[发明专利]铜或铜合金表面喷射电沉积Ni-Fe合金镀覆工艺

说明书

技术领域

本发明涉及用合金材料对铜或铜合金等材料的表面镀覆，尤其涉及一种高温环境下与基体结合强度高，镀层耐磨、导热性好的Ni-Fe合金镀层镀覆工艺。

背景技术

结晶器是板坯连铸的核心部件，被称为连铸设备的“心脏”。钢铁生产中连铸工艺能实现节能减排环保的目标，是当今钢铁工业的一个发展方向。熔融的钢水流经结晶器(内通冷却水)后结晶成钢坯，并被引锭杆从结晶器中拉出。生产中由于经常需要拉坯，使结晶器易磨损、更换频繁。这样因中断生产降低效率，而储备结晶器费用升高，甚至铜的带入会污染钢材。

我国钢铁工业蓬勃发展，钢铁经济在快速增长，必然对连铸机结晶器的性能提出了更高的要求。随着生产品种和数量的多样化趋势，连铸机结晶器使用的环境也越来越苛刻，所以对结晶器的数量要求多、质量要求高，要求结晶器的内壁材料导热性能好，膨胀系数与结晶器基体的膨胀系数接近、耐磨性能好、高温强度好等。为此提高结晶器镀覆速度、同时保证镀覆质量是当前连铸机结晶器生产领域的一个难点。传统的槽镀电流密度一般在5A/dm²以下，而拟采用喷射电沉积电流密度可以达到100～200A/dm²，电流密度大大增加，使结晶器的镀覆速度明显加快，生产效率显著提高。另外金属镍资源稀缺，价格较高，用Ni-Fe合金镀层代替Ni镀层可以大大降低镀层成本。

Ni-Fe合金镀层较之目前国内使用的镍(或铬)镀层具有以下优点：(1)Ni-Fe合金镀覆成本相对低；(2)镍铁合金的熔点高，且高温强度和延展性优越，所以镀层和钢水接触时耐高温和耐热冲击性能非常好；(3)在室温或在高温下，镍铁合金镀层的硬度都比镍镀层高，其耐磨耗性能也较好；(4)镍铁合金的热膨胀系数与铜的热膨胀系数比较接近，所以耐剥离性能良好。

日本、德国等发达国家钢铁生产连铸比已达100％，我国“十一”五期间连铸比也将达到98％以上，所以需要大量高性能的结晶器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜或铜合金表面喷射电沉积Ni-Fe合金镀覆工艺，所述Ni-Fe合金镀层在高温环境下与基体结合强度高，镀层耐磨，导热性好，并具有较高的硬度和耐磨性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种喷射电沉积Ni-Fe合金镀覆工艺，其具体步骤如下：

1)配制喷射电沉积镀液，其pH＝3.5～4.5；

2)铜或铜合金工件表面机械抛光；

3)铜或铜合金工件表面除油；

4)铜或铜合金工件表面活化；

5)在电流密度为100～200A/dm²、pH＝3.5～4.5、镀液温度50～60℃条件下，采用喷射电沉积方法在铜或铜合金工件表面进行镀覆，镀覆时间0.5～10小时。

采用该方法所获得的Ni-Fe合金镀层中铁含量为4～6％，所述Ni-Fe合金镀层在高温环境下与基体结合强度高，镀层耐磨，导热性能好。

所述喷射电沉积镀液的成分为：氨基磺酸镍290～310g/L，氯化亚铁4～6g/L，硼酸35～45g/L，柠檬酸钠20～30g/L，十二烷基磺酸钠0.05～0.2g/L，抗坏血酸2～4g/L，糖精4～6g/L。

本发明的有益效果是：该发明在高温(结晶器工作)环境下具有很好的耐磨性，可延长结晶器的使用寿命，降低能耗，节约能源，不污染环境。经过模拟结晶器工作环境测试证明，这种合金镀层和结晶器基体铜或铜合金结合强度高、耐磨，可大大延长结晶器的使用寿命。本发明不需要复杂的设备，而且工艺简单、材料来源广、价格低廉、制备成本低、生产过程无污染，因此在钢铁等工业领域具有广泛的应用前景。

具体实施方式

实施例1：

结晶器用铜或铜合金工件经除油、酸浸活化后，然后用喷射电沉积方法在铜或铜合金基体上镀覆Ni-Fe合金镀层。其镀覆方法是：

1)配制喷射电沉积镀液，其组成为：氨基磺酸镍300g/L，氯化亚铁5g/L，硼酸40g/L，柠檬酸钠25g/L，十二烷基磺酸钠0.05g/L，抗坏血酸2g/L，糖精5g/L；电流密度100A/dm²，pH＝3.8～4.2；

2)结晶器用铜或铜合金工件除油、活化；

3)镀液加热到50℃，喷射速度20m/s，喷镀时间0.5小时；

4)获得的Ni-Fe合金镀层中含铁5.20％。

测定镀层厚度为1.46mm，镀覆速度48.7μm/min。