合作用，可得到光亮、平整的Ni-Fe合金鍍層。初級光亮劑用量為0.5mg/l～20g/l，最佳值為2～8g/l，次級光亮劑用量為0.25～1g/l，最佳值為10～100mg/l，防蝕-裝飾電鍍Ni-Fe合金的特點是光亮、平整而且耐蝕，但這種鍍層較薄，一般才為0.1～2μm。
裝飾電鍍Ni-Fe合金鍍液中主鹽為含Ni2+的無機鹽，其中NiSO4·7H2O為40～300g/l;NiCl2·6H2O為40～250g/l。含鐵化合物為含Fe的無機鹽，如FeCl2和FeSO4等，其他鐵鹽也可被采用。鍍液中Ni和Fe的重量比通常控制在5∶1～50∶1。鍍液中的緩沖液為硼酸，濃度為20～60g/l，最佳值為40～50g/l。鍍液溫度為105～180F，電鍍時不需要攪拌，也可采用傳統的攪拌方法如機械攪拌、空氣攪拌和陰極移動等。
但現有技術有以下缺點1.只對鍍液及工藝做了說明，沒有對鍍前處理技術進行研究。2.鍍液配方及工藝都屬于裝飾性電鍍，鍍層較薄，不適合結晶器銅板拉鋼坯用。
本發明的目的在于提供一套適合拉鋼坯用的完整的Ni-Fe合金電鍍的工藝，即在板坯連鑄機的結晶器銅板上電鍍鎳鐵合金的鍍層應與基體有很好的結合強度，以防止在使用過程中鍍層剝落，即鍍層與基體的結合力要大于鍍層從銅板上剝離下來的剪切力190～250MPa。同時這種工藝鍍層要很厚，應在1.5mm左右，鍍層的應力要低，防止在加工過程中，特別是在使用過程中，鍍層出現裂紋，造成銅板報廢或釀成連鑄漏鋼事故的發生。其次，本工藝要求鍍層的含鐵量要與實現生產相適應，保證鍍層有很好的耐磨性。
本發明的工藝是這樣實現的。電鍍液的主鹽采用NiSO4·7H2O，濃度為130～210g/l;付鹽采用FeSO4·7H2O，濃度為2.4～2.6g/l;緩沖劑采用H3BO3，濃度為30～40g/l;陽極活性劑為NiCl2·6H2O，濃度為8～16g/l，表面活性劑為十二烷基硫酸鈉，濃度為0.05～0.1g/l。鍍液溫度為50～60℃，PH值為2.5～3.0，電流密度為2.5A/dm2，攪拌方式采用陰極移動方式，速度為1m/min，陰陽極面積比控制在1∶1～1∶4之間。
結晶器銅板在拉鋼坯時，鍍層受到向下的拉力，采用噴砂拉毛的方法可使銅板表面粗化，提高銅板與鍍層之間的結合力，可以防止鍍層剝落。因此銅板在電鍍前首先采用15～25目的SiC砂粒進行噴砂拉毛，風壓控制在0.6～0.8MPa。
由于待鍍結晶的銅板油污較多，結晶器銅板在噴砂拉毛后電鍍前還要進行電解除油。電解除油工藝為電解液是NaOH20～40g/l，Na2CO330～50g/l，Na2PO4·12H2O20～30g/l的水溶液;電解溫度為60～65℃;電解電流為5～10A/dm2。
由于銅板表面氧化膜也會影響鍍層與基體的結合強度，電解除油后的銅板要用65～67%的硝酸可將氧化膜徹底清除，其反應原理為CuO+2HNO3＝Cu(NO3)2+H2O將上述處理后的結晶器銅板放到鍍液中進行電鍍鎳鐵。
在鍍鎳鐵合金時，鍍液中Fe3+濃度過高，會降低鍍層的延展性，添加劑T1具有將Fe3+還原成Fe2+以及穩定鍍液中Fe2+的作用。添加劑T1的分子式為CH2OH(CHOH)4CHO;CH2OH(CHOH)4COONa;OCOC(OH)·C(OH)CH·CHOH·CH2OH用量為4～8ml/l，最佳值為5～7ml/l。
由于本發明工藝的鍍層厚度可達1.5mm，鍍層的應力也相應增加。添加劑T2具有降低鍍層應力的效果。為了防止在加工過程中，特別是在使用過程中鍍層出現裂紋，造成銅板報廢或釀成連鑄時漏鋼事故發生，實際生產中鍍層應力控制在-50～100MPa之間。故在電鍍時要在鍍液中加入T2添加劑。T2的分子結構為
T2添加劑的加入量為6～9ml/l，最佳加入量為7～8ml/l。
另外，添加劑T1和T2還具有提高陰極極化，細化鍍層晶粒，使組織致密及使鍍層光亮和平整的作用。
根據實現生產需要，還應控制鍍層含鐵量，本工藝鍍層中的含鐵量控制在3～5%范圍內，因此鍍液中FeSO4·7H2O的濃度控制在2.4～2.6g/l之間。
采用本發明工藝在板坯連鑄機的結晶器銅板上電鍍鎳鐵合金具有如下優點和效果。
1.由于對待鍍銅板在電鍍前采用了噴砂拉毛，電解除油和硝酸去氧化膜等工藝，使銅板表面粗化，鎳鐵合金和銅基體的結合牢固，防止使用過程中，由于拉坯作用而使鍍層剝落。
2.由于本工藝在電鍍液中加入添加劑T1和T2，這樣不僅保證了鍍液中適當的Fe2+濃度，增加了鍍層延展性，而且降低了鍍層的應力，防止在加工過程和拉坯過程中鍍層出現裂紋，從而避免了結晶器報廢及造成連鑄漏鋼事故的發生。
3.由于結晶器銅板采用本發明電鍍鎳鐵工藝，鍍層厚度可達1.5mm，又由于鍍層中有一定成分的含Fe量，從而保證了結晶器在連鑄拉坯的條件下，盡管受到不斷沖擊和摩擦，也具有足夠的強度和耐磨性。
下面是
具體實施例方式例1.采用如下工藝鍍銅板噴砂拉毛風壓為0.7MPa，砂粒為22目SiC;電解除油的電解液為NaOH30g/l，Na2CO340g/l，Na3PO4·12H2O25g/l;電解溫度為62℃，電解電流為5A/dm2;用66%硝酸淋洗銅板表面，再用水沖洗。電鍍工藝為NiSO4·7H2O180g/l，NiCl2·6H2O14g/l，H3BO335g/l，十二烷基硫酸鈉0.08g/l，FeSO4·7H2O2.5g/l，鍍液溫度為56℃，PH值為2.8，電流密度為2.5A/dm2，攪拌方式采用陰極移動，速度為1m/min，添加劑T1加入量為4ml/l，添加劑T2加入量為6ml/l。
經鞍鋼第三煉鋼廠使用，共拉鋼坯4.95萬噸，使用后鍍層無裂紋，銅板磨損最深為1.3mm。
例2.采用如下工藝鍍銅板噴砂拉毛風壓為0.8MPa，砂粒為20目SiC;電解除油的電解液為NaOH30g/l，Na2CO345g/l，Na3PO4·12H2O28g/l;電解溫度為65℃，電解電流為6A/dm2;用67%硝酸淋洗銅板表面。電鍍工藝為NiSO4·7H2O190g/l，NiCl2·6H2O16g/l，H3BO338g/l，十二烷基硫酸鈉0.09g/l，FeSO4·7H2O2.6g/l，鍍液溫度為57℃，PH值為3.0，電流密度為2.5A/dm2，攪拌方式采用陰極移動，速度為1m/min，添加劑T1加入量為5ml/l，添加劑T2加入量為7ml/l。
經鞍鋼第三煉鋼廠使用，共拉鋼坯5.40萬噸，使用后鍍層無裂紋，銅板磨損最深為1.4mm。
權利要求
1.一種在板坯連鑄機的結晶器銅板上電鍍鎳鐵合金的工藝，電鍍液的主鹽采用NiSO4·7H2O，濃度為130～210g/l；付鹽采用FeSO4·7H2O，濃度為2.4～2.6g/l；緩沖劑為H3BO3，濃度為30～40g/l；溫度為50～60℃，其特征是該結晶器銅板在電鍍前首先進行噴砂拉毛，使銅板表面粗化，然后進行電解除油，采用硝酸淋洗的方法去除銅板表面的氧化膜后進行電鍍。電鍍液中要加入陽極活性劑NiCI2·6H2O，濃度為8～16g/l；表面活性劑采用十二烷基硫酸鈉，濃度為0.05～0.1g/l。為了增加鍍層的延展性，控制鍍液中Fe2+濃度，在鍍液中加入添加劑T1。添加劑T1的分子式為CH2OH(CHOH)4CHO；CH2OH(CHOH)4COONa；OCOC(OH)·C(OH)CH·CHOH·CH2OH其加入量為4～8ml/l。為了使鍍層應力控制在-50～100MPa之間，鍍液中還要加入T2添加劑。T2的分子結構為
其添加劑的加入量為6～9ml/l。鍍液的PH值應在2.5～3.0之間，電鍍的電流密度為2.5A/dm2。電鍍時陰陽極面積比控制在1∶1～1∶4之間。攪拌方式為陰極移動方式，其移動速度為1m/min。
2.權利要求1所述的一種在板坯連鑄機的結晶器銅板上電鍍鎳鐵合金的工藝，其特征是噴砂拉毛采用的砂粒為15～25目的SiC，風壓控制在0.6～0.8MPa。
3.權利要求1所述的一種在板坯連鑄機的結晶器銅板上電鍍鎳鐵合金的工藝，其特征是銅板電解除油工藝為電解液是NaOH20～40g/l，Na2CO330～50g/l，Na3PO4·12H2O20～30g/l的水溶液;電解溫度為60～65℃;電解電流為5～10A/dm2。
4.權利要求1所述的一種在板坯連鑄機結晶器的銅板上電鍍鎳鐵合金的工藝，其特征是去除銅板表面氧化膜采用的硝酸濃度應控制在65～67%。
5.權利要求1所述的一種在板坯連鑄機結晶器的銅板上電鍍鎳鐵合金的工藝，其特征是鍍層的含鐵量應控制在3～5%范圍內，相應的鍍液中FeSO4·7H2O濃度控制在2.4～2.6g/l。
6.權利要求1所述的一種在板坯連鑄機結晶器的銅板上電鍍鎳鐵合金的工藝，其特征是添加劑T1的加入量的最佳值為5～7ml/l。
7.權利要求1所述的一種在板坯連鑄機結晶器的銅板上電鍍鎳鐵的工藝，其特征是添加劑T2的加入量的最佳值為7～8ml/l。
全文摘要
一種在板坯連鑄機的結晶器銅板上電鍍鎳鐵的工藝為，將待鍍銅板首先進行噴砂拉毛，電解除油和硝酸去氧化膜操作，然后放入電解液中電鍍鎳鐵。電解液主鹽采用NiSO
文檔編號C25D3/56GK1075512SQ92113588
公開日1993年8月25日 申請日期1992年11月25日 優先權日1992年11月25日
發明者劉國強, 潘忠利, 楊洪, 孫士杰, 方堯明, 張鏡清, 蘇俊賢 申請人:鞍山鋼鐵公司, 鞍鋼機械制造公司西部機械廠