[发明专利]结晶器铜板镍钴合金镀层钴的梯度分布工艺及电镀装置

说明书

本发明公开了结晶器铜板镍钴合金镀层钴的梯度分布工艺，包括镀前分析钴含量及其他镀液成分在字母槽内配置镀液、开始电镀、电镀10小时进行第一次降液、电镀至20小时第二次降液、电镀至30小时第三次降液、电镀至40小时第四次降液、达到镀层厚度的电镀时间还有24小时时，停止不钴，10小时降液后到此时电镀镀液中钴含量维持在6g/L以上，镀层中的钴含量在30％‑35％、最后24小时持续消耗钴，电镀24小时后机械加工层的钴含量在15％，电镀结束后关闭进液泵，拔出回液管，使镀液全部回流到母槽中，得到钴含量镀层梯度分布的结晶器铜板。解决了传统对钴含量镀层的加工量是非常大，浪费了大量的材料，增加产品成本的问题。

技术领域

本发明涉及一种结晶器铜板电镀Ni-Co合金的方法，具体说是一种结晶器铜板镍钴合金镀层钴的梯度分布工艺及电镀装置。

背景技术

在原有的电镀方式中，最为常见的就是槽浸式电镀，此电镀方式将结晶器铜板整体浸入一个槽液中，按照千安小时的消耗量向槽液补充钴离子，此种方式电镀后整个结晶器铜板镀层的厚度大致相同，钴的分布在镀层各个位置较为均匀。

槽浸式电镀的缺陷与不足在于：

1、电镀层结构不合理。结晶器铜板整体设计带有锥度，结晶器铜板在使用中要分上、下端并要求铜板上、下镀层厚度不同，如：结晶器铜板上端要求厚度为0.3mm，结晶器铜板下端要求1.5mm。不同厂家的要求不同，但大致结构如此。电镀后的铜板镀层要进行机械加工，由于使用槽浸式电镀的铜板整体厚度相同，为了满足设计锥度后续对镀层的加工量是非常大，浪费了大量的材料，增加了产品的成本。

2、钴的分布量不合理。电镀过程中需要不断的向镀液中补加氨基磺酸钴以提供镍钴合金镀层中的钴元素。按照镀层中钴的作用主要是起到增加镀层在受热条件下的耐磨性能，钴含量变化引起镀层硬度的变化，镀层硬度的变化引起张应力的变化。关系如下表所示：

表1：镀液中钴含量变化对镀层中钴含量、镀层硬度、镀层应力的影响

在结晶器铜板电镀过程中我们希望获得的镀层状态是：初始电镀的镍钴合金镀层应力要低，这样镀层与基体的结合力更好，这部分镀层作为过度层。我们还希望上端0-100mm范围内的镀层应力低，因为距离上端0-100mm位置为浇钢液面区温度很高，如果镀层应力大容易受热脱落；电镀好过度层后我们希望镀层钴含量能够升高，因为这部分为钢厂拉钢过程中的使用层，需要高的钴含量与高的镀层硬度，特别是铜板下端镀层，因钢水已经完全结成钢坯，为主要磨损位置；镀层厚度达到设计厚度后我们需要多电镀一段时间，因为结晶器铜板面积很大电镀中很难保证镀层厚度完全的一致，需要有0.2-0.3mm的电镀余量，这部分电镀余量都需要机械加工去除属于无用镀层，希望这部分钴含量越低越好可以减少电镀材料的消耗与后续的加工成本。

可见槽浸式电镀是很难实现铜板镀层上端钴含量低，下端钴含量高；镀层底层钴含量低，中间层钴含量高，机械加工层钴含量又低这种结构。槽浸式电镀易得到上、下端镀层厚度与钴含量相同电镀层，造成了很大的浪费，镀层结构不合理易发生上口的镀层脱落。

发明内容

鉴于上述技术现状，本发明提供了一种结晶器铜板镍钴合金镀层钴的梯度分布工艺，通过控制结晶器铜板Ni-Co合金镀层不同厚度上的钴含量，从而在Ni-Co合金镀层不同的厚度位置得到不同的硬度，以满足使用需求。

本发明还提供了用于上述工艺的电镀装置。

本发明的技术解决方案是：结晶器铜板镍钴合金镀层钴的梯度分布工艺包括：

1、镀前分析钴含量及其他镀液成分，除钴外对缺少的镀液成分进行补加；电流密度为3.2-3.4A/dm²，对结晶器铜板进行除油、酸洗等前处理过程后，将结晶器铜板装入子槽中，然后开启进液泵，将母槽中的镀液充满子槽，调节流量使子母槽之间的镀液交换量平衡；