专利名称:板坯连铸机的结晶器铜板上电镀镍铁合金的工艺的制作方法
技术领域:
本发明属于在板坯连铸机的结晶器铜板上电镀镍铁合金的工艺。
到目前为止,国内外Ni-Fe合金镀层都是应用在防蚀上,即装饰电镀上。如1984年5月12日美国专利局公布的专利号为4450051,名称为“光亮镍铁合金电镀槽及工艺”。该工艺Ni-Fe合金镀层薄,可应用在装饰镀铬的底层,以提高铬层与基体的结合力。装饰电镀Ni-Fe的添加剂有初级光亮剂和次级光亮剂。初级光亮剂有糖精、苯磺酸、苯磺酰氯、烯丙基磺酸钠以及这些物质的混合物等。次级光亮剂有抗坏血酸、柠檬酸、苹果酸、葡糖酸等,它们具有将Fe3+还原成Fe2+,并避免Fe2+的氧化的作用。初级光亮剂和次级光亮剂配合作用,可得到光亮、平整的Ni-Fe合金镀层。初级光亮剂用量为0.5mg/l~20g/l,最佳值为2~8g/l,次级光亮剂用量为0.25~1g/l,最佳值为10~100mg/l,防蚀-装饰电镀Ni-Fe合金的特点是光亮、平整而且耐蚀,但这种镀层较薄,一般才为0.1~2μm。
装饰电镀Ni-Fe合金镀液中主盐为含Ni2+的无机盐,其中NiSO4·7H2O为40~300g/l;NiCl2·6H2O为40~250g/l。含铁化合物为含Fe的无机盐,如FeCl2和FeSO4等,其他铁盐也可被采用。镀液中Ni和Fe的重量比通常控制在5∶1~50∶1。镀液中的缓冲液为硼酸,浓度为20~60g/l,最佳值为40~50g/l。镀液温度为105~180F,电镀时不需要搅拌,也可采用传统的搅拌方法如机械搅拌、空气搅拌和阴极移动等。
但现有技术有以下缺点1.只对镀液及工艺做了说明,没有对镀前处理技术进行研究。2.镀液配方及工艺都属于装饰性电镀,镀层较薄,不适合结晶器铜板拉钢坯用。
本发明的目的在于提供一套适合拉钢坯用的完整的Ni-Fe合金电镀的工艺,即在板坯连铸机的结晶器铜板上电镀镍铁合金的镀层应与基体有很好的结合强度,以防止在使用过程中镀层剥落,即镀层与基体的结合力要大于镀层从铜板上剥离下来的剪切力190~250MPa。同时这种工艺镀层要很厚,应在1.5mm左右,镀层的应力要低,防止在加工过程中,特别是在使用过程中,镀层出现裂纹,造成铜板报废或酿成连铸漏钢事故的发生。其次,本工艺要求镀层的含铁量要与实现生产相适应,保证镀层有很好的耐磨性。
本发明的工艺是这样实现的。电镀液的主盐采用NiSO4·7H2O,浓度为130~210g/l;付盐采用FeSO4·7H2O,浓度为2.4~2.6g/l;缓冲剂采用H3BO3,浓度为30~40g/l;阳极活性剂为NiCl2·6H2O,浓度为8~16g/l,表面活性剂为十二烷基硫酸钠,浓度为0.05~0.1g/l。镀液温度为50~60℃,PH值为2.5~3.0,电流密度为2.5A/dm2,搅拌方式采用阴极移动方式,速度为1m/min,阴阳极面积比控制在1∶1~1∶4之间。
结晶器铜板在拉钢坯时,镀层受到向下的拉力,采用喷砂拉毛的方法可使铜板表面粗化,提高铜板与镀层之间的结合力,可以防止镀层剥落。因此铜板在电镀前首先采用15~25目的SiC砂粒进行喷砂拉毛,风压控制在0.6~0.8MPa。
由于待镀结晶的铜板油污较多,结晶器铜板在喷砂拉毛后电镀前还要进行电解除油。电解除油工艺为电解液是NaOH20~40g/l,Na2CO330~50g/l,Na2PO4·12H2O20~30g/l的水溶液;电解温度为60~65℃;电解电流为5~10A/dm2。
由于铜板表面氧化膜也会影响镀层与基体的结合强度,电解除油后的铜板要用65~67%的硝酸可将氧化膜彻底清除,其反应原理为CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O将上述处理后的结晶器铜板放到镀液中进行电镀镍铁。
在镀镍铁合金时,镀液中Fe3+浓度过高,会降低镀层的延展性,添加剂T1具有将Fe3+还原成Fe2+以及稳定镀液中Fe2+的作用。添加剂T1的分子式为CH2OH(CHOH)4CHO;CH2OH(CHOH)4COONa;OCOC(OH)·C(OH)CH·CHOH·CH2OH用量为4~8ml/l,最佳值为5~7ml/l。
由于本发明工艺的镀层厚度可达1.5mm,镀层的应力也相应增加。添加剂T2具有降低镀层应力的效果。为了防止在加工过程中,特别是在使用过程中镀层出现裂纹,造成铜板报废或酿成连铸时漏钢事故发生,实际生产中镀层应力控制在-50~100MPa之间。故在电镀时要在镀液中加入T2添加剂。T2的分子结构为
T2添加剂的加入量为6~9ml/l,最佳加入量为7~8ml/l。
另外,添加剂T1和T2还具有提高阴极极化,细化镀层晶粒,使组织致密及使镀层光亮和平整的作用。
根据实现生产需要,还应控制镀层含铁量,本工艺镀层中的含铁量控制在3~5%范围内,因此镀液中FeSO4·7H2O的浓度控制在2.4~2.6g/l之间。
采用本发明工艺在板坯连铸机的结晶器铜板上电镀镍铁合金具有如下优点和效果。
1.由于对待镀铜板在电镀前采用了喷砂拉毛,电解除油和硝酸去氧化膜等工艺,使铜板表面粗化,镍铁合金和铜基体的结合牢固,防止使用过程中,由于拉坯作用而使镀层剥落。
2.由于本工艺在电镀液中加入添加剂T1和T2,这样不仅保证了镀液中适当的Fe2+浓度,增加了镀层延展性,而且降低了镀层的应力,防止在加工过程和拉坯过程中镀层出现裂纹,从而避免了结晶器报废及造成连铸漏钢事故的发生。
3.由于结晶器铜板采用本发明电镀镍铁工艺,镀层厚度可达1.5mm,又由于镀层中有一定成分的含Fe量,从而保证了结晶器在连铸拉坯的条件下,尽管受到不断冲击和摩擦,也具有足够的强度和耐磨性。
下面是
具体实施例方式例1.采用如下工艺镀铜板喷砂拉毛风压为0.7MPa,砂粒为22目SiC;电解除油的电解液为NaOH30g/l,Na2CO340g/l,Na3PO4·12H2O25g/l;电解温度为62℃,电解电流为5A/dm2;用66%硝酸淋洗铜板表面,再用水冲洗。电镀工艺为NiSO4·7H2O180g/l,NiCl2·6H2O14g/l,H3BO335g/l,十二烷基硫酸钠0.08g/l,FeSO4·7H2O2.5g/l,镀液温度为56℃,PH值为2.8,电流密度为2.5A/dm2,搅拌方式采用阴极移动,速度为1m/min,添加剂T1加入量为4ml/l,添加剂T2加入量为6ml/l。
经鞍钢第三炼钢厂使用,共拉钢坯4.95万吨,使用后镀层无裂纹,铜板磨损最深为1.3mm。
例2.采用如下工艺镀铜板喷砂拉毛风压为0.8MPa,砂粒为20目SiC;电解除油的电解液为NaOH30g/l,Na2CO345g/l,Na3PO4·12H2O28g/l;电解温度为65℃,电解电流为6A/dm2;用67%硝酸淋洗铜板表面。电镀工艺为NiSO4·7H2O190g/l,NiCl2·6H2O16g/l,H3BO338g/l,十二烷基硫酸钠0.09g/l,FeSO4·7H2O2.6g/l,镀液温度为57℃,PH值为3.0,电流密度为2.5A/dm2,搅拌方式采用阴极移动,速度为1m/min,添加剂T1加入量为5ml/l,添加剂T2加入量为7ml/l。
经鞍钢第三炼钢厂使用,共拉钢坯5.40万吨,使用后镀层无裂纹,铜板磨损最深为1.4mm。
权利要求
1.一种在板坯连铸机的结晶器铜板上电镀镍铁合金的工艺,电镀液的主盐采用NiSO4·7H2O,浓度为130~210g/l;付盐采用FeSO4·7H2O,浓度为2.4~2.6g/l;缓冲剂为H3BO3,浓度为30~40g/l;温度为50~60℃,其特征是该结晶器铜板在电镀前首先进行喷砂拉毛,使铜板表面粗化,然后进行电解除油,采用硝酸淋洗的方法去除铜板表面的氧化膜后进行电镀。电镀液中要加入阳极活性剂NiCI2·6H2O,浓度为8~16g/l;表面活性剂采用十二烷基硫酸钠,浓度为0.05~0.1g/l。为了增加镀层的延展性,控制镀液中Fe2+浓度,在镀液中加入添加剂T1。添加剂T1的分子式为CH2OH(CHOH)4CHO;CH2OH(CHOH)4COONa;OCOC(OH)·C(OH)CH·CHOH·CH2OH其加入量为4~8ml/l。为了使镀层应力控制在-50~100MPa之间,镀液中还要加入T2添加剂。T2的分子结构为
其添加剂的加入量为6~9ml/l。镀液的PH值应在2.5~3.0之间,电镀的电流密度为2.5A/dm2。电镀时阴阳极面积比控制在1∶1~1∶4之间。搅拌方式为阴极移动方式,其移动速度为1m/min。
2.权利要求1所述的一种在板坯连铸机的结晶器铜板上电镀镍铁合金的工艺,其特征是喷砂拉毛采用的砂粒为15~25目的SiC,风压控制在0.6~0.8MPa。
3.权利要求1所述的一种在板坯连铸机的结晶器铜板上电镀镍铁合金的工艺,其特征是铜板电解除油工艺为电解液是NaOH20~40g/l,Na2CO330~50g/l,Na3PO4·12H2O20~30g/l的水溶液;电解温度为60~65℃;电解电流为5~10A/dm2。
4.权利要求1所述的一种在板坯连铸机结晶器的铜板上电镀镍铁合金的工艺,其特征是去除铜板表面氧化膜采用的硝酸浓度应控制在65~67%。
5.权利要求1所述的一种在板坯连铸机结晶器的铜板上电镀镍铁合金的工艺,其特征是镀层的含铁量应控制在3~5%范围内,相应的镀液中FeSO4·7H2O浓度控制在2.4~2.6g/l。
6.权利要求1所述的一种在板坯连铸机结晶器的铜板上电镀镍铁合金的工艺,其特征是添加剂T1的加入量的最佳值为5~7ml/l。
7.权利要求1所述的一种在板坯连铸机结晶器的铜板上电镀镍铁的工艺,其特征是添加剂T2的加入量的最佳值为7~8ml/l。
全文摘要
一种在板坯连铸机的结晶器铜板上电镀镍铁的工艺为,将待镀铜板首先进行喷砂拉毛,电解除油和硝酸去氧化膜操作,然后放入电解液中电镀镍铁。电解液主盐采用NiSO
文档编号C25D3/56GK1075512SQ92113588
公开日1993年8月25日 申请日期1992年11月25日 优先权日1992年11月25日
发明者刘国强, 潘忠利, 杨洪, 孙士杰, 方尧明, 张镜清, 苏俊贤 申请人:鞍山钢铁公司, 鞍钢机械制造公司西部机械厂