一種具有單質(zhì)鎳過(guò)渡層的結(jié)晶器銅管的復(fù)合電鍍方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電鍍技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有單質(zhì)鎳過(guò)渡層的結(jié)晶器銅管的復(fù)合電鍍方法。
【背景技術(shù)】
[0002]結(jié)晶器是冶煉廠連鑄機(jī)的重要組成部分，而結(jié)晶器銅管又是結(jié)晶器上的重要部件。由于高溫鋼水直接流經(jīng)結(jié)晶器銅管，為使連鑄作業(yè)過(guò)程穩(wěn)定，又保障設(shè)備及操作人員安全，就要求結(jié)晶器銅管具有良好的耐高溫、耐磨損和耐腐蝕性能。通過(guò)在銅管內(nèi)壁鍍鉻生產(chǎn)出具有硬鉻鍍層的結(jié)晶器銅管，因可大大提高結(jié)晶器銅管的耐高溫、耐磨損和耐腐蝕性能，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、效率高、成本低，而得到較普遍的應(yīng)用。但是，內(nèi)壁鍍有硬鉻的結(jié)晶器銅管，在連鑄生產(chǎn)過(guò)程中容易發(fā)生鍍層脫落，從而縮短結(jié)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(shù)和硬度差別較大，難以適應(yīng)連鑄生產(chǎn)過(guò)程的溫度環(huán)境變化。
[0003]CN1804144A公開(kāi)了一種具有過(guò)渡鉻鍍層和硬鉻鍍層的結(jié)合晶器銅管，它包括有基體銅管和置于銅管內(nèi)表面的硬鉻鍍層，其特征在于在銅管內(nèi)壁與表面硬鉻鍍層之間設(shè)有過(guò)渡鉻鍍層，該過(guò)渡鉻鍍層的熱膨脹系數(shù)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(qǐng)注意了鍍層剝落的問(wèn)題，其也采用了適當(dāng)?shù)慕鉀Q方式，即采用鍍鉻過(guò)渡層的方法，但其過(guò)渡層依然為鉻，其仍然沒(méi)有從根本上解決鉻與銅兩種不同的材料差異導(dǎo)致的剝落問(wèn)題，因此其使用效果仍不是十分理想。
[0004]CN1465753A也公開(kāi)了一種結(jié)晶器內(nèi)表面電鍍方法，其采用鎳鈷合金作為過(guò)渡層，雖然也解決了鉻和銅的材料性能差異的問(wèn)題，但由于其采用合金鍍層，鍍液成分復(fù)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(wěn)定的缺陷。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中還有采用鎳與其它金屬組成合金作為過(guò)渡層的報(bào)道，但與上述專利類似，均需要配置復(fù)雜的合金鍍液，電鍍工藝控制要求高，且鍍層不穩(wěn)定，不一致?，F(xiàn)有技術(shù)中尚未見(jiàn)僅采用鎳作為過(guò)渡層的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提出一種具有單質(zhì)鎳過(guò)渡層的結(jié)晶器銅管的復(fù)合電鍍方法，該方法通過(guò)僅設(shè)置鎳單質(zhì)金屬過(guò)渡層，從而使得鍍層與基體的結(jié)合力良好，從而從根本上解決鉻與銅材料差異導(dǎo)致的剝落問(wèn)題。
[0007]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種具有單質(zhì)鎳過(guò)渡層的結(jié)晶器銅管的復(fù)合電鍍方法，所述方法為先在銅管內(nèi)壁上電鍍鎳層，然后在鍍鎳層上再電鍍鉻層，其中，所述鍍鎳層的鍍液成分為:氨基磺酸鎳500-600g/L，硫酸鎳25-35g/L，十二烷基硫酸鈉55_65g/L ;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 ;所述電鍍鎳層的工藝為ΦΗ4-6，鍍液溫度約45-55°C，陰極電流密度4.5-6.5A/dm2，浸鍍時(shí)間約10-20min ;所述電鍍鉻層的工藝為:pH3.5_4，在溫度為約35-45°C，電流密度為44-48A/dm2,電鍍時(shí)間約30_40min。
[0008]上述方案為本發(fā)明工藝方法的要點(diǎn)，其余如打磨除銹、清洗等等常規(guī)操作同現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
[0009]由于本發(fā)明僅采用單質(zhì)鎳作為過(guò)渡層，雖然三者的熱膨脹系數(shù)仍存在一定差異，但是，由于單質(zhì)鎳并沒(méi)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(xù)的鉻分別形成合金結(jié)合的冶金過(guò)渡層，即在銅管和鎳之間具有銅鎳結(jié)合層，而在鎳和鉻之間具有鎳鉻結(jié)合層，實(shí)質(zhì)上從最里層的銅到最外層的鉻具有銅、銅鎳合金、鎳、鎳鉻合金、鉻五層結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)熱膨脹系數(shù)的完美過(guò)渡。
[0010]本發(fā)明配合過(guò)渡層單質(zhì)鎳的成分和工藝，對(duì)鍍鉻層的組分和工藝進(jìn)行了改進(jìn)，具體組分和工藝如上，采用該組分和工藝使得后續(xù)鍍鉻層與過(guò)渡層的單質(zhì)鎳之間形成完好的鎳鉻合金層，并且鍍鉻層光滑致密，使結(jié)晶器銅管在滿足耐高溫、耐磨損和耐腐蝕性能要求的同時(shí)，有效增強(qiáng)了其抗脫落性能，從而使結(jié)晶器銅管的使用壽命顯著提高。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
1.而經(jīng)實(shí)際使用比較，與不采用過(guò)渡層或采用鉻過(guò)渡層或采用鎳合金的過(guò)渡層制備的結(jié)晶器銅管相比較，使用壽命可以延長(zhǎng)50%以上。
[0012]2.本發(fā)明的鎳單質(zhì)過(guò)渡層，創(chuàng)造性的采用了有機(jī)鎳鹽氨基磺酸鎳和無(wú)機(jī)鎳鹽硫酸鎳的組合，且確定了二者的配比，有機(jī)鎳鹽的比例要顯著高于無(wú)機(jī)鎳鹽，實(shí)驗(yàn)表明，氨基磺酸鎳高于600g/L，或者硫酸鎳高于35g/L，將導(dǎo)致過(guò)渡層與后續(xù)鉻層的結(jié)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(dǎo)致過(guò)渡層與基體的結(jié)合效果不好，過(guò)渡層不致密。
[0013]3.本發(fā)明鍍液成分簡(jiǎn)單，特別是過(guò)渡層鍍液，僅由三種組分組成，因此，配制簡(jiǎn)單，控制容易，操作方便。與電鍍鎳合金過(guò)渡層的工藝相比，成本降低約40%。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例一
一種具有單質(zhì)鎳過(guò)渡層的結(jié)晶器銅管的復(fù)合電鍍方法，所述方法為先在銅管內(nèi)壁上電鍍鎳層，然后在鍍鎳層上再電鍍鉻層，其中，所述鍍鎳層的鍍液成分為:氨基磺酸鎳500g/L，硫酸鎳35g/L，十二烷基硫酸鈉55g/L ;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 ;所述電鍍鎳層的工藝為:pH4，鍍液溫度55°C，陰極電流密度4.5A/dm2，浸鍍時(shí)間20min ;所述電鍍鉻層的工藝為:pH3.5，在溫度為45°C，電流密度為44A/dm2，電鍍時(shí)間40min。
[0015]實(shí)施例二
一種具有單質(zhì)鎳過(guò)渡層的結(jié)晶器銅管的復(fù)合電鍍方法，所述方法為先在銅管內(nèi)壁上電鍍鎳層，然后在鍍鎳層上再電鍍鉻層，其中，所述鍍鎳層的鍍液成分為:氨基磺酸鎳600g/L，硫酸鎳25g/L，十二烷基硫酸鈉65g/L ;鍍鉻層的鍍液成分為:鉻酐150g/l、硫酸1.0g/1、硫酸鉻7g/l、甲酸3g/l、硫酸鈉8g/l ;所述電鍍鎳層的工藝為:pH6，鍍液溫度45°C，陰極電流密度6.5A/dm2，浸鍍時(shí)間1min ;所述電鍍鉻層的工藝為:pH4，在溫度為35°C，電流密度為48A/dm2，電鍍時(shí)間30min。
[0016]實(shí)施例三
一種具有單質(zhì)鎳過(guò)渡層的結(jié)晶器銅管的復(fù)合電鍍方法，所述方法為先在銅管內(nèi)壁上電鍍鎳層，然后在鍍鎳層上再電鍍鉻層，其中，所述鍍鎳層的鍍液成分為:氨基磺酸鎳550g/L，硫酸鎳30g/L，十二烷基硫酸鈉60g/L ;鍍鉻層的鍍液成分為:鉻酐145g/l、硫酸1.lg/1、硫酸鉻6g/l、甲酸4g/l、硫酸鈉7g/l ;所述電鍍鎳層的工藝為:pH5，鍍液溫度50°C，陰極電流密度5.0A/dm2，浸鍍時(shí)間15min ;所述電鍍鉻層的工藝為:pH4，在溫度為40°C，電流密度為46A/dm2，電鍍時(shí)間35min。
[0017]申請(qǐng)人聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)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(fā)明的保護(hù)范圍和公開(kāi)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有單質(zhì)鎳過(guò)渡層的結(jié)晶器銅管的復(fù)合電鍍方法，其特征在于，所述方法為先在銅管內(nèi)壁上電鍍鎳層，然后在鍍鎳層上再電鍍鉻層，其中，所述鍍鎳層的鍍液成分為:氨基磺酸鎳500-600g/L，硫酸鎳25-35g/L，十二烷基硫酸鈉55_65g/L ;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 ;所述電鍍鎳層的工藝為ΦΗ4-6，鍍液溫度約45-55°C，陰極電流密度4.5-6.5A/dm2，浸鍍時(shí)間約10-20min ;所述電鍍鉻層的工藝為:pH3.5_4，在溫度為約35_45°C，電流密度為44-48A/dm2,電鍍時(shí)間約30_40min。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種具有單質(zhì)鎳過(guò)渡層的結(jié)晶器銅管的復(fù)合電鍍方法，所述方法為先在銅管內(nèi)壁上電鍍鎳層，然后在鍍鎳層上再電鍍鉻層，其中，所述鍍鎳層的鍍液成分為：氨基磺酸鎳500-600g/L，硫酸鎳25-35g/L，十二烷基硫酸鈉55-65g/L；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；所述電鍍鎳層的工藝為：pH4-6，鍍液溫度45-55℃，陰極電流密度4.5-6.5A/dm2，浸鍍時(shí)間10-20min；所述電鍍鉻層的工藝為：pH3.5-4，在溫度為35-45℃，電流密度為44-48A/dm2，電鍍時(shí)間30-40min。
【IPC分類】C25D3/12, C25D5/14, C25D3/04, B22D11/059
【公開(kāi)號(hào)】CN105200474
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510676055
【發(fā)明人】姜少群
【申請(qǐng)人】姜少群
【公開(kāi)日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年10月19日