一种结晶器的Ni-Fe-W三元合金镀覆方法
【专利摘要】一种结晶器的Ni-Fe-W三元合金镀覆方法，它对结晶器表面进行机械抛光、表面除油和表面活化处理；配制喷射电沉积电解液，其化学成分为：氨基磺酸镍280～320g/L、氯化亚铁4～6g/L、钨酸钠20～100g/L、硼酸35～45g/L、柠檬酸钠20～100g/L、十二烷基磺酸钠0.05～0.2g/L、抗坏血酸2～4g/L、糖精4～6g/L，pH＝4.5～5.5；将上述电解液加热到50～60℃，在电流密度为100～400A/dm2下，采用喷射电沉积方法在结晶器表面进行镀覆，镀覆时间20分钟，喷射速度20～100m/s，在结晶器表面形成Ni-Fe-W三元合金镀层，该镀层的化学成分质量百分比为铁4～6％、钨3～8％、余量为镍。本发明镀层与基体结合强度高，耐磨性好，设备工艺简单、材料来源广、价格低廉、制备成本低、生产过程无污染，适合于工业化生产。
【专利说明】-种结晶器的Ni-Fe-W三元合金镀覆方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种金属材料的表面镀覆方法，特别是一种结晶器的镀覆方法。
【背景技术】
[0002] 结晶器是板坯连铸的核心部件，被称为连铸设备的"心脏"。钢铁生产中连铸过 程要实现节能减排环保的要求，是当今钢铁工业的一个发展方向。熔融的钢水流经结晶器 (结晶器内部通冷却水）后结晶成钢坯，并被引锭杆从结晶器中拉出。由于生产过程中不断 拉坯，使结晶器易磨损、更换频繁。这样因中断生产而降低效率，储备结晶器费用较高，拉坯 过程中铜的带入会严重污染钢材的质量。
[0003] 世界钢铁工业发展迅速，钢铁经济在快速增长，对连铸结晶器的性能提出了更高 的要求。随着生产品种和数量的多样化，连铸结晶器使用的环境也越来越苛刻，对结晶器的 质量要求越来越高、品种越来越多。要求结晶器的内壁材料导热性能好，膨胀系数与结晶器 基体的膨胀系数接近、耐磨性能好、高温强度高等。目前，日本、德国等发达国家钢铁生产 连铸比已达100%，我国"十二"五期间连铸比也将达到100%，所以需要大量高性能的结晶 器。而传统的镀覆方法是采用槽镀，电流密度一般在5A/dm 2以下，难以提高结晶器镀覆速 度和镀覆质量，另外金属镍资源稀缺，价格较高，是当前连铸结晶器生产领域的一个难点。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低廉、高温环境下与基体结合强度高， 镀层耐磨、导热性好的结晶器的Ni-Fe-W三元合金镀覆方法。本发明主要是采用喷射电沉 积方法在铜或铜合金结晶器表面镀覆Ni-Fe-W三元合金镀层。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] (1)配制喷射电沉积电解液：
[0007] 喷射电沉积电解液的成分为：氨基磺酸镍280?320g/L、氯化亚铁4?6g/L、钨酸 钠20?100g/L、硼酸35?45g/L、柠檬酸钠20?100g/L、十二烷基磺酸钠 (λ 05?(λ 2g/ L、抗坏血酸2?4g/L、糖精4?6g/L，该电解液的pH = 4. 5?5. 5 ;
[0008] (2)对铜或铜合金结晶器的表面进行预处理：
[0009] 对结晶器表面进行机械抛光、表面除油和表面活化处理；
[0010] (3)对铜或铜合金结晶器的表面进行镀覆：
[0011] 在电流密度为1〇〇?400A/dm2、将上述电解液加热到50?60°C条件下，采用喷射 电沉积方法在铜或铜合金工件表面进行镀覆，镀覆时间20分钟，喷射速度20?100m/ S。
[0012] 在结晶器表面获得的Ni-Fe-W三元合金镀层，该镀层的化学成分质量百分比为： 铁4?6wt. %、鹤3?8wt. % /、余量为镍。
[0013] 本发明与现有技术相比具有如下优点：
[0014] 1、设备工艺简单、材料来源广、价格低廉、制备成本低、生产过程无污染，适合于工 业化生产。
[0015] 2、镀层结合强度高，耐磨性好，镍铁钨合金的热膨胀系数与铜的热膨胀系数比较 接近，所以耐剥离性能良好，可延长结晶器的使用寿命，降低能耗，节约能源，不污染环境。 经过模拟结晶器工作环境测试证明，可大大延长结晶器的使用寿命，为相同厚度Ni镀层的 4?6倍，为相同厚度Ni-Fe合金镀层的2?3倍，因此在钢铁生产领域具有广泛的应用前 旦 -5^ 〇
【具体实施方式】
[0016] 实施例1 :
[0017] 配制喷射电沉积电解液，其组成为：氨基磺酸镍280g/L、氯化亚铁4g/L、硼酸35g/ L、钨酸钠20g/L、柠檬酸钠20g/L、十二烷基磺酸钠0. 05g/L、抗坏血酸2g/L、糖精4g/L，pH =4. 5 ;将铜结晶器表面进行抛光、除油和酸浸活化后，用喷射电沉积方法对铜结晶器进行 镀覆，将上述电解液加热到50°C，电流密度ΙΟΟΑ/dm 2,喷射速度20m/s，喷镀时间20分钟； 测定镀层厚度为〇. 67mm，镀覆速度33. 5 μ m/min。在铜结晶器表面形成质量百分比含铁为 4. 06%、含钨为3. 02%、余量为镍的Ni-Fe-W三元合金镀层。
[0018] 实施例2:
[0019] 配制喷射电沉积电解液，其组成为：氨基磺酸镍300g/L、氯化亚铁5g/L、硼酸40g/ L、钨酸钠60g/L、柠檬酸钠60g/L、十二烷基磺酸钠0. lg/L、抗坏血酸3g/L、糖精5g/L，pH = 5. 0 ;将铜合金结晶器表面进行抛光、除油和酸浸活化后，用喷射电沉积方法对铜合金结晶 器进行镀覆，将上述电解液加热到55°C，电流密度250A/dm 2,喷射速度60m/s，喷镀时间20 分钟；测定镀层厚度为2. 24_，镀覆速度112 μ m/min。在铜结晶器表面形成质量百分比含 铁为5. 12%、含钨为5. 30%、余量为镍的Ni-Fe-W三元合金镀层。
[0020] 实施例3
[0021] 配制喷射电沉积电解液，其组成为：氨基磺酸镍320g/L、氯化亚铁6g/L、硼酸45g/ L、钨酸钠100g/L、柠檬酸钠100g/L、十二烷基磺酸钠0. 2g/L、抗坏血酸4g/L、糖精6g/L，pH =5. 5 ;将铜合金结晶器表面进行抛光、除油和酸浸活化后，用喷射电沉积方法对铜合金结 晶器进行镀覆，将上述电解液加热到60°C，电流密度400A/dm 2,喷射速度100m/S，喷镀时间 20分钟；测定镀层厚度为2. 56mm，镀覆速度128 μ m/min。在铜合金结晶器表面形成质量百 分比含铁为5. 92%、含钨为7. 95%、余量为镍的Ni-Fe-W三元合金镀层。
[0022] 磨损时间、实验条件及实验结果如表1所示。由表1结果可以看出常温下Cr镀层 比Ni-Fe-W三元合金镀层、Ni-Fe二元合金镀层和Ni镀层耐磨，而高温下Ni-Fe-W三元合金 镀层远比Cr镀层、Ni-Fe二元合金镀层和Ni镀层耐磨，含铁Ni-5. 12wt. % Fe-5. 30wt. % W 的Ni-Fe-W三元合金镀层最耐磨。
[0023] 表INi、Ni-Fe、Cr、Ni-Fe-W镀层不同温度下的磨损试验
[0024]
【权利要求】
1. 一种结晶器的Ni-Fe-W三元合金镀覆方法，其特征在于：所述镀覆工艺的具体步骤 如下： (1) 配制喷射电沉积电解液： 喷射电沉积电解液的成分为：氨基磺酸镍280?320g/L、氯化亚铁4?6g/L、钨酸钠 20?100g/L、硼酸35?45g/L、柠檬酸钠20?100g/L、十二烷基磺酸钠 (λ 05?(λ 2g/L、抗 坏血酸2?4g/L、糖精4?6g/L，该电解液的pH = 4. 5?5. 5 ; (2) 对铜或铜合金结晶器的表面进行预处理： 对结晶器表面进行机械抛光、表面除油和表面活化处理； (3) 对铜或铜合金结晶器的表面进行镀覆： 在电流密度为100?400A/dm2、将上述电解液加热到50?60°C条件下，采用喷射电沉 积方法在铜或铜合金工件表面进行镀覆，镀覆时间20分钟，喷射速度20?100m/S，在铜或 铜合金结晶器表面形成Ni-Fe-W三兀合金镀层。
2. 根据权利要求1所述的一种结晶器的Ni-Fe-W三元合金镀覆方法，其特征在于：所 述在铜或铜合金结晶器表面形成Ni-Fe-W三元合金镀层的化学成分质量百分比为：铁4? 6wt. %、鹤3?8wt. % /、余量为镍。
【文档编号】B22D11/057GK104152957SQ201410358997
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】于金库, 乔琪, 李彩苓, 游菲 申请人:燕山大学