本發明專利技術公開了一種連鑄結晶器銅板納米復合電鍍層及其制備工藝，所述納米復合電鍍層的連鑄結晶器銅板，包括基體，所述基體表面鍍有納米復合電鍍層，所述納米復合電鍍層由Ni-Co合金層和Ni-Co-WC合金層構成，所述Ni-Co合金層為里層。所述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-Co材料的復合電鍍液；c.電鍍Ni-Co合金層；d.對已電鍍完畢的Ni-Co電鍍層進行活化處理；e.WC顆粒活化；f.在電鍍槽中配置Ni-Co-WC材料復合電鍍液；g.電鍍Ni-Co-WC合金層；h.電鍍出槽后的處理。采用納米復合工藝制得的鑄結晶器銅板具有高強度、耐腐蝕強、耐磨性強和良好的導熱性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于冶金用結晶器
，特別是一種納米復合電鍍層連鑄結晶器銅板及其制備工藝。
技術介紹
結晶器是連鑄機生產線上的關鍵設備，其質量直接影響連鑄坯表面質量、連鑄機作業率和連鑄坯成本。高效連鑄技術的發展對結晶器的性能提出了更高的要求，高強度、高耐磨性、高耐腐蝕性和良好的導熱性成為衡量結晶器性能的重要指標。為了提高結晶器的總體性能，延長結晶器的使用壽命，常用的方法是在結晶器銅板的表面進行處理，電鍍層的存在，可以減少銅板基體下部的磨損，緩解銅板基體上部高溫區的熱裂現象，減少結晶器銅板的熱變形，從而延長結晶器銅板的最終使用壽命。結晶器銅板表面電鍍層的合金種類與電鍍層的內在質量是決定結晶器銅板使用壽命與更換頻率的關鍵因素。在結晶器銅板的表面處理上從最初的鍍Cr開始，目前已經逐步形成了鍍Ni、鍍Ni-Fe、鍍Ni-C0J^gC0-Ni幾 種主要鍍層，產品的質量也逐步提高。但是最初的鍍Cr層與基材銅二者的膨脹系數相差較大，鍍層與基體結合性差，鍍層在使用中容易脫落，造成鋼坯表面出現疤痕，進而鍍層剝落，影響結晶器壽命和鋳坯產品質量。電鍍Ni鍍層與基體結合良好，但Ni鍍層的硬度不夠高，只有200 HV左右，耐磨損性不好。電鍍Ni-Co合金層，硬度僅達240 HV左右，使用壽命僅是Ni鍍層2倍。電鍍Ni-Fe合金層，硬度較高，耐磨性較高，但是脆性較大，與基體銅板的結合力不夠好，化學穩定性較差，特別是高溫下受熱腐蝕會加劇擴大導致裂紋的產生。電鍍Co-Ni合金層，由于Co含量高成本太高，合金層脆性較大，內應力較大,使得合金層抗交變熱應力性能也較差，使得Co-Ni合金層的應用受到限制。
技術實現思路
本專利技術的目的在于避免上述現有技術中的不足之處，提出一種具有高強度、高耐磨性、高耐腐蝕性和良好的導熱性，使用壽命長，能可靠地保證鋳坯產品質量的納米復合電鍍層連鑄結晶器銅板及其制備工藝。本專利技術的目的是通過以下技術方案來實現 一種納米復合電鍍層連鑄結晶器銅板，包括基體，所述基體表面設置納米復合電鍍層，所述納米復合電鍍層由Ni-Co合金層和Ni-Co-WC合金層構成，所述Ni-Co合金層為里層。所述Ni-Co合金層含有鍍層質量0. 3 5%的鈷和95 99. 7%的鎳； 所述Ni-Co合金層的厚度為0. I I. 5mm ； 所述Ni-Co-WC納米復合電鍍層含有鍍層質量5 41%的鈷和58 94%的鎳，以及彌散分布的占鍍層質量1% 15%、粒徑30 100納米的WC顆粒； 所述Ni-Co-WC納米復合電鍍層的厚度為0. 3 5. Omm。一種納米復合電鍍層連鑄結晶器銅板的制備工藝，包括下述步驟a.基體的鍍前處理將所述基體進行脫脂處理、機械噴砂拉毛、電解脫脂、超聲波脫月旨、酸噴淋活化； b.在電鍍槽中配制含有Ni-Co材料的復合電鍍液復合電鍍液由以下組分制成氨基磺酸鎳450 600g/L、氨基磺酸鈷:0. 5 15g/L、硼酸28 35g/L、氯化鈉:5 15g/L、十二烷基硫酸鈉:0. I I. Og/L、電鍍層增韌劑LCZ :70ml/L，PH :3. 0 4. 5，T 55 65。。，攪拌條件循環泵攪拌或空氣攪拌； c.電鍍Ni-Co合金層用氨基磺酸調節電鍍液PH值為3.O 4. 5，再將電鍍液加熱至55 65°C，將銅板作為陰極，陰極電流密度控制在I 5A/dm2，陽極材料含硫鎳餅——含S 0. 015%-0. 027% (質量)，至Ni-Co合金鍍層的厚度達到0. I I. 5mm停止電鍍； d.對已電鍍完畢的Ni-Co電鍍層進行活化處理電解活化 液體成份為氨基磺酸130g/L、鹽酸25 40ml/L，溫度室溫、陰極電流密度5 15A/dm2、時間10 30min ； e.WC顆粒活化在可調速攪拌容器內，先加水，再采用流加的方法加入分散劑TAZ-ND1，高速攪拌15分鐘后，加入50 100納米WC顆粒，低速攪拌15分鐘，放入超聲波發生器30分鐘，然后高速攪拌2小時停止攪拌； f.在電鍍槽中配置Ni-Co-WC材料復合電鍍液電鍍液由以下組分制成，氨基磺酸鎳450 600g/L、氨基磺酸鈷15 60g/L、硼酸28 35g/L、氯化鈉5 15g/L、十二燒基硫酸鈉0. I I. Og/L、e步驟制備的WC (以干料狀態計量)5 40g/L，T :55 65°C，攪拌條件循環泵攪拌或空氣攪拌； g.電鍍Ni-Co-WC合金層將d步驟活化處理后的敷有Ni-Co電鍍層的銅板放入Ni-Co-WC材料的復合電鍍液中，用氨基磺酸調節電鍍液PH值為3. 0 4. 5，再將電鍍液加熱至55 65°C，將敷有Ni-Co電鍍層的銅板作為陰極，陰極電流密度控制在3. 0 4. 5A/dm2，陽極材料含硫鎳餅——含S 0. 015%-0. 027% (質量)，至Ni-Co-WC納米復合電鍍層的厚度達到0. 3 5. Omm時，停止電鍍； h.電鍍出槽后的處理包括退模、除氫、打磨、表面處理、封裝。本專利技術采用電沉積的方法，制備里層為Ni-Co合金層、外層合金層為Ni-Co-WC的復合鍍層。其中，Ni-Co合金層含有占質量0. 3 5%鈷和99. 7 95%鎳，復合電鍍層的厚度為0. 3 5. Omm,所述復合電鍍層里層為Ni-Co合金層，其中含有占質量0. 3-5%鈷和99. 7-95%鎳，可保證結晶器銅板使用中高溫區部位有良好的抗熱裂性能、耐腐蝕性，滿足高拉速連鑄生產的需要。內層電鍍Ni—Co合金層，硬度達240 HV左右，使用壽命是Ni鍍層2倍，更為重要的是電鍍Ni—Co鍍層與基體結合良好，韌性強，與基體銅板的結合力好，化學穩定性好，特別是高溫下受熱腐蝕不易產生裂紋。高含量鈷外層合金時在合金中引入彌散分布的強化相WC，即Ni-Co-WC。合金層中的WC顆粒填充晶界空隙，增強電鍍層晶界的強化作用，使電鍍層的致密性、硬度、耐磨性、耐腐蝕性進一步提高，更好的適應耐磨、耐腐蝕的要求。所述高韌性低鈷含量鎳鈷合金層的制備方法，即在添加有70ml/L電鍍層增韌劑(LCZ)的氨基磺酸鹽體系中，利用特定銅合金前處理工藝和電沉積工藝，將鎳鈷合金沉積在銅合金基體上。可保證結晶器銅板使用中高溫區部位有良好的抗熱裂性能、耐腐蝕性，滿足高拉速連鑄生產的需要；制備高含量鈷外層合金時在合金中引入彌散分布的強化相WC，即Ni-Co-WC合金層中的WC顆粒填充晶界空隙，增強電鍍層晶界的強化作用，使電鍍層的致密性、硬度、耐磨性、耐腐蝕性進一步提高。選用氨基磺酸鹽體系，氨基磺酸鹽在水溶液中的溶解度大，電鍍時可以在高電流下操作，鍍液沉積速度快，分散能力好，電鍍液穩定性好，易于生產管理，而且獲得的鍍層均勻、細致、內應力低，能很好滿足鍍厚的要求。附圖說明下面結合附圖對本專利技術做進一步的說明 圖I是本專利技術的結構示意圖。具體實施例方式如圖I所示一種納米復合電鍍層連鑄結晶器銅板，包括基體1，所述基體I外面鍍有納米復合電鍍層，所述納米復合電鍍層由Ni-Co合金層I和Ni-Co-WC合金層2構成，所述Ni-Co合金層I為里層。所述Ni-Co合金層I含有鍍層質量0. 3 5%的鈷和95 99. 7%的鎳；所述Ni-Co合金層I的厚度為0. I I. 5mm ;所述Ni-Co-本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種納米復合電鍍層連鑄結晶器銅板，包括基體，其特征在于：所述基體外面設置納米復合電鍍層，所述納米復合電鍍層由Ni？Co合金層和Ni？Co？WC合金層構成，所述Ni？Co合金層為里層。
【技術特征摘要】
1.一種納米復合電鍍層連鑄結晶器銅板，包括基體，其特征在于所述基體外面設置納米復合電鍍層，所述納米復合電鍍層由Ni-Co合金層和Ni-Co-WC合金層構成，所述Ni-Co合金層為里層。2.如權利要求I所述的納米復合電鍍層連鑄結晶器銅板，其特征在于所述Ni-Co合金層含有鍍層質量0. 3 5%的鈷和95 99. 7%的鎳。3.如權利要求I所述的納米復合電鍍層連鑄結晶器銅板，其特征在于所述Ni-Co合金層的電鍍層厚度達到0. I I. 5mm。4.如權利要求I所述的納米復合電鍍層連鑄結晶器銅板，其特征在于所述Ni-Co-WC納米復合電鍍層含有鍍層質量5 41%的鈷和58 94%的鎳，以及彌散分布的占鍍層質量I 15%，粒徑30 100納米的WC顆粒。5.如權利要求I所述的納米復合電鍍層連鑄結晶器銅板，其特征在于所述Ni-Co-WC納米復合電鍍層的電鍍層厚度達到0. 3 5. Omm。6.如權利要求I或2所述的納米復合電鍍層連鑄結晶器銅板，其特征在于所述Ni-Co合金層含有鍍層質量2. 6%的鈷和97. 4%的鎳。7.如權利要求I或3所述的納米復合電鍍層連鑄結晶器銅板，其特征在于所述Ni-Co合金層的電鍍層厚度達到0. 8mm。8.如權利要求I或4所述的納米復合電鍍層連鑄結晶器銅板，其特征在于所述Ni-Co-WC納米復合電鍍層含有鍍層質量20%的鈷和72%的鎳，以及彌散分布的占鍍層質量.8%，粒徑53 76納米的WC顆粒。9.如權利要求I或5所述的納米復合電鍍層連鑄結晶器銅板，其特征在于所述Ni-Co-WC納米復合電鍍層的電鍍層厚度達到2. 6mm。10.一種用于權利要求I所述納米復合電鍍層的連鑄結晶器銅板的制備工藝，其特征在于 a.基體的鍍前處理將所述基體進行脫脂處理、機械噴砂拉毛、電解脫脂、超聲波脫月旨、酸噴淋活化； b.電鍍出槽后的處理包括退模、除氫、打磨、表面處理、封裝； c.在電鍍槽中配制含有Ni-...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱書成，黃國團，徐文柱，趙家亮，
申請(專利權)人：西峽龍成特種材料有限公司，
類型：發明
國別省市：
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