一種結(jié)晶器的Ni-Fe-W三元合金鍍覆方法
【專利摘要】一種結(jié)晶器的Ni-Fe-W三元合金鍍覆方法，它對結(jié)晶器表面進(jìn)行機械拋光、表面除油和表面活化處理；配制噴射電沉積電解液，其化學(xué)成分為：氨基磺酸鎳280～320g/L、氯化亞鐵4～6g/L、鎢酸鈉20～100g/L、硼酸35～45g/L、檸檬酸鈉20～100g/L、十二烷基磺酸鈉0.05～0.2g/L、抗壞血酸2～4g/L、糖精4～6g/L，pH＝4.5～5.5；將上述電解液加熱到50～60℃，在電流密度為100～400A/dm2下，采用噴射電沉積方法在結(jié)晶器表面進(jìn)行鍍覆，鍍覆時間20分鐘，噴射速度20～100m/s，在結(jié)晶器表面形成Ni-Fe-W三元合金鍍層，該鍍層的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為鐵4～6％、鎢3～8％、余量為鎳。本發(fā)明鍍層與基體結(jié)合強度高，耐磨性好，設(shè)備工藝簡單、材料來源廣、價格低廉、制備成本低、生產(chǎn)過程無污染，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】-種結(jié)晶器的Ni-Fe-W三元合金鍍覆方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種金屬材料的表面鍍覆方法，特別是一種結(jié)晶器的鍍覆方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 結(jié)晶器是板坯連鑄的核心部件，被稱為連鑄設(shè)備的"心臟"。鋼鐵生產(chǎn)中連鑄過 程要實現(xiàn)節(jié)能減排環(huán)保的要求，是當(dāng)今鋼鐵工業(yè)的一個發(fā)展方向。熔融的鋼水流經(jīng)結(jié)晶器 (結(jié)晶器內(nèi)部通冷卻水）后結(jié)晶成鋼坯，并被引錠桿從結(jié)晶器中拉出。由于生產(chǎn)過程中不斷 拉坯，使結(jié)晶器易磨損、更換頻繁。這樣因中斷生產(chǎn)而降低效率，儲備結(jié)晶器費用較高，拉坯 過程中銅的帶入會嚴(yán)重污染鋼材的質(zhì)量。
[0003] 世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展迅速，鋼鐵經(jīng)濟在快速增長，對連鑄結(jié)晶器的性能提出了更高 的要求。隨著生產(chǎn)品種和數(shù)量的多樣化，連鑄結(jié)晶器使用的環(huán)境也越來越苛刻，對結(jié)晶器的 質(zhì)量要求越來越高、品種越來越多。要求結(jié)晶器的內(nèi)壁材料導(dǎo)熱性能好，膨脹系數(shù)與結(jié)晶器 基體的膨脹系數(shù)接近、耐磨性能好、高溫強度高等。目前，日本、德國等發(fā)達(dá)國家鋼鐵生產(chǎn) 連鑄比已達(dá)100%，我國"十二"五期間連鑄比也將達(dá)到100%，所以需要大量高性能的結(jié)晶 器。而傳統(tǒng)的鍍覆方法是采用槽鍍，電流密度一般在5A/dm 2以下，難以提高結(jié)晶器鍍覆速 度和鍍覆質(zhì)量，另外金屬鎳資源稀缺，價格較高，是當(dāng)前連鑄結(jié)晶器生產(chǎn)領(lǐng)域的一個難點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單、成本低廉、高溫環(huán)境下與基體結(jié)合強度高， 鍍層耐磨、導(dǎo)熱性好的結(jié)晶器的Ni-Fe-W三元合金鍍覆方法。本發(fā)明主要是采用噴射電沉 積方法在銅或銅合金結(jié)晶器表面鍍覆Ni-Fe-W三元合金鍍層。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] (1)配制噴射電沉積電解液：
[0007] 噴射電沉積電解液的成分為：氨基磺酸鎳280?320g/L、氯化亞鐵4?6g/L、鎢酸 鈉20?100g/L、硼酸35?45g/L、檸檬酸鈉20?100g/L、十二烷基磺酸鈉 (λ 05?(λ 2g/ L、抗壞血酸2?4g/L、糖精4?6g/L，該電解液的pH = 4. 5?5. 5 ;
[0008] (2)對銅或銅合金結(jié)晶器的表面進(jìn)行預(yù)處理：
[0009] 對結(jié)晶器表面進(jìn)行機械拋光、表面除油和表面活化處理；
[0010] (3)對銅或銅合金結(jié)晶器的表面進(jìn)行鍍覆：
[0011] 在電流密度為1〇〇?400A/dm2、將上述電解液加熱到50?60°C條件下，采用噴射 電沉積方法在銅或銅合金工件表面進(jìn)行鍍覆，鍍覆時間20分鐘，噴射速度20?100m/ S。
[0012] 在結(jié)晶器表面獲得的Ni-Fe-W三元合金鍍層，該鍍層的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為： 鐵4?6wt. %、鶴3?8wt. % /、余量為鎳。
[0013] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：
[0014] 1、設(shè)備工藝簡單、材料來源廣、價格低廉、制備成本低、生產(chǎn)過程無污染，適合于工 業(yè)化生產(chǎn)。
[0015] 2、鍍層結(jié)合強度高，耐磨性好，鎳鐵鎢合金的熱膨脹系數(shù)與銅的熱膨脹系數(shù)比較 接近，所以耐剝離性能良好，可延長結(jié)晶器的使用壽命，降低能耗，節(jié)約能源，不污染環(huán)境。 經(jīng)過模擬結(jié)晶器工作環(huán)境測試證明，可大大延長結(jié)晶器的使用壽命，為相同厚度Ni鍍層的 4?6倍，為相同厚度Ni-Fe合金鍍層的2?3倍，因此在鋼鐵生產(chǎn)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前 旦 -5^ 〇

【具體實施方式】
[0016] 實施例1 :
[0017] 配制噴射電沉積電解液，其組成為：氨基磺酸鎳280g/L、氯化亞鐵4g/L、硼酸35g/ L、鎢酸鈉20g/L、檸檬酸鈉20g/L、十二烷基磺酸鈉0. 05g/L、抗壞血酸2g/L、糖精4g/L，pH =4. 5 ;將銅結(jié)晶器表面進(jìn)行拋光、除油和酸浸活化后，用噴射電沉積方法對銅結(jié)晶器進(jìn)行 鍍覆，將上述電解液加熱到50°C，電流密度ΙΟΟΑ/dm 2,噴射速度20m/s，噴鍍時間20分鐘； 測定鍍層厚度為〇. 67mm，鍍覆速度33. 5 μ m/min。在銅結(jié)晶器表面形成質(zhì)量百分比含鐵為 4. 06%、含鎢為3. 02%、余量為鎳的Ni-Fe-W三元合金鍍層。
[0018] 實施例2:
[0019] 配制噴射電沉積電解液，其組成為：氨基磺酸鎳300g/L、氯化亞鐵5g/L、硼酸40g/ L、鎢酸鈉60g/L、檸檬酸鈉60g/L、十二烷基磺酸鈉0. lg/L、抗壞血酸3g/L、糖精5g/L，pH = 5. 0 ;將銅合金結(jié)晶器表面進(jìn)行拋光、除油和酸浸活化后，用噴射電沉積方法對銅合金結(jié)晶 器進(jìn)行鍍覆，將上述電解液加熱到55°C，電流密度250A/dm 2,噴射速度60m/s，噴鍍時間20 分鐘；測定鍍層厚度為2. 24_，鍍覆速度112 μ m/min。在銅結(jié)晶器表面形成質(zhì)量百分比含 鐵為5. 12%、含鎢為5. 30%、余量為鎳的Ni-Fe-W三元合金鍍層。
[0020] 實施例3
[0021] 配制噴射電沉積電解液，其組成為：氨基磺酸鎳320g/L、氯化亞鐵6g/L、硼酸45g/ L、鎢酸鈉100g/L、檸檬酸鈉100g/L、十二烷基磺酸鈉0. 2g/L、抗壞血酸4g/L、糖精6g/L，pH =5. 5 ;將銅合金結(jié)晶器表面進(jìn)行拋光、除油和酸浸活化后，用噴射電沉積方法對銅合金結(jié) 晶器進(jìn)行鍍覆，將上述電解液加熱到60°C，電流密度400A/dm 2,噴射速度100m/S，噴鍍時間 20分鐘；測定鍍層厚度為2. 56mm，鍍覆速度128 μ m/min。在銅合金結(jié)晶器表面形成質(zhì)量百 分比含鐵為5. 92%、含鎢為7. 95%、余量為鎳的Ni-Fe-W三元合金鍍層。
[0022] 磨損時間、實驗條件及實驗結(jié)果如表1所示。由表1結(jié)果可以看出常溫下Cr鍍層 比Ni-Fe-W三元合金鍍層、Ni-Fe二元合金鍍層和Ni鍍層耐磨，而高溫下Ni-Fe-W三元合金 鍍層遠(yuǎn)比Cr鍍層、Ni-Fe二元合金鍍層和Ni鍍層耐磨，含鐵Ni-5. 12wt. % Fe-5. 30wt. % W 的Ni-Fe-W三元合金鍍層最耐磨。
[0023] 表INi、Ni-Fe、Cr、Ni-Fe-W鍍層不同溫度下的磨損試驗
[0024]

【權(quán)利要求】
1. 一種結(jié)晶器的Ni-Fe-W三元合金鍍覆方法，其特征在于：所述鍍覆工藝的具體步驟 如下： (1) 配制噴射電沉積電解液： 噴射電沉積電解液的成分為：氨基磺酸鎳280?320g/L、氯化亞鐵4?6g/L、鎢酸鈉 20?100g/L、硼酸35?45g/L、檸檬酸鈉20?100g/L、十二烷基磺酸鈉 (λ 05?(λ 2g/L、抗 壞血酸2?4g/L、糖精4?6g/L，該電解液的pH = 4. 5?5. 5 ; (2) 對銅或銅合金結(jié)晶器的表面進(jìn)行預(yù)處理： 對結(jié)晶器表面進(jìn)行機械拋光、表面除油和表面活化處理； (3) 對銅或銅合金結(jié)晶器的表面進(jìn)行鍍覆： 在電流密度為100?400A/dm2、將上述電解液加熱到50?60°C條件下，采用噴射電沉 積方法在銅或銅合金工件表面進(jìn)行鍍覆，鍍覆時間20分鐘，噴射速度20?100m/S，在銅或 銅合金結(jié)晶器表面形成Ni-Fe-W三兀合金鍍層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)晶器的Ni-Fe-W三元合金鍍覆方法，其特征在于：所 述在銅或銅合金結(jié)晶器表面形成Ni-Fe-W三元合金鍍層的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：鐵4? 6wt. %、鶴3?8wt. % /、余量為鎳。
【文檔編號】B22D11/057GK104152957SQ201410358997
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】于金庫, 喬琪, 李彩苓, 游菲 申請人:燕山大學(xué)