[发明专利]结晶器铜板表面复合镀层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种结晶器铜板表面复合镀层的制备方法。

背景技术

结晶器作为整个钢材连续浇铸生产的核心装置，其质量的好坏直接影响到铸坯的质量和连铸机的作业效率。由于钢水直接通过结晶器表面冷却为铸坯，所以要求结晶器铜板具有传热好、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等特点。通钢量是指通过结晶器的钢料数量，是反映结晶器寿命水平的重要指标，同时也是连铸生产控制水平的综合反映。目前结晶器大多采用含有微量铬和锆的铜板，最早有些钢厂直接使用裸铜板组装结晶器，结果不仅导致结晶器通钢量低、结晶器铜板修复率低、连铸成本高，而且伴随着钢水的直接冲刷，大量铜元素被携带进入钢水，使钢坯产生星型裂纹等质量缺陷，严重影响钢材连铸质量。由于结晶器在使用过程受到边缘磨损、宽面热裂纹、窄面收缩、高温摩擦、腐蚀等问题困扰，因此对结晶器铜板表面进行表面技术改性处理成为炼钢行业普遍关注的问题。目前结晶器铜板的表面处理技术有电镀、热喷涂、化学热处理、激光熔覆等，以在结晶器铜板表面制备镀层或涂层，并要求镀层或涂层与铜板基体结合牢固、耐磨性好、抗热腐蚀性强，从而改善结晶器表面性能，延长其使用寿命，提高连续浇铸时的通钢量。

然而，目前实际应用于连铸结晶器铜板的镀层，仅局限于Cr、Ni、Ni-Co、Ni-Fe、Co-Ni等一元和二元镀层，该镀层的耐高温、耐磨损、耐腐蚀性能并不理想；而多元合金和复合镀层仅停留在实验研究阶段，几乎没有应用于实际工业生产的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结晶器铜板表面复合镀层的制备方法，利用本方法使结晶器铜板表面获得掺杂有纳米陶瓷颗粒的镍基复合镀层，有利于提高结晶器铜板的耐高温、耐磨损、耐腐蚀性能，提高结晶器连续浇铸的通钢量及使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明结晶器铜板表面复合镀层的制备方法包括如下步骤：

步骤一、电镀槽两端通过吊具分别设置第一阳极板和第二阳极板，第一阳极板和第二阳极板设置独立电镀电源，电镀槽中部设置连接浆料罐的浆料输料管，结晶器铜板作为阴极位于电镀槽内处于第一阳极板和第二阳极板下方，结晶器铜板经驱动机构驱动在电镀槽内水平往复移动；

步骤二、配制电镀槽内电镀液，电镀液为300~500g/L的氨基磺酸镍、10~30g/L的氯化镍、10~30g/L的硼酸、0.1~1g/L的十二烷基硫酸钠，并控制电镀液温度为40~55℃、pH值为3.5~4.5，电镀液通过空气搅拌；

步骤三、配制纳米陶瓷颗粒浆料，纳米陶瓷颗粒选自纳米氧化铝、纳米碳化硅、纳米氧化锆、纳米碳化钨或纳米碳化铬的一种，纳米陶瓷颗粒取所配制的电镀液在浆料罐中润湿分散，纳米陶瓷颗粒在电镀液中的含量为5~20 g/L，浆料罐配备搅拌机以防止纳米陶瓷颗粒沉降；

步骤四、结晶器铜板表面镀镍，结晶器铜板位于第一阳极板下方，开启连接第一阳极板的电镀电源，并控制电流密度为3~5A/dm²，持续时间20分钟，结晶器铜板表面获得纯镍镀层；

步骤五、启动结晶器铜板驱动机构，结晶器铜板自第一阳极板下方移至第二阳极板下方，同时经浆料输料管将陶瓷颗粒浆料均匀洒在铜板表面，开启连接第二阳极板的电镀电源，并控制电流密度为10~15A/dm²，持续时间5分钟，使纳米陶瓷颗粒镶嵌于结晶器铜板的纯镍镀层中；

步骤六、将结晶器铜板经驱动机构移至第一阳极板下方，开启连接第一阳极板的电镀电源，并控制电流密度为3~5A/dm²，持续时间20分钟，以加固镶嵌于结晶器铜板纯镍镀层中的纳米陶瓷颗粒；

步骤七、结晶器铜板纯镍镀层及其中的纳米陶瓷颗粒构成结晶器铜板的复合镀层，重复步骤五和步骤六，直至结晶器铜板复合镀层满足连铸工艺要求。    

进一步，上述第一阳极和第二阳极为内装含硫镍饼的阳极钛篮，。