一种高拉速Ni-Co-Fe合金镀层连铸结晶器铜板及其制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及表面处理电镀技术领域，具体涉及一种高拉速Ni-Co-Fe合金镀层连 铸结晶器铜板及其制备工艺。
【背景技术】
[0002] 结晶器作为整个炼钢连续浇铸生产的核心装置，结晶器质量的好坏直接影响到铸 坯质量和连铸机的作业率，沸腾的钢水及熔融的保护渣液直接接触结晶器铜板表面冷却成 铸坯，并伴随着内壁和铸坯之间的滑动摩擦，恶劣的工作环境要求结晶器铜板表面有更好 的导热性，更高的机械强度，好要具有好的耐磨性和耐蚀性能。
[0003] 近年来，随着连铸设备的大型化、高拉速及在线调宽等技术的发展，连铸作业率的 大幅提高，以往单一的纯Ni镀层、Ni-Co镀层，硬度低，不耐磨损，一次过钢量不理想，Ni-Fe 镀层化学稳定性差，脆性高且韧性低，高温下容易产生热裂纹，仅适用于较低拉速(拉速不 超过0. 8m/min)连铸机，尽管一些高新技术在结晶器铜板上应运而生，但投资大，成本高，还 是未能满足企业生产发展的需要。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种克服连铸结晶器 铜板在高拉速I. 5~2. Om/min下过钢量低，铜板下部磨损大，修复次数多的不足，提供一种 Ni-Co-Fe合金镀层连铸结晶器铜板及其制备工艺，以获得与铜板基体结合力好，硬度高，抗 氧化能力强的Ni-Co-Fe合金镀层，该合金组织结构紧密，耐磨性能优越，特别是在高温下 的自润滑性、高耐蚀性及耐磨损性好，大幅提高了连铸结晶器铜板的使用寿命。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高拉速Ni-Co-Fe合金镀 层连铸结晶器铜板，包括结晶器铜板基体，所述铜板基体的表面镀有Ni-Co-Fe合金镀层， 所述 Ni-Co-Fe 合金镀层含有 65~78wt%Ni、20~30wt%Co 和 2~5wt%Fe。
[0006] 进一步的，，所述 Ni-Co-Fe 合金镀层含有 70wt%Ni、25wt%Co 和 5wt%Fe。
[0007] 进一步的，，所述Ni-Co-Fe合金镀层的厚度为0. 2~4. Omm。
[0008] 本发明还提供了一种高拉速Ni-Co-Fe合金镀层连铸结晶器铜板的制备工艺，包 括以下步骤： A、 配制电镀液：在电解槽内配制电镀液； B、 镀前处理：将所述铜板基体进行精加工后，依次进行油脂清洗、机械喷砂拉毛、电解 脱脂和超声波清洗，绝缘非电镀区域，安装电镀PVC板阴极保护工装，酸液喷淋活化铜板电 镀区域； C、 电镀Ni-Co-Fe合金镀层：将所述B步骤处理后的结晶器铜板在所述A步骤配制的电 镀液中进行电镀，待Ni-Co-Fe合金镀层电镀时间达到工艺要求电镀时间后，停止电镀。 [0009] 进一步的，所述电镀液组成为： 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 ； 低泡沫润湿剂：15~30g/L ; 添加剂：60-150mL/L。
[0010] 进一步的，所述电镀的工艺条件为： PH 值：3. 8~5. 0 ; 电镀液温度：55~65°C ; 电流密度：l~13A/dm2; 搅拌方式为：压缩空气搅拌及辅助搅拌。
[0011] 其中，所述辅助搅拌可采用大流量过滤机进行辅助搅拌；所述搅拌以使电镀液每 小时循环7次以上为宜，优选循环次数为7次。
[0012] 优选的，所述电镀液组成为： 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 ； 低泡沫润湿剂：20g/L ; 添加剂：100mL/L。
[0013] 进一步的，所述低泡沫润湿剂优选乙基己基硫酸钠。
[0014] 进一步的，所述添加剂优选糖精、吡啶嗡丙烷磺酸内盐中的一种或两种。
[0015] 本发明在结晶器铜板的表面电镀Ni-Co-Fe合金镀层，镀层表面无微裂纹，具有很 好的耐蚀性和耐磨性，基体结合力良好，内在性能优越，能耗低，操作简单，很好地解决了以 往连铸结晶器铜板在拉速I. 5~2.Om/min下过钢量低，铜板下部磨损大，修复次数多的缺 陷。
[0016] 本发明Ni-Co-Fe合金镀层的连铸结晶器铜板特别适用于拉速为I. 5~2.Om/min的 连铸机上使用，公知的，拉速决定了连铸机的生产效率。但是高拉速和铸坯高质量往往是相 互矛盾的。本发明人通过多年探索与总结，从电镀液组成、电镀工艺、实践效果等方面进行 系统研宄和控制，得到了硬度、结合强度、耐磨、耐腐蚀性能等各方面性能均比较优越的结 晶器铜板，在长期实践中也取得了满意的效果，从而有效确保在高拉速下铸坯的质量问题。
[0017] 公知的，要想得到综合性能好的镀层，必须控制好电流密度、PH値及电镀温度等。 任何电镀工艺中，如果电流密度过小会导致析氢严重，电流密度过大会导致镀层不连续、发 黄。PH值也要控制在适当的范围内，镀液的pH值直接影响阴极极化曲线，pH值越大，阴极 极化率就越高，电极极化的倾向也越大，同时PH值影响阴极的析氢程度，pH值越低，阴极上 析氢变得更容易。温度对电镀质量影响尤其重大，因为Ni-Co-Fe合金镀液稳定性差，受温 度影响较大，并且镀液温度对电沉积过程和镀层的性能（光亮度和耐蚀性）有重要影响。升 高镀液温度，能使阴极上的沉积在较低的过电位下进行；镀液温度在50~65°C时得到的镀 层耐蚀性和硬度最好，且与铬镀层相近。
[0018] 而且，本发明结晶器铜板的表面电镀Ni-Co-Fe合金镀层的制备工艺属低能耗和 低物耗的清洁生产工艺，环保性好，无污水排放。试验表明，采用本发明工艺条件，结晶器铜 板表面的Ni-Co-Fe合金镀层在电镀过程中无针孔、针状疏松等缺陷，工艺过程易于掌控， 运行稳定性好，镀层与铜板基体的结合性好，镀层厚度可以达到4. 0_。本发明Ni-Co-Fe合 金镀层的结晶器铜板特别适用于1.5~2.0m/min拉速连铸机上使用，特别的，Ni-Co-Fe合金 镀层在高温下的自润滑性、高耐蚀性及耐磨损性优良，连铸结晶器铜板的使用寿命与常规 镍钴相比提高约2. 6倍，减少了结晶器铜板的维护费用约20~30%，提高了连铸作业率1. 2倍 左右。
【具体实施方式】
[0019] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例 仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范 围。
[0020] 本发明提供了一种高拉速Ni-Co-Fe合金镀层连铸结晶器铜板，包括结晶器铜板 基体，所述铜板基体的表面镀有Ni-Co-Fe合金镀层； 本发明中，所述Ni-Co-Fe合金镀层含有65~78wt%Ni、20~30wt%Co和2~5wt%Fe ;通过控 制镀液中Ni、Co、Fe的比例，并在其它镀液成分的协同作用下，可以控制镀层中Ni、Co、Fe 的重量比例，制备出本发明性能优异的镀层。
[0021] 本发明中，所述Ni-Co-Fe合金镀层优选.含有70wt%Ni、25wt%Co和5wt%Fe。
[0022] 本发明中，所述Ni-Co-Fe合金镀层的厚度为0. 2~4. Omm，优选3. 0~4. 0醒，既可以 增加镀层的耐磨性能，同时还具有优良的导热性能。
[0023] 本发明还提供了一种高拉速Ni-Co-Fe合金镀层连铸结晶器铜板的制备工艺，按 以下步骤进行： A、配制电镀液：在电解槽内配制电镀液，所述电镀液组成为：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、低泡沫润湿剂：15~30g/L、添加剂：60-150mL/L ; 其中，所述低泡沫润湿剂优选乙基己基硫酸钠。
[0024] 所述添加剂优选糖精、吡啶嗡丙烷磺酸内盐中的一种或两种。
[0025] B、镀前处理：将所述铜板基体进行精加工后，依次进行油脂清洗、机械喷砂拉毛、 电解脱脂和超声波清洗，绝缘非电镀区域，安装电镀PVC板阴极保护工装，酸液喷淋活化铜 板电镀区域；该步骤中，油脂清洗、机械喷砂拉毛、电解脱脂、超声波清洗及酸液喷淋活化均 为常规技术，具体的工艺参数及实施方法均为现有技术； C、电镀Ni-C0-Fe合金镀层：将所述B步骤处理后的结晶器铜板在所述A步骤配制的电 镀液中进行电镀，待Ni-Co-Fe合金镀层电镀时间达到工艺要求电镀时间后，停止电镀； 其中，所述电镀工艺为：电镀液的PH值控制在3. 8~5. 0 ;电镀液的温度维持在55~65°C; 电镀过程中的电流密度为l~13A/dm2;电镀液搅拌方式为压缩空气搅拌及辅助搅拌。
[0026]优选的，本发明的电镀液组成为：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、低泡沫润湿剂：20g/L、添 加剂：100mL/L ; 其中，低泡沫润湿剂优选乙基己基硫酸钠；添加剂为糖精和吡啶嗡丙烷磺酸内盐。
[0027] 本发明中Ni(NH2SO3) 2*4H20、NiCl2*6H20、Fe (NH2SO3) 2*4H20、Co (NH2SO3) 2*4H20、 H3BO3、低泡沫润湿剂、添加剂均可以市售得到。
[0028] 为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的高拉速Ni-Co-Fe合金 镀层连铸结晶器铜板及其制备工艺进行详细描述。
[0029] 实施例1 本发明的高拉速Ni-Co-Fe合金镀层连铸结晶器铜板，通过以下制备工艺实现，具体步 骤为：A、配制电镀液：在电解槽内配制电镀液，所述电镀液组成为： 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 ； 乙基己基硫酸钠：20g/L ; 糖精和R比啶喻丙烷横酸内盐：l〇〇mL/L ;所述糖精和P比啶喻丙烷横酸内盐的体积比优 选 I :1. 5〇
[0030] B、镀前处理：将所述铜板基体进行精加工后，依次进行油脂清洗、机械喷砂拉毛、 电解脱脂和超声波清洗，绝缘非电镀区域，安装电镀PVC板阴极保护工装，酸液喷淋活化铜 板电镀区域； C、电镀Ni-C0-Fe合金镀层：将所述B步骤处理后的结晶器铜板在所述A步骤配制的电 镀液中进行电镀，待Ni-Co-Fe合金镀层电镀时间达到工艺要求电镀时间后，停止电镀；所 述电镀工艺为： PH 值：4. 0 ; 电镀液温度：55°C ; 电流密度：5A/dm2; 搅拌方式为：压缩空气搅拌及大流量过滤机辅助搅拌；电镀液每小时的循环次数为7 次。
[0031] 通过上述工艺，在结晶器铜板基体的表面镀设Ni-Co-Fe合金镀层，其中Ni-Co-Fe 合金镀层含有 70wt%Ni、25wt%Co 和 5wt%Fe。
[0032] 本实施例中，所述Ni-Co-Fe合金镀层的厚度为4.Omm。
[0033] 实