[发明专利]一种结晶器铜板镀层材料

说明书

本发明提供了一种结晶器铜板镀层材料，所述结晶器铜板镀层材料由上至下依次为结晶器铜板、过渡中间层、镍基钴复合镀层，所述镍基钴复合镀层与结晶器铜板的结合力为12‑13N/cm2，所述镀层材料的维氏硬度为410‑415HV，所述过渡中间层的厚度为2‑3微米，所述的镍基钴复合镀层的厚度为25‑30微米，且所述镀液能够有效的抑制CoNi异常沉积，镀层的晶粒小，镀液深镀能力强。

技术领域

本发明属于电镀工艺，涉及一种结晶器用多孔铜板Co-Ni合金电镀产品。

背景技术

连铸作为生产钢坯的最主要方法，而结晶器又被比作是连铸机的“心脏”，结晶器铜板性能的好坏直接影响到铸坯质量、连铸的生产效率及生产成本，结晶器铜板作为连铸中钢液凝固成型的重要导热部件，其首要的功能就是尽快将液态钢水的热量释放出去，以形成足够厚度的凝固坯壳，因此，对于结晶器铜板来说，其首要的功能要求是导热性能要好，这也是结晶器材料选择铜的原因，然而，结晶器的工作环境异常恶劣，其在高温钢液和冷却水的冷热疲劳作用下容易产生热裂纹、若温差过大还会出现变形；在保护渣的作用下易发生化学腐蚀；在引锭、拉坯、振动条件下易引起磨痕与磨损，在锥度调整、断面宽度调节下易带来划伤等，这些缺陷大多发生在结晶器铜板的表面，因此，对于结晶器铜板来说，其基本性能要求为：良好的导热性、较高的高温强度、高的软化温度、足够好的耐磨性能和耐腐蚀性能，即连铸结晶器铜板材质一方面要有足够的强度和刚度，另一方面由于连铸机拉速的提高，对连铸结晶器内腔表面性能也提出了越来越高的要求，现在一般都是采用在铜板表面电镀，复合镀，热喷涂的方法来满足这些要求。

在连铸结晶器铜板的表面处理技术中，电镀技术是开发最早，应用最多且工艺最成熟的。电镀技术进行表面处理的经济性好，投资少，生产费用低，工艺成熟简单；且电镀液的种类多，可以获得不同成分组成的镀层。常见的单镀Cr层、单镀Ni层、Ni-Cr双镀层、Ni-Fe合金镀层、Ni-Co合金镀层及Co-Ni合金镀层等。

单镀Cr层，优点：硬度高，化学稳定性好；缺点：无论薄厚都存在裂纹，膨胀系数及热导率相差较大与铜基体相差较大，容易脱落，目前而言，已经摒弃使用。

单镀Ni层：优点：热膨胀系数、热导率与铜基体相近，化学稳定性好，能镀3-8mm；虽然镀镍层尽管硬度比铜高180～250HV，化学稳定性较好，封闭能力很强，且能镀至3～8mm，但其硬度还是经不起连铸钢坯的磨损，因此镀层寿命不高。

Ni-Cr双镀层：在铜表面先镀上Ni镀层，再镀上Cr镀层。优点：Ni起到中间过度作用，提高结合强度，外表面是Cr层，耐磨性好，可以消除铸坯表面的网状裂纹；缺点：施镀工艺复杂，Cr与Ni的热膨胀系数、热导率相差较大，Cr层与Ni层的结合强度低，镍加铬镀层的电镀工艺复杂，主要靠镍层起耐磨作用，因而其镀层寿命还是受到限制，且薄而多孔的铬镀层在高温和腐蚀环境下除了不耐腐蚀外，镍镀层和铬镀层之间极易产生电位腐蚀（目前大多数连铸结晶器铜板采用内层镀Ni、外层镀Cr的双镀层）。

Ni-Fe合金镀层：国内开发的Ni-Fe合金镀层，耐高温能力强，抗热冲击性能好，硬度（500HV左右）比单镀Ni层大，耐磨性能较好。缺点：抗电位腐蚀和抗热交变性能差，合金镀液不易控制，成品率低，作为板坯结晶器镀层的镍铁合金中铁的含量一般控制在3％～12％，其硬度在常温下为320～420HV，耐磨性增强，但与镍层相比，镍铁合金的缺点是化学稳定性降低，尤其是在高温条件下热腐蚀或烧蚀急剧扩大而容易出现裂纹；而且脆性增大及高的内应力，并且与基体金属的结合强度也受到影响，因此镍铁镀层抗热交变性能较差。另外，用来沉积这种合金的电解液还具有不稳定的特点，易造成成品率降低。这些因素可解释为镍铁合金的应用何以比镍钴合金受到限制的原因。

Ni-Co合金除保留镍镀层的物理化学性能外，还有两大优点：硬度明显提高，且高温下硬度也很高；化学稳定性好，尤其是热稳定性能很好。是板坯结晶器较理想的镀层，但是Co的成本太高，因而镀层成本高，同时其硬度较高且合金镀层应力大，使镀层抗交变性能也较差，从而使Ni-Co合金的应用受到限制。