CN105170922A - 一种具有单质镍过渡层的结晶器铜管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有单质镍过渡层的结晶器铜管，所述结晶器为钢连续铸造用结晶器，所述铜管表面依次具有铜镍合金层、单质镍层、镍铬合金层和铬层的镀层结构，上述结构通过如下方法形成：先在铜管内壁上电镀镍层，然后在镀镍层上再电镀铬层，镀过渡层单质镍时，控制镀层厚度为3-4μm，镀铬时控制镀层厚度为30-40μm，其中，镀单质镍时采用的镀液成分为：氨基磺酸镍500-600g/L，硫酸镍25-35g/L，十二烷基硫酸钠55-65g/L；镀铬层的采用的镀液成分为：铬酐140-150g/l、硫酸1.0-1.2g/l、硫酸铬5-7g/l、甲酸3-5g/l、硫酸钠6-8g/l。
Description
技术领域
本发明涉及连续铸造技术领域，尤其涉及一种具有单质镍过渡层的结晶器铜管。
背景技术
结晶器是冶炼厂连铸机的重要组成部分，而结晶器铜管又是结晶器上的重要部件。由于高温钢水直接流经结晶器铜管，为使连铸作业过程稳定，又保障设备及操作人员安全，就要求结晶器铜管具有良好的耐高温、耐磨损和耐腐蚀性能。通过在铜管内壁镀铬生产出具有硬铬镀层的结晶器铜管，因可大大提高结晶器铜管的耐高温、耐磨损和耐腐蚀性能，且生产工艺简单、效率高、成本低，而得到较普遍的应用。但是，内壁镀有硬铬的结晶器铜管，在连铸生产过程中容易发生镀层脱落，从而缩短结晶器铜管的使用寿命。其原因是铜基体与硬铬镀层之间物理性能差别较大，特别是它们的热膨胀系数和硬度差别较大，难以适应连铸生产过程的温度环境变化。
CN1804144A公开了一种具有过渡铬镀层和硬铬镀层的结合晶器铜管，它包括有基体铜管和置于铜管内表面的硬铬镀层，其特征在于在铜管内壁与表面硬铬镀层之间设有过渡铬镀层，该过渡铬镀层的热膨胀系数在1.68×10-5/℃至0.84×10-5/℃之间，硬度在HV450至HV950之间。虽然该专利申请注意了镀层剥落的问题，其也采用了适当的解决方式，即采用镀铬过渡层的方法，但其过渡层依然为铬，其仍然没有从根本上解决铬与铜两种不同的材料差异导致的剥落问题，因此其使用效果仍不是十分理想。
CN1465753A也公开了一种结晶器内表面电镀方法，其采用镍钴合金作为过渡层，虽然也解决了铬和铜的材料性能差异的问题，但由于其采用合金镀层，镀液成分复杂，电镀工艺要求高，且合金镀层的合金成分不温度，不易精确一致性控制，因此也存在镀层不一致，不稳定的缺陷。
现有技术中还有采用镍与其它金属组成合金作为过渡层的报道，但与上述专利类似，均需要配置复杂的合金镀液，电镀工艺控制要求高，且镀层不稳定，不一致。现有技术中尚未见仅采用镍作为过渡层的报道。
发明内容
本发明的目的在于提出一种具有单质镍过渡层的结晶器铜管，该铜管采用镍单质金属作为过渡层，从而使得镀层与基体的结合力良好，从而从根本上解决铬与铜材料差异导致的剥落问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种具有单质镍过渡层的结晶器铜管，所述结晶器为钢连续铸造用结晶器，所述铜管表面依次具有铜镍合金层、单质镍层、镍铬合金层和铬层的镀层结构，上述结构通过如下方法形成：先在铜管内壁上电镀镍层，然后在镀镍层上再电镀铬层，镀过渡层单质镍时，控制镀层厚度约为3-4μm，镀铬时控制镀层厚度约为30-40μm，其中，镀单质镍时采用的镀液成分为：氨基磺酸镍500-600g/L，硫酸镍25-35g/L，十二烷基硫酸钠55-65g/L；镀铬层的采用的镀液成分为：铬酐140-150g/l、硫酸1.0-1.2g/l、硫酸铬5-7g/l、甲酸3-5g/l、硫酸钠6-8g/l。
上述两种镀层可采用如下工艺：
所述电镀镍层的工艺为：pH4-6，镀液温度45-55℃，阴极电流密度4.5-6.5A/dm2，浸镀时间10-20min；所述电镀铬层的工艺为：pH3.5-4，在温度为35-45℃，电流密度为44-48A/dm2，电镀时间30-40min。其余如打磨除锈、清洗等等常规操作同现有技术，在此不再赘述。
由于本发明仅采用单质镍作为过渡层，虽然三者的热膨胀系数仍存在一定差异，但是，由于单质镍并没有与其它元素形成合金，更容易使得电镀后的镍与铜管及后续的铬分别形成合金结合的冶金过渡层，即在铜管和镍之间具有铜镍结合层，而在镍和铬之间具有镍铬结合层，实质上从最里层的铜到最外层的铬具有铜、铜镍合金、镍、镍铬合金、铬五层结构，从而实现热膨胀系数的完美过渡。
本发明配合过渡层单质镍的成分和工艺，对镀铬层的组分和工艺进行了改进，具体组分和工艺如上，采用该组分和工艺使得后续镀铬层与过渡层的单质镍之间形成完好的镍铬合金层，并且镀铬层光滑致密，使结晶器铜管在满足耐高温、耐磨损和耐腐蚀性能要求的同时，有效增强了其抗脱落性能，从而使结晶器铜管的使用寿命显著提高。
本发明的有益效果是：
1.而经实际使用比较，与不采用过渡层或采用铬过渡层或采用镍合金的过渡层制备的结晶器铜管相比较，使用寿命可以延长50%以上。
2.本发明的镍单质过渡层，创造性的采用了有机镍盐氨基磺酸镍和无机镍盐硫酸镍的组合，且确定了二者的配比，有机镍盐的比例要显著高于无机镍盐，实验表明，氨基磺酸镍高于600g/L，或者硫酸镍高于35g/L，将导致过渡层与后续铬层的结合力不佳，而氨基磺酸镍低于500g/L，或者硫酸镍低于25g/L，将导致过渡层与基体的结合效果不好，过渡层不致密。
3.本发明镀液成分简单，特别是过渡层镀液，仅由三种组分组成，因此，配制简单，控制容易，操作方便。与电镀镍合金过渡层的工艺相比，成本降低约40%。
具体实施方式
实施例一
一种具有单质镍过渡层的结晶器铜管，所述结晶器为钢连续铸造用结晶器，所述铜管表面依次具有铜镍合金层、单质镍层、镍铬合金层和铬层的镀层结构，上述结构通过如下方法形成：先在铜管内壁上电镀镍层，然后在镀镍层上再电镀铬层，镀过渡层单质镍时，控制镀层厚度为3μm，镀铬时控制镀层厚度为40μm，其中，镀单质镍时采用的镀液成分为：氨基磺酸镍500g/L，硫酸镍35g/L，十二烷基硫酸钠55g/L；镀铬层的采用的镀液成分为：铬酐140g/l、硫酸1.2g/l、硫酸铬5g/l、甲酸5g/l、硫酸钠6g/l。
实施例二
一种具有单质镍过渡层的结晶器铜管，所述结晶器为钢连续铸造用结晶器，所述铜管表面依次具有铜镍合金层、单质镍层、镍铬合金层和铬层的镀层结构，上述结构通过如下方法形成：先在铜管内壁上电镀镍层，然后在镀镍层上再电镀铬层，镀过渡层单质镍时，控制镀层厚度为4μm，镀铬时控制镀层厚度为30μm，其中，镀单质镍时采用的镀液成分为：氨基磺酸镍600g/L，硫酸镍25g/L，十二烷基硫酸钠65g/L；镀铬层的采用的镀液成分为：铬酐150g/l、硫酸1.0g/l、硫酸铬7g/l、甲酸3g/l、硫酸钠8g/l。
实施例三
一种具有单质镍过渡层的结晶器铜管，所述结晶器为钢连续铸造用结晶器，所述铜管表面依次具有铜镍合金层、单质镍层、镍铬合金层和铬层的镀层结构，上述结构通过如下方法形成：先在铜管内壁上电镀镍层，然后在镀镍层上再电镀铬层，镀过渡层单质镍时，控制镀层厚度为3.5μm，镀铬时控制镀层厚度为35μm，其中，镀单质镍时采用的镀液成分为：氨基磺酸镍550g/L，硫酸镍30g/L，十二烷基硫酸钠60g/L；镀铬层的采用的镀液成分为：铬酐145g/l、硫酸1.1g/l、硫酸铬6g/l、甲酸4g/l、硫酸钠7g/l。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (1)
1.一种具有单质镍过渡层的结晶器铜管，所述结晶器为钢连续铸造用结晶器，其特征在于：所述铜管表面依次具有铜镍合金层、单质镍层、镍铬合金层和铬层的镀层结构，上述结构通过如下方法形成：先在铜管内壁上电镀镍层，然后在镀镍层上再电镀铬层，镀过渡层单质镍时，控制镀层厚度约为3-4μm，镀铬时控制镀层厚度约为30-40μm，其中，镀单质镍时采用的镀液成分为：氨基磺酸镍500-600g/L，硫酸镍25-35g/L，十二烷基硫酸钠55-65g/L；镀铬层的采用的镀液成分为：铬酐140-150g/l、硫酸1.0-1.2g/l、硫酸铬5-7g/l、甲酸3-5g/l、硫酸钠6-8g/l。
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Legal Events
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Inventor after: Qiu Deliang Inventor before: Jiang Shaoqun |
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Effective date of registration: 20171010 Address after: 401320 Chongqing city Banan District Road No. 26 department in Baxian Fortune Tower No. 13-13 Applicant after: Chongqing days Spring Technology Co., Ltd. Address before: 330114 Jiangxi city of Nanchang province Xinjian County Lehua Zhen Ling Bei forest town No. 90 Applicant before: Qiu Deliang |
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Effective date of registration: 20180112 Address after: Chongqing city Banan District 401347 Zhen TA Nan Luo Cun Peng Yang Gang Group No. 41 Patentee after: Li Daibi Address before: 401320 Chongqing city Banan District Road No. 26 department in Baxian Fortune Tower No. 13-13 Patentee before: Chongqing days Spring Technology Co., Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190409 Address after: 225107 Xiuqing Village, Lidian Town, Guangling District, Yangzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Yangzhou Hengrun Ocean Heavy Industry Co., Ltd. Address before: 401347 No. 41, Yang Jia Gang formation, Ta Luo village, Nan Peng Town, Banan District, Chongqing Patentee before: Li Daibi |
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