CN102041490A - 冷轧板热镀锌生产线水冷辊内腔化学镀辊面电镀镍的工艺 - Google Patents
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Abstract
冷轧板热镀锌生产线水冷辊内腔化学镀辊面电镀镍的工艺，包括辊体除油、除锈、清洗、抛光、毛化与去毛刺，其特征在于：依次采用水冷辊内腔化学镀镍磷合金，辊面电镀前活化保护和低应力氨基磺酸镍电解液滚镀镍组合工艺，最后在此基础上再套镀硬铬。本发明的积极效果是：化学镀解决内外辊夹层小(约9mm)难以电镀的难题；低应力镀镍层和辊面保护技术解决了大型电镀件从清洗、活化、电镀全过程中空气氧化影响结合强度的难题。化学镀和电镀镍配方、工艺应用于几何形状复杂的大型电镀件水冷辊，电镀质量可靠，完全满足我国冷轧板镀锌线的生产需求，方法简单，技术先进，可以在一套设备里完成这种大型水冷辊的化学镀镍和电镀镍作业。
Description
技术领域
本发明属冷轧板热镀锌生产设备技术领域，涉及水冷辊内腔和辊面的镀镍工艺。
背景技术
水冷辊是冶金工业中冷轧板热镀锌生产线上用来冷却镀锌钢板、以镍为底的特种镀铬辊，
重达3吨以上，是冷轧板热镀锌生产线的关键设备之一。热镀锌钢板在560℃以上锌浴中浸锌，再经高温热熔平整淬水定形。为提高生产效率，必须加速钢板有序冷却，通常一条生产线要六根以上的水冷辊，使高效的冷却水在辊内高速运动，冷却在辊面运动的热镀锌钢板。
水冷辊的使用寿命与辊表面防腐蚀处理技术密切相关，但水冷辊结构复杂，辊内外要先镀镍防腐蚀，辊面再镀铬层，表面处理技术要求高，过去一直依靠国外进口，而且价格昂贵。
发明内容
本发明的目的是：提供冷轧板热镀锌生产线水冷辊内腔化学镀辊面电镀镍的工艺，改变水冷辊在机械制造完成后，辊内腔及辊面电镀镍工艺依靠国外进口的现状。
为达到上述目的，采取的技术方案是：冷轧板热镀锌生产线水冷辊内腔化学镀辊面电镀镍的工艺，包括辊体除油、除锈、清洗、抛光、毛化与去毛刺，其特征在于：依次采用水冷辊内腔化学镀镍磷合金，辊面电镀前活化保护和低应力氨基磺酸镍电解液滚镀镍组合工艺。
1.化学镀镍磷合金工艺
先用纯水循环清洗水冷辊的夹层水道，3～5分钟后弃去纯水，控制化学镀镍磷合金槽pH 4.5～5.0，温度88±2℃，水冷辊转动速度35转/分，将含磷P 6～8％(重量)的化学镀镍磷合金液溶液循环输送到水冷辊的夹层水道内，沉积速度20μm/H，循环1小时30分镍磷合金镀层厚度≥25μm化学镀结束，再用纯水冲洗水冷辊的夹层水道。
所述含磷P 6～8％化学镀镍磷合金液的组分与浓度为：
硫酸镍 NiSO4·7H2O 10～30g/L；
次亚磷酸钠 Na2H2PO2·H2O 36g/L；
醋酸钠 Na2C2H3O2·H20 20g/L；
羟基乙酸钠 Na3C2H3O2 30g/L；
抑制剂铅离子 Pb2+ 1～2mg/L；
或锡离子 Sn2+ 1～5mg/L；
硫脲 C6(NH2)2 3mg/L。
2.镀前辊面活化保护
水冷辊属特大型镀件，镀层要求高、表面处理难，工件吊车吊装和安放费时费力，为提高镀层的结合强度和沉积速度，采用镀前辊面活化保护和低应力氨基磺酸镍电解液滚镀镍工艺。
所述镀前辊面活化保护是水冷辊内腔化学镀镍磷合金后，把水冷辊吊出保温槽外，辊面经酸洗、去离子水洗后，再将保护剂涂刷于辊面，使辊面保持活化状态。所述保护剂的配比组成为：将5g氨基磺酸H2(NH2SO3)2溶解于1000ml水中再加入10ml润湿剂市售MT-100。
3.所述低应力氨基磺酸镍电解液滚镀镍工艺
电镀时，先将化学镀的保温水放空，并清洗干净，再将水冷辊吊入滚镀镍槽内，水平安放于电镀槽外二端传动装置上，辊下端不断送入经过贮液槽恒温45℃的电解液，控制液位在辊直径的三分之二处，处在无油空气压缩机的搅拌下，并连续过滤，使水冷辊以35转/分速度在镀槽内转动三分钟，控制电镀槽内温度45℃，电极面积比SA∶Sk为1∶1，维氏硬度Hv为185，启动整流器，将电流调到140A，维持2分钟；再升到430A，3分钟；最后调到1270A，保持80分钟。此时电流密度4.5A/dm2，沉积速度45μm/H，镀镍层厚度＞25μm。关闭整流器及转动、输、放液系统，结束电镀。
上面所述电解液的配方为：
氨基磺酸镍Ni(NH2SO3)2 450～500g/L；
氯化镍NiCl2·6H2O 4.5g/L；
硼酸H3BO3 37g/L；
去针孔剂乙基己基硫酸钠NaC8H17SO4 0.05～0.1g/L；
走位剂H2(NH2SO3)2 0.15g/L。
4.滚镀硬铬
电镀镍后用纯水喷洒辊面，为使钢板镀锡后不划伤又能传送钢板，消除表面可能存在的微小缺陷，镍层表面需抛光到Ra 0.3左右，再毛化到Ra 1。毛化后的水冷辊放于辊架上，用常规方法除油、清洗后，再用10％(体积)H2SO4溶液活化处理5分钟，水洗后滚镀硬铬，将水冷辊吊入镀铬槽内，槽内镀铬液的组成为：铬酐CrO3 250g/L，铬酐与硫酸的重量比为100∶(1.1～1.2)，三价铬Cr+3 3g/L(加入H2C2O4草酸7.5g/L)，硬铬添加剂市售CR-Light 40ml/L，控制镀铬槽内温度52±1℃保温10分钟，水冷辊转速1转/分，镀铬液液位控制在辊直径三分之二处。将电压阶梯式升压分别调到1.5V，2V，2.5V，各保持3分钟；再将电流调到12000A(电流密度30A/dm2)，保持4小时，断电，放液，去毛刺、出槽、清洗干燥，包装。
本发明的积极效果是：化学镀解决内外辊夹层小(约9mm)难以电镀的难题；低应力镀镍层和辊面保护技术解决了大型电镀件从清洗、活化、电镀全过程中空气氧化影响结合强度的难题。化学镀和电镀镍配方、工艺应用于几何形状复杂的大型电镀件水冷辊，电镀质量可靠，完全满足我国冷轧板镀锌线的生产需求，方法简单，技术先进，可以在一套设备里完成这种大型水冷辊的化学镀镍和电镀镍作业。
具体实施方式
一种冷轧板热镀锌生产线水冷辊内腔化学镀辊面电镀镍的工艺，包括辊体除油、除锈、清洗、抛光、毛化与去毛刺，其特征在于：依次采用水冷辊内腔化学镀镍磷合金，辊面电镀前活化保护和低应力氨基磺酸镍电解液滚镀镍组合工艺。水冷辊内腔先化学镀镍磷合金≥25μm，然后辊面电镀低应力镍层25μm，最后再套镀硬铬50μm的组合电镀技术。
1.水冷辊内腔化学镀镍磷合金
所述化学镀镍磷合金工艺为：先用纯水循环清洗水冷辊的夹层水道，3～5分钟后弃去纯水，加入络合剂柠檬酸、醋酸调节控制化学镀镍磷合金槽pH 4.5～5.0，温度88±2℃，水冷辊转动速度35转/分，将含磷P 6～8％(重量)的化学镀镍磷合金液溶液循环输送到水冷辊的夹层水道内，沉积速度20μm/H，循环1小时30分镍磷合金镀层厚度≥25μm化学镀结束，再用纯水冲洗水冷辊的夹层水道。
所述含P6～8％的化学镀镍磷合金液的组分与浓度为：
硫酸镍 NiSO4·7H2O 10～30g/L；
次亚磷酸钠 Na2H2PO2·H2O 36g/L；
醋酸钠 Na2C2H3O2·H2O 20g/L；
羟基乙酸钠 Na3C2H3O2 30g/L；
抑制剂铅离子 Pb2+ 1～2mg/L；
或锡离子 Sn2+ 1～5mg/L；
硫脲 C6(NH2)2 3mg/L。
化学镀镍磷合金过程中应注意化学分析化学镀液浓度并随时添加药剂，多次使用后，NiSO4·7H2O浓度降到10g/L以下就不能再使用，超过30g/L时不仅沉积速度降低，而且镀层粗糙；加入微量抑制剂铅离子Pb2+[Pb(Ac)2]或锡离子Sn2+(SnSO4)，可提高镀液稳定性，防止镀液自然分解；温度低于60℃沉积速度很慢，甚至不沉积，超过95℃时镍沉积层粗糙，最佳实施温度为88±2℃。
2.辊面电镀前活化保护工艺
水冷辊内腔化学镀镍磷合金后，把水冷辊吊出保温槽外，辊面经酸洗、去离子水洗后，再将保护剂涂刷于辊面，使辊面保持活化状态。
保护剂的配比组成为：将5g氨基磺酸H2(NH2SO3)2溶解于1000ml水中再加入10ml润湿剂市售MT-100。
3.低应力氨基磺酸镍滚镀镍工艺
电镀时，先将化学镀的保温水放空，并清洗干净，再将水冷辊吊入滚镀镍槽内，水平安放于电镀槽外二端传动装置上，辊下端不断送入经过控温45℃的电解液，控制液位在辊直径的三分之二处，无油空气压缩机的搅拌下，连续过滤。使水冷辊以35转/分速度在电镀槽内转动三分钟，控制槽温度为45℃，电流密度4.5A/dm2，电极面积比SA∶Sk为1∶1，启动整流器，将电流调到140A，维持2分钟；再升到430A，3分钟；最后调到1270A，保持80分钟。控制电镀槽的温度和电流密度就可获得需要的厚度，此时沉积速度45μm/H，HV185，镀镍层厚度＞25μm。关闭电源及转动输、放液系统，结束电镀。
输入滚镀镍槽内的电解液的配方为：
氨基磺酸镍Ni(NH2SO3)2 450～500g/L；
氯化镍NiCl2·6H2O 4.5g/L；
硼酸H3BO3 37g/L；
去针孔剂乙基己基硫酸钠NaC8H17SO4 0.05～0.1g/L；
走位剂H2(NH2SO3)2 0.15g/L。
滚镀镍电解液的配方中氨基磺酸镍Ni(NH2SO3)2是主要成分，氯化镍NiCl2·6H2O中Cl-是阳极活化剂，加入NiCl2·6H2O，使阳极活化，同时增加了Ni2+浓度对电沉积有利；硼酸H3BO3是用以稳定和调节pH的缓冲剂；去针孔剂用于消除气体在阴极表面吸附，氨基磺酸镀镍电解液中常用无泡表面活性剂，本发明使用的去针孔剂为乙基己基硫酸钠，其化学式为NaC8H17SO4，走位剂H2(NH2SO3)2是增加导电度的添加剂，能促进Ni2+的运动，增加镀液的稳定性。
4.滚镀硬铬
滚镀镍后纯水喷洒辊面、为使钢板镀锡后不划伤又能传送钢板，镍层表面需抛光到Ra0.3左右，以消除可能存在的微小缺陷，然后再毛化，测Ra＝1为合格。毛化后的水冷辊放于辊架上，用常规方法除油、清洗后，再用10％(体积)硫酸H2SO4溶液活化处理5分钟。
水冷辊经清洗后，吊入镀铬槽内52±1℃保温10分钟，水冷辊转速1转/分，镀铬液液位控制在辊直径三分之二处。镀铬时阶梯式升压，将电压分别调到1.5V、2V、2.5V，各保持3分钟；再将电流调到12000A(电流密度30A/dm2)，保持4小时，关电，放液，去毛刺、出槽、清洗干燥，包装。
镀硬铬电解液的配方为：
铬酐CrO3 250g/L；
铬酐/硫酸CrO3/H2SO4(重量比)100∶(1.1～1.2)；
三价铬Cr+3(加入7.5gH2C2O4草酸) 3g/L；
硬铬添加剂市售CR-Light 40ml/L。
本发明化学镀和电镀组合工艺技术先进、质量可靠，完全可满足几何形状复杂、表面镀层要求高的大型工件水冷辊的生产需要。
Claims (6)
1.冷轧板热镀锌生产线水冷辊内腔化学镀辊面电镀镍的工艺，包括辊体除油、除锈、清洗、抛光、毛化与去毛刺，其特征在于：依次采用水冷辊内腔化学镀镍磷合金，辊面电镀前活化保护和低应力氨基磺酸镍电解液滚镀镍组合工艺。
2.根据权利要求1所述冷轧板热镀锌生产线水冷辊内腔化学镀辊面电镀镍工艺，其特征在于：所述水冷辊内腔化学镀镍磷合金工艺为镀前先用纯水循环清洗水冷辊的夹层水道，3～5分钟后弃去纯水，控制化学镀镍磷合金槽pH 4.5～5.0，温度88±2℃，水冷辊转动速度35转/分，将含磷P 6～8％(重量)的化学镀镍磷合金液循环输送到水冷辊的夹层水道内，循环1小时30分后镀层厚度≥25μm化学镀结束，再用纯水冲洗水冷辊的夹层水道。
3.根据权利要求2所述冷轧板热镀锌生产线水冷辊内腔化学镀辊面电镀镍工艺，其特征在于：所述化学镀镍磷合金液组分与浓度为：
硫酸镍 NiSO4·7H2O 10～30g/L；
次亚磷酸钠 Na2H2PO2·H2O 36g/L；
醋酸钠 Na2C2H3O2·H20 20g/L；
羟基乙酸钠 Na3C2H3O2 30g/L
抑制剂铅离子 Pb2+ 1～2mg/L；
或锡离子 Sn2+ 1～5mg/L；
硫脲 C6(NH2)2 3mg/L。
4.根据权利要求1所述冷轧板热镀锌生产线水冷辊内腔化学镀辊面电镀镍工艺，其特征在于：所述辊面电镀前活化保护工艺为把经内腔化学镀后的水冷辊吊出保温槽外，辊面经酸洗、去离子水洗后，再将保护剂涂刷于辊面，使辊面保持活化状态，所述保护剂的组成为：将5g氨基磺酸H2(NH2SO3)2溶解于1000ml水中再加入10ml润湿剂MT-100。
5.根据权利要求1所述冷轧板热镀锌生产线水冷辊内腔化学镀辊面电镀镍工艺，其特征在于：所述低应力氨基磺酸镍电解液滚镀镍工艺为先将化学镀的保温水放空，并清洗干净，再将水冷辊吊入滚镀镍槽内，水平安放于电镀槽外二端传动装置上，辊下端不断送入控温45℃电解液，控制液位在辊直径的三分之二处，无油空气压缩机的搅拌，连续过滤，使水冷辊以35转/分速度在镀槽内转动三分钟，控制电镀槽内温度45℃，电流密度4.5A/dm2，电极面积比SA∶Sk为1∶1，启动整流器，将电流调到140A，维持2分钟；再升到430A，3分钟；最后调到1270A，保持80分钟，此时镀镍层厚度＞25μm，结束电镀。
6.根据权利要求5所述冷轧板热镀锌生产线水冷辊内腔化学镀辊面电镀镍工艺，其特征在于：所述电解液的组成和配方为：
氨基磺酸镍Ni(NH2SO3)2 450～500g/L；
氯化镍NiCl2·6H2O 4.5g/L；
硼酸H3BO3 37g/L；
去针孔剂乙基己基硫酸钠NaC8H17SO4 0.05～0.1g/L；
走位剂H2(NH2SO3)2 0.15g/L。
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