專利名稱：板坯連鑄機結晶器銅板上電鍍鎳-鐵合金的方法
技術領域：
本發明涉及板坯連鑄機結晶器銅板上電鍍鎳-鐵合金的方法。
到目前為止，國內外鎳-鐵合金鍍層都是應用在裝飾電鍍上。如1984年5月12日美國專利局公布的專利號為4450051，名稱為“光亮鎳-鐵合金電鍍槽及工藝”。工藝配方為NiSO4·7H2O 40～300g/l，NiCl2·6H2O 40～250g/l，FeCl2和FeSO4等適量，Ni∶Fe 5∶1～50∶1，H3BO320～60g/l，溫度 72～78℃(130～140F)，電鍍時一般不需要攪拌，特殊情況，也可采用傳統的攪拌方法，如機械攪拌、空氣攪拌、陰極移動等。
裝飾電鍍鎳鐵合金的添加劑有第一類光亮劑和第二類光亮劑。第一類光亮劑有糖精、苯磺酸、苯磺酰、苯磺酰氯、烯丙基磺酸、鈉以及這些物質的混合物等。第二類光亮劑有抗壞血酸、檸檬酸、蘋果酸、葡糖酸等，第一類光亮劑和第二類光亮劑配合作用，可得到光亮、平整而且耐蝕的鎳-鐵合金鍍層，但這種鍍層較薄，一般為0.1～2μm，如采用此方法電鍍結晶器銅板，當鍍層厚度達到0.5mm左右時，鍍層就開裂，如果鍍層再薄一些又不適合結晶器的工作環境，而且又不耐磨。
本發明的目的在于提供一種板坯連鑄機結晶器銅板上電鍍鎳-鐵合金的方法，它能提高結晶器銅板的使用壽命，采用本發明生產的結晶器可拉鋼坯約5萬噸，而裸露的銅材質的結晶器只能拉鋼坯約1萬噸，它能保證鎳-鐵合金鍍層與基體有良好的結合強度，結合力要大于鍍層從銅板上剝離下來的剪切力190～250MPa;鍍層的內應力在0～200MPa之間;鍍層厚度達2.0mm;鎳-鐵合金鍍層中含鐵量在3～5%范圍內;鎳-鐵合金鍍層有很好的耐磨性等。
本發明是在下述電解液及工藝條件下實現的。
由于結晶器銅板在拉鋼坯時，鍍層在高溫下受到向下的拉力，為了提高鍍層與基體的結合力，采用噴砂拉毛的方法使銅板表面粗化，可以防止鍍層剝落，噴砂拉毛采用15～25目的SiC顆粒，風壓控制在0.6～0.8MPa。
由于待鍍結晶器銅板的油污較多，結晶器銅板在噴砂拉毛后還要進行電解涂油，電解液的組成為NaOH 20～40g/l，Na2CO330～50g/l，Na3PO4·12H2O 20～30g/l，電解溫度為60～65℃，電解電流為5～10A/dm2由于銅板表面的氧化膜也會影響鍍層與基體的結合強度，因此電解除油后的銅板要用硝酸淋洗，硝酸的濃度為65～67%(重量)，這樣可將氧化膜徹底清除，其反應原理為
將上述處理后的結晶器銅板放到鍍槽中，電鍍鎳-鐵合金，電鍍液的組成及工藝條件為電鍍液組成為硫酸鎳(NiSO4·7H2O) 130～210g/l，氯化鎳(NiCl2·6H2O) 8～16g/l，
硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O) 2.0～4.5g/l，硼酸(H3BO3) 30～40g/l，十二烷基硫酸鈉 0.05～0.1g/l，添加劑 T13～15ml/l，添加劑 T23～20ml/l，工藝條件為PH值 2.0～4.0，電流密度 2.0～3.5A/dm2溫度 50～60℃，S陰∶S陽1∶1～1∶4，陰極移動 往返式陰極移動，速度為1m/min。
在電鍍鎳-鐵合金時，鍍液中Fe3+濃度過高，將會降低鍍層延展性，而添加劑T1具有將Fe3+還原成Fe2+，以及穩定鍍液中Fe2+的作用，添加劑T1用D-葡萄糖、D-葡萄糖酸鈉、抗壞血酸按16∶8∶100(克)的比例配制成1升的水溶液，用量為3～15ml/l，最佳值為5～7ml/l。
由于本發明工藝的鍍層厚度可達2mm，鍍層的應力也相應增加，添加劑T2具有降低鍍層應力的效果，為了防止在電鍍后的機械切削過程中，特別是在使用過程中鍍層出現裂紋，造成銅板報廢或釀成連鑄時漏鋼事故的發生，實際生產中鍍層應力控制在0～200MPa之間，因此在電鍍時需在鍍液中加入添加劑T2，T2是用52克糖精配制成1升的水溶液，加入量為5～20ml/l，最佳值為7～8ml/l。
另外，添加劑T1和T2還具有提高陰極極化，細化鍍層晶粒，使組織致密及使鍍層光亮和平整的作用。
根據實際生產需要，還應控制合金鍍層中的含鐵量，采用本發明方法，鎳-鐵合金鍍層中的含鐵量在3～5%范圍內。
采用本發明方法，在板坯連鑄機結晶器銅板上電鍍鎳-鐵合金具有以下優點和效果。
1.由于待鍍銅板在電鍍前進行噴砂拉毛、電解除油和硝酸淋洗處理，使鎳-鐵合金鍍層與基體結合牢固，避免了在使用過程中，由于拉坯作用造成鍍層剝落。
2.由于本發明方法在電鍍液中加入添加劑T1和T2，這樣不僅保證了鍍液中適當的Fe2+濃度，增加了鍍層的延展性，而且降低了鍍層的應力，防止在鍍后機械切削過程和拉坯過程中鍍層出現裂紋，從而避免了結晶器報廢及造成連鑄漏鋼事故的發生。
3.采用本方法電鍍結晶器銅板，鎳-鐵合金鍍層的厚度可達2mm，由于合金鍍層中有一定成分的含鐵量(3～5%)，從而保證了結晶器在連鑄拉坯的條件下，盡管受到不斷沖擊和摩擦，也具有足夠的強度和耐磨性。
下面用一些實施例來進一步闡明。
例1.采用如下工藝鍍銅板噴砂拉毛風壓為0.7MPa，砂粒為22目SiC;
電解除油NaOH 30g/l，Na2CO340g/l，Na3PO4·12H2O 25g/l，電解溫度 62℃，電解電流 5A/dm2硝酸淋洗硝酸淋洗銅板表面，硝酸濃度為66%(重量)，再用水沖洗，電鍍鎳-鐵合金
硫酸鎳(NiSO4·7H2O) 180g/l，氯化鎳(NiCl2·6H2O) 14g/l，硼酸(H3BO3) 35g/l，硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O) 2.5g/l，十二烷基硫酸鈉 0.08g/l，添加劑 T16ml/l，添加劑 T28ml/l，電解溫度 56℃，PH值 2.8，電流密度 2.5A/dm2攪拌方式 往返式陰極移動，速度為1m/min。
經鞍鋼第三煉鋼廠使用，該結晶器共拉鋼坯4.95萬噸，使用后鍍層無裂紋，結晶器表面磨損最深為1.3mm。
例2.采用如下方法電鍍結晶器銅板噴砂拉毛風壓為0.8MPa，砂粒為20目SiC;
電解除油NaOH 30g/l，Na2CO345g/l，Na3PO4·12H2O 28g/l，電解溫度 65℃，電解電流 6A/dm2硝酸淋洗硝酸淋洗銅板表面，硝酸濃度為67%(重量)，再用水沖洗，電鍍鎳-鐵合金硫酸鎳(NiSO4·7H2O) 190g/l，
氯化鎳(NiCl2·6H2O) 16g/l，硼酸(H3BO3) 38g/l，硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O) 2.6g/l，十二烷基硫酸鈉 0.09g/l，添加劑 T15ml/l，添加劑 T27ml/l，電解溫度 55℃，PH值 2.6，電流密度 3.0，攪拌方式 往返式陰極移動，速度為1m/min。
經鞍鋼第三煉鋼廠使用，該結晶器共拉鋼坯5.40萬噸，使用后鍍層無裂紋，結晶器表面磨損最深為1.3mm。
權利要求
1.一種在板坯連鑄機結晶器銅板上電鍍鎳-鐵合金的方法，其特征在于，電鍍前將結晶器銅板噴砂拉毛、電解除油及硝酸淋洗；然后進行電鍍鎳-鐵合金，合金鍍層中含鐵量為3～5%，電鍍液的組成為硫酸鎳(NiSO4·7H2O) 130～210g/l，氯化鎳(NiCl2·6H2O) 8～16g/l，硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O) 2.0～4.5g/l，硼酸(H3BO3) 30～40g/l，十二烷基硫酸鈉0.05～0.1g/l，添加劑 T13～15ml/l，添加劑 T25～20ml/l，電鍍時工藝條件為溫度 50～60℃，PH值 2.0～4.0，電流密度 2.0～3.5A/dm2，S陰∶S陽1∶1～1∶4，攪拌方式 往返式陰極移動速度為1m/min。添加劑T1用D-葡萄糖、D-葡萄糖酸鈉、抗壞血酸按16∶8∶100(克)的比例配制成1升的水溶液，添加劑T2用52克的糖精配制成1升的水溶液。
2.權利要求1所述的板坯連鑄機結晶器銅板上電鍍鎳-鐵合金的方法，其特征在于，噴砂拉毛采用15～25目的SiC顆粒進行噴砂拉毛，風壓控制在0.6～0.8MPa。
3.權利要求1所述的板坯連鑄機結晶器銅板上電鍍鎳-鐵合金的方法，其特征在于，電解除油的溶液組成及工藝條件為NaOH 20～40g/l，Na2CO330～50g/l，Na3PO4·12H2O 20～30g/l，溫度 為60～65℃，電流密度 5～10A/dm2
4.權利要求1所述的板坯連鑄機結晶器銅板上電鍍鎳-鐵合金的方法，其特征在于淋洗銅板用的硝酸濃度為65～67%(重量)。
5.權利要求1所述的板坯連鑄機結晶器銅板上電鍍鎳-鐵合金的方法，其特征在于添加劑T1的加入量為5～7ml/l。
6.權利要求1所述的板坯連鑄機結晶器銅板上電鍍鎳-鐵合金的方法，其特征在于添加劑T2的加入量為7～8ml/l。
全文摘要
目前，我國的一些板坯連鑄機結晶器均采用裸露的銅板，拉鋼坯1萬噸左右就報廢了，而本發明是在結晶器銅板上電鍍鎳-鐵合金，它可拉鋼坯約5萬噸，本發明采用的方法為，將待鍍銅板首先進行噴砂拉毛、電解除油、硝酸淋洗等前處理，然后進行電鍍，電鍍液含NiSO
文檔編號C25D3/56GK1101686SQ9411240
公開日1995年4月19日 申請日期1994年7月22日 優先權日1994年4月12日
發明者劉國強, 潘忠利, 楊洪, 孫士杰, 方光明, 張鏡清, 蘇俊賢, 何躍林 申請人:鞍山鋼鐵公司, 鞍鋼機械制造公司西部機械廠