[發明專利]一種連鑄結晶器銅板電鍍Ni?P?B合金鍍層及其制備工藝

在審

• 申請號: 201711015753.X
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN107737893A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 朱書成;徐文柱;黃國團;效輝
• 申請（專利權）人: 西峽龍成特種材料有限公司
• 主分類號: B22D11/059
• 分類號: B22D11/059;C25D3/56
• 代理公司: 鄭州知己知識產權代理有限公司41132
• 代理人: 程文霞

技術領域

本發明涉及連鑄結晶器銅板表面處理技術領域，尤其是涉及一種連鑄結晶器銅板電鍍Ni-P-B合金鍍層及其制備工藝。

背景技術

連鑄結晶器是連鑄生產的核心設備，鋼液通過中間包進入結晶器，然后在結晶器中冷凝，隨著時間的推移，坯殼逐漸變厚，然后內部尚未凝固的鋼坯離開結晶器在二冷段上繼續冷卻，直至完全凝固。因此，結晶器質量直接影響連鑄坯表面質量及連鑄作業效率和生產成本。

在結晶器銅板工作面處理技術中，主要有鍍Ni，鍍Ni-Co合金，鍍Ni-Fe合金，鍍Co-Ni合金以及熱噴涂涂層等，然而，鍍Ni層硬度較低200HV，高溫耐磨性較差，影響結晶器壽命，電鍍Ni-Co合金，結晶器使用壽命雖有提高，但仍不能滿足現狀；電鍍Ni-Fe合金，鍍層硬度可達400HV，耐磨性較高但脆性大韌性低，高溫下易產生熱裂紋；電鍍Co-Ni合金，鈷成本太高，雖提高了合金層的耐磨性，但合金層脆性、內應力較大，抗交變熱應力差。

石建華等在《電鍍與精飾》公開“一種銅基化學鍍 Ni-P-B 合金工藝及鍍層性能研究”通過向 Ni-P 二元合金鍍層中引入微量B元素，制備了性能優異的 Ni-P-B 三元合金鍍層。研究了鍍液中絡合劑甘氨酸和乳酸、還原劑次磷酸鈉和硼氫化鉀對鍍速、鍍層成分的影響， 確定鍍液的最佳配方及工藝條件為25g /L NiSO₄· 6H₂O，30g /L NH₂CH₂COOH，20g /L CH₃CH(OH) COOH，25 g /L NaH₂PO₂，0.2g /L KBH₄，1 mg /L CdSO₄·8H₂O，pH= 12，θ= 69～71℃。并對在最佳工藝條件下獲得的鍍層進行了耐腐蝕性、可焊性及與基體結合力的測試。結果表明，該鍍層具有較好的抗腐蝕性和可焊性，并且與銅基體結合牢固。 該研究是采用化學鍍層的方法，同等厚度的鍍層速度比較慢，不適宜在大工業生產中應用。

中國專利公開號CN102773432A公開一種連鑄結晶器銅板鍍層及其制備工藝，鎳磷結晶器銅板鍍層，包括結晶器銅板基體，所述結晶器銅板基體表面鍍有Ni-P合金層，所述Ni-P合金層含有占質量95%-99.7%的鎳和0.3%-5%的磷。一種連鑄結晶器銅板鍍層及其制備工藝，包括下述步驟:a.基體的鍍前處理;b.在電鍍槽中配制含有Ni-P材料的復合電鍍液；c.電鍍Ni-P合金層。采用上述方案可克服連鑄結晶器銅板過鋼量低、磨損大、修復次數多的不足，而獲得一種致密均勻、結合力良好、熱裂傾向低、獲得內應力小、耐磨性能優越、使用周期長的連鑄結晶器銅板鍍層。但是該專利中Ni-P合金層經過熱處理后的硬度不能滿足對對結晶器銅板更高硬度的要求。

隨著鋼鐵工業的飛速發展，國內鋼鐵經濟的持續低迷，鋼鐵企業對結晶器銅板表面涂層的性能提出了更高的要求，高硬度、高耐磨性、高耐蝕性及良好的導熱性已成為衡量結晶器銅板性能的重要指標。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種連鑄結晶器銅板電鍍Ni-P-B合金鍍層，結晶器銅板表面鍍層質量良好，大大提高了鍍層硬度和耐磨損性能。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種連鑄結晶器銅板電鍍Ni-P-B合金鍍層，包括連鑄結晶器銅板，所述連鑄結晶器銅板表面鍍有Ni-P-B合金鍍層，所述Ni-P-B合金鍍層含有 80-88wt% Ni、5-15wt% P 和 2-8wt% B。

進一步的，所述Ni-P-B合金鍍層的厚度為0.3-4.0mm。

一種連鑄結晶器銅板電鍍Ni-P-B合金鍍層的制備工藝，包括以下步驟：

（1）連鑄結晶器銅板表面處理：將連鑄結晶器銅板依次進行清洗去油、機械噴砂拉毛、電解脫脂和超聲波脫脂，然后陰極固定電鍍仿形工裝，并噴淋酸液活化處理，其中酸液用的是濃度為50-60%（體積分數）的硝酸或濃度為20-35%（體積分數）的鹽酸。

（2）制備電鍍液：在電解槽中配制合金電鍍液；

（3）電鍍：調節電鍍液PH值為0-5，電鍍液溫度控制在55-75℃；將結晶器銅板作為陰極，陰極電流密度控制在1～15A/dm²，鎳餅為陽極，攪拌方式為循環泵或壓縮空氣攪拌，電鍍至所述的Ni-P-B合金層厚度達到設定厚度后停止電鍍。