一種結晶器銅管的單質鎳過渡層電鍍方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電鍍技術領域，尤其涉及一種結晶器銅管的單質鎳過渡層電鍍方法。
【背景技術】
[0002]結晶器是冶煉廠連鑄機的重要組成部分，而結晶器銅管又是結晶器上的重要部件。由于高溫鋼水直接流經結晶器銅管，為使連鑄作業過程穩定，又保障設備及操作人員安全，就要求結晶器銅管具有良好的耐高溫、耐磨損和耐腐蝕性能。通過在銅管內壁鍍鉻生產出具有硬鉻鍍層的結晶器銅管，因可大大提高結晶器銅管的耐高溫、耐磨損和耐腐蝕性能，且生產工藝簡單、效率高、成本低，而得到較普遍的應用。但是，內壁鍍有硬鉻的結晶器銅管，在連鑄生產過程中容易發生鍍層脫落，從而縮短結晶器銅管的使用壽命。其原因是銅基體與硬鉻鍍層之間物理性能差別較大，特別是它們的熱膨脹系數和硬度差別較大，難以適應連鑄生產過程的溫度環境變化。
[0003]CN1804144A公開了一種具有過渡鉻鍍層和硬鉻鍍層的結合晶器銅管，它包括有基體銅管和置于銅管內表面的硬鉻鍍層，其特征在于在銅管內壁與表面硬鉻鍍層之間設有過渡鉻鍍層，該過渡鉻鍍層的熱膨脹系數在1.68X 10 5/°C至0.84X 10 5/°C之間，硬度在HV450至HV950之間。雖然該專利申請注意了鍍層剝落的問題，其也采用了適當的解決方式，即采用鍍鉻過渡層的方法，但其過渡層依然為鉻，其仍然沒有從根本上解決鉻與銅兩種不同的材料差異導致的剝落問題，因此其使用效果仍不是十分理想。
[0004]CN1465753A也公開了一種結晶器內表面電鍍方法，其采用鎳鈷合金作為過渡層，雖然也解決了鉻和銅的材料性能差異的問題，但由于其采用合金鍍層，鍍液成分復雜，電鍍工藝要求高，且合金鍍層的合金成分不溫度，不易精確一致性控制，因此也存在鍍層不一致，不穩定的缺陷。
[0005]現有技術中還有采用鎳與其它金屬組成合金作為過渡層的報道，但與上述專利類似，均需要配置復雜的合金鍍液，電鍍工藝控制要求高，且鍍層不穩定，不一致。現有技術中尚未見僅采用鎳作為過渡層的報道。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提出一種結晶器銅管的單質鎳過渡層電鍍方法。該方法通過對鍍液成分和工藝的改進使得銅管僅設置鎳單質金屬過渡層，即能實現鍍層與基體的結合力良好，從而從根本上解決鉻與銅材料差異導致的剝落問題。
[0007]為達此目的，本發明采用以下技術方案:
一種結晶器銅管的單質鎳過渡層電鍍方法，所述鍍單質鎳過渡層的鍍液成分為:氨基磺酸鎳500-600g/L，硫酸鎳25-35g/L，十二烷基硫酸鈉55_65g/L ;電鍍工藝為:pH4_6，鍍液溫度約45-55°C，陰極電流密度4.5-6.5A/dm2，浸鍍時間約10_20min ;鍍層厚度約3_4 μπι。
[0008]上述方案為本發明工藝方法的要點，其余如打磨除銹、清洗等等常規操作同現有技術，在此不再贅述。
[0009]由于本發明僅采用單質鎳作為過渡層，由于單質鎳并沒有與其它元素形成合金，更容易使得電鍍后的鎳與銅管及后續的鍍層分別形成合金結合的冶金過渡層，即在銅管和鎳之間具有銅鎳結合層，而在鎳和其它后續鍍層(如鉻)之間具有鎳與其它元素合金的結合層，實質上從最里層的銅到最外層的鉻具有銅、銅鎳合金、鎳、鎳與其它元素合金、后續鍍層五層結構，從而實現熱膨脹系數的完美過渡。
[0010]本發明控制過渡層厚度為3-4 μ m，低于3微米將導致過渡效果不明顯，特別是不能實現與銅及后續鍍層形成完美的過渡層結構，而高于4 μ m，一是導致效率低，成本高，更為重要的是將由于過渡層過厚而不能使熱膨脹系數實現銅至后續鍍層的連續過渡，反而不利于抗剝落性能。
[0011]上述電鍍單質鎳過渡層可以作為后續電鍍層的過渡層，后續電鍍層如后續鉻、鈷合全牟烏合全霉
O W.、I=I W.0
[0012]舉例但不限于此的一種后續鍍鉻層可以采用如下組分和工藝:鍍鉻層的鍍液成分為:鉻酐140-150g/l、硫酸1.0-1.2g/l、硫酸鉻5_7g/l、甲酸3_5g/l、硫酸鈉6_8g/l ;電鍍鉻層的工藝為:pH3.5-4，在溫度為35-45°C，電流密度為44_48A/dm2，電鍍時間30_40min。
[0013]本發明的有益效果是:
1.而經實際使用比較，與不采用過渡層或采用鉻過渡層或采用鎳合金的過渡層制備的結晶器銅管相比較，使用壽命可以延長50%以上。
[0014]2.本發明的鎳單質過渡層，創造性的采用了有機鎳鹽氨基磺酸鎳和無機鎳鹽硫酸鎳的組合，且確定了二者的配比，有機鎳鹽的比例要顯著高于無機鎳鹽，實驗表明，氨基磺酸鎳高于600g/L，或者硫酸鎳高于35g/L，將導致過渡層與后續鍍層的結合力不佳，而氨基磺酸鎳低于500g/L，或者硫酸鎳低于25g/L，將導致過渡層與基體的結合效果不好，過渡層不致密。
[0015]3.本發明過渡層鍍液成分簡單，僅由三種組分組成，添加其它組分將導致成本增加，性能卻沒有明顯提高，且組分越復雜，不可控因素越多，越導致過渡層性能不穩定。而這三種組分，缺少任意一種將導致鍍層性能急劇惡化，達不到作為過渡層的要求和與其效果，甚至不能形成鍍層。因此，本發明工藝鍍液配制簡單，控制容易，操作方便。與電鍍鎳合金過渡層的工藝相比，成本降低約40%。
【具體實施方式】
[0016]實施例一
一種結晶器銅管的單質鎳過渡層電鍍方法，所述鍍單質鎳過渡層的鍍液成分為:氨基磺酸鎳500g/L，硫酸鎳35g/L，十二烷基硫酸鈉55g/L ;電鍍工藝為:pH4，鍍液溫度55°C，陰極電流密度4.5A/dm2，浸鍍時間20min ;鍍層厚度3 μπι。
[0017]與該過渡層配合的后續鍍層采用的組分和工藝為:鍍鉻層的鍍液成分為:鉻酐140g/l、硫酸1.2g/l、硫酸鉻5g/l、甲酸5g/l、硫酸鈉6g/l ;電鍍鉻層的工藝為:pH3.5，在溫度為45°C，電流密度為44A/dm2，電鍍時間40min。
[0018]實施例二
一種結晶器銅管的單質鎳過渡層電鍍方法，所述鍍單質鎳過渡層的鍍液成分為:氨基磺酸鎳600g/L，硫酸鎳25g/L，十二烷基硫酸鈉65g/L ;電鍍工藝為:pH6，鍍液溫度45°C，陰極電流密度6.5A/dm2，浸鍍時間1min ;鍍層厚度4 μπι。
[0019]與該過渡層配合的后續鍍層采用的組分和工藝為:鍍鉻層的鍍液成分為:鉻酐150g/l、硫酸l.0g/Ι、硫酸鉻7g/l、甲酸3g/l、硫酸鈉8g/l ;電鍍鉻層的工藝為:pH4，在溫度為35°C，電流密度為48A/dm2，電鍍時間30min。
[0020]實施例三
一種結晶器銅管的單質鎳過渡層電鍍方法，所述鍍單質鎳過渡層的鍍液成分為:氨基磺酸鎳550g/L，硫酸鎳30g/L，十二烷基硫酸鈉60g/L ;電鍍工藝為:pH5，鍍液溫度50°C，陰極電流密度5A/dm2，浸鍍時間15min ;鍍層厚度3.5 μπι。
[0021]與該過渡層配合的后續鍍層采用的組分和工藝為:鍍鉻層的鍍液成分為:鉻酐145g/l、硫酸1.lg/Ι、硫酸鉻6g/l、甲酸4g/l、硫酸鈉7g/l ;電鍍鉻層的工藝為:pH4，在溫度為40°C，電流密度為46A/dm2，電鍍時間35min。
[0022]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】
1.一種結晶器銅管的單質鎳過渡層電鍍方法，其特征在于:所述鍍單質鎳過渡層的鍍液成分為:氨基磺酸鎳500-600g/L，硫酸鎳25-35g/L，十二烷基硫酸鈉55_65g/L ;電鍍工藝為:pH4-6，鍍液溫度約45-55°C，陰極電流密度4.5-6.5A/dm2，浸鍍時間約10_20min ;鍍層厚度約3-4 μπι。
【專利摘要】本發明公開了一種結晶器銅管的單質鎳過渡層電鍍方法，所述鍍單質鎳過渡層的鍍液成分為：氨基磺酸鎳500-600g/L，硫酸鎳25-35g/L，十二烷基硫酸鈉55-65g/L；電鍍工藝為：pH4-6，鍍液溫度約45-55℃，陰極電流密度4.5-6.5A/dm2，浸鍍時間約10-20min；鍍層厚度約3-4μm。
【IPC分類】C25D3/12, C25D7/04, B22D11/057
【公開號】CN105200462
【申請號】CN201510675345
【發明人】姜少群
【申請人】姜少群
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月19日