CN103911637A - 连铸结晶器铜板工作面用Ni-Co-W合金电镀液及其制备方法 - Google Patents

连铸结晶器铜板工作面用Ni-Co-W合金电镀液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种连铸结晶器铜板工作面用Ni-Co-W合金电镀液及其制备方法。该方法按以下步骤进行：第一步：制取基体镀液；第二步：制取钨酸；第三步：混合溶液；制得的电镀液组分为：NiCl28～12g/L，Ni(NH2SO3)2450～550g/L，Co(NH2SO3)225～30g/L，H2WO40.27～1.36g/L，H3BO325～30g/L。优点是该制备方法提高电镀液的电导率，稳定电镀电流，结晶器铜板镀层表面质量良好，提高镀层的硬度和耐磨性，硬度达到HV260以上，上线使用正常，下线检测发现其表面最大磨损只有0.4mm，满足了结晶器最大允许磨损值不大于1mm的要求；降低镀层应力，热稳定性好，延长结晶器铜板的使用寿命。

Description

连铸结晶器铜板工作面用Ni-Co-W合金电镀液及其制备方法
技术领域
本发明属于电镀技术领域，涉及一种用于结晶器铜板电镀Ni-Co-W合金的电镀液，尤其涉及一种用于连铸结晶器铜板工作面的Ni-Co-W合金电镀液的制备方法。
背景技术
结晶器是板坯连铸生产中非常关键的部件，其性能直接影响板坯的表面质量和连铸作业率，连铸机工作要求单次过钢量100～120kt，拉速超过2m/min，为了满足上述要求，对结晶器铜板进行严格的表面处理，提高结晶器铜板的硬度、耐磨性，其中最常用的方法是电镀一层或多层金属镀层。目前表面镀层包括Cr、Ni、Ni-Fe和Ni-Co 等，Cr的缺点是安全厚度受限制，温度升高硬度迅速降低，镀层结合力较差,易剥落；Ni的缺点是硬度低,高温耐磨性较差，镀层应力低；Ni-Fe的缺点是热稳定性能较差，韧性低，高温下易产生热裂纹；Ni-Co的缺点是抗热交变性不高；上述镀层使得结晶器的使用寿命短，连铸作业效率低、成本较高。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种连铸结晶器铜板工作面用Ni-Co-W合金电镀液的制备方法，提高镀层的硬度和耐磨性，降低镀层应力，热稳定性好，保证结晶器铜板的表面质量，延长结晶器铜板的使用寿命。
连铸结晶器铜板工作面用Ni-Co-W合金电镀液的制备方法，按以下步骤进行：
第一步：制取基体镀液
室温下，向耐酸桶中倒入1000mL的去离子水，称取8～12gNiCl2、450～550gNi(NH2SO3)2、25～30gCo(NH2SO3)2和25～30gH3BO3分别溶于去离子水中，搅拌混合均匀，得到基体镀液；
第二步：制取钨酸
选取化学试剂：钨酸钾（K2WO4）、高氯酸（HClO4）、去离子水；仪器设备：电炉、不锈钢耐酸桶、抽滤装置、真空泵、滤纸；
加试剂按以下步骤进行：
① 往不锈钢耐酸桶内加入10L去离子水，放置于电炉上方加热至沸腾；
② 然后加入0.35～1.77g钨酸钾，边加热边搅拌，使其充分溶解，加热至有气泡产生后继续加热10分钟，停止加热；
③ 将混合溶液放置过夜，冷却至室温，冷却时盖上桶盖，防止灰尘落入，造成药剂失效；
④ 取出抽滤装置，连接好布氏漏斗、抽滤瓶和真空泵，往布氏漏斗上装滤纸，滤纸用去离子水润湿；
⑤ 向不锈钢耐酸桶内缓慢加入0.31～1.57g的70%高氯酸溶液，搅拌、反应一段时间后，静置溶液温度至室温，桶内出现分层，上层为钨酸清液，下层为黄白色高氯酸钾沉淀，倒入抽滤装置中进行抽滤，滤出的高氯酸钾沉淀按照相关环保法规妥善处置；
第三步：混合溶液
取步骤2中的滤出清液，室温下将25%氨基磺酸溶液滴加到清液中，调整清液的PH值为3～4后，添加到基体镀液中，搅拌、混合均匀，得到Ni-Co-W合金电镀液。
本发明还提供一种用于连铸结晶器铜板工作面的Ni-Co-W合金电镀液，其组分为：NiCl2 8～12g/L，Ni(NH2SO3)2 450～550g/L，Co(NH2SO3)2 25～30g/L，H2WO4 0.27～1.36g/L，H3BO3 25～30g/L。
与现有技术相比，优点是该制备方法提高电镀液的电导率，稳定电镀电流，结晶器铜板镀层表面质量良好，提高镀层的硬度和耐磨性，硬度达到HV260以上，上线使用正常，下线检测发现其表面最大磨损只有0.4mm，满足了结晶器最大允许磨损值不大于1mm的要求；降低镀层应力，热稳定性好，延长结晶器铜板的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1  连铸结晶器铜板工作面用Ni-Co-W合金电镀液的制备方法，按以下步骤进行：
第一步：制取基体镀液
室温下，向耐酸桶中倒入1000mL去离子水，称取12gNiCl2、550gNi(NH2SO3)2、30gCo(NH2SO3)2和30gH3BO3分别溶于去离子水中，搅拌混合均匀，得到基体镀液；
第二步：制取钨酸
选取化学试剂：钨酸钾（K2WO4）、高氯酸（HClO4）、去离子水；仪器设备：电炉、不锈钢耐酸桶、抽滤装置、真空泵、滤纸；
加试剂按以下步骤进行：
① 往不锈钢耐酸桶内加入10L去离子水，放置于电炉上方加热至沸腾；
② 然后加入0.35g钨酸钾，边加热边搅拌，使其充分溶解，加热至有气泡产生后继续加热10分钟，停止加热；
③ 将混合溶液放置过夜，冷却至室温，冷却时盖上桶盖，防止灰尘落入，造成药剂失效；
④ 取出抽滤装置，连接好布氏漏斗、抽滤瓶和真空泵，往布氏漏斗上装滤纸，滤纸用去离子水润湿；
⑤ 向不锈钢耐酸桶内加入0.31g的70%高氯酸溶液，搅拌、反应一段时间后，静置溶液温度至室温，桶内出现分层，上层为钨酸清液，下层为黄白色高氯酸钾沉淀，倒入抽滤装置中进行抽滤，滤出的高氯酸钾沉淀按照相关环保法规妥善处置；
第三步：混合溶液
取步骤2中的滤出清液，室温下将25%氨基磺酸溶液滴加到清液中，调整清液的PH值为3～4后，添加到基体镀液中，搅拌、混合均匀，得到Ni-Co-W合金电镀液。
一种由上述方法制得的Ni-Co-W合金电镀液，其组分为：NiCl2 12g/L，Ni(NH2SO3)2 550g/L，Co(NH2SO3)2 30g/L，H2WO4 0.27g/L，H3BO3 30g/L。
电镀后的结晶器铜板上线使用正常，结晶器过钢量达到100kt时，下线检测检测其表面最大磨损量，满足了结晶器最大允许磨损值不大于1mm的要求。
制备方法的工艺参数列于表1中，Ni-Co-W合金电镀液的组分列于表2中,电镀板的检验结果列于表3中。
实施例2  同实施例1方法进行处理，制备方法的参数列于表1中，Ni-Co-W合金电镀液的组分列于表2中，检验结果列于表3中。
实施例3  同实施例1方法进行处理，制备方法的参数列于表1中，Ni-Co-W合金电镀液的组分列于表2中，检验结果列于表3中。
表1  实施例制备方法的工艺参数
试剂 实施例1 实施例2 实施例3
K2WO4 g 0.35 1.05 1.77
HClO4 g 0.31 0.93 1.57
NiCl2  g 12 10 8
Ni(NH2SO3)2 g 550 500 450
Co(NH2SO3)2 g 30 27 25
H3BO3 g 30 27 25
表2  Ni-Co-W合金电镀液的组分
试剂 实施例1 实施例2 实施例3
NiCl2 g/L 12 10 8
Ni(NH2SO3)2 g/L 550 500 450
Co(NH2SO3)2 g/L 30 27 25
H2WO4 g/L 0.27 0.81 1.36
H3BO3 g/L 30 27 25
表3  检验结果
  实施例1 实施例2 实施例3
HV 260 285 300
表面最大磨损量mm 0.40 0.38 0.35

Claims (2)

1. 连铸结晶器铜板工作面用Ni-Co-W合金电镀液的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
第一步：制取基体镀液
室温下，向耐酸桶中倒入1000mL的去离子水，称取8～12gNiCl2、450～550gNi(NH2SO3)2、25～30gCo(NH2SO3)2和25～30gH3BO3分别溶于去离子水中，搅拌混合均匀，得到基体镀液；
第二步：制取钨酸
选取化学试剂：钨酸钾（K2WO4）、高氯酸（HClO4）、去离子水；仪器设备：电炉、不锈钢耐酸桶、抽滤装置、真空泵、滤纸；
加试剂按以下步骤进行：
① 往不锈钢耐酸桶内加入10L去离子水，放置于电炉上方加热至沸腾；
② 然后加入0.35～1.77g钨酸钾，边加热边搅拌，使其充分溶解，加热至有气泡产生后继续加热10分钟，停止加热；
③ 将混合溶液放置过夜，冷却至室温，冷却时盖上桶盖，防止灰尘落入，造成药剂失效；
④ 取出抽滤装置，连接好布氏漏斗、抽滤瓶和真空泵，往布氏漏斗上装滤纸，滤纸用去离子水润湿；
⑤ 向不锈钢耐酸桶内缓慢加入0.31～1.57g的70%高氯酸溶液，搅拌、反应一段时间后，静置溶液温度至室温，桶内出现分层，上层为钨酸清液，下层为黄白色高氯酸钾沉淀，倒入抽滤装置中进行抽滤，滤出的高氯酸钾沉淀按照相关环保法规妥善处置；
第三步：混合溶液
取步骤2中的滤出清液，室温下将25%氨基磺酸溶液滴加到清液中，调整清液的PH值为3～4后，添加到基体镀液中，搅拌、混合均匀，得到Ni-Co-W合金电镀液。
2.根据权利要求1所述的连铸结晶器铜板工作面用Ni-Co-W合金电镀液的制备方法，制得的电镀液组分为：NiCl2 8～12g/L，Ni(NH2SO3)2 450～550g/L，Co(NH2SO3)2 25～30g/L，H2WO4 0.27～1.36g/L，H3BO3 25～30g/L。
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