CN117564238B - 一种阳极镍球生产线及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阳极镍球生产线及其工艺，该阳极镍球生产线包括真空炉、中间包、磁场感应装置、牵引装置、收卷装置、镦球机和后处理设备，真空炉将熔炼好的纯镍液通过浇流槽输入到能够稳定纯镍液面的中间包，中间包上方为独立的真空室，中间包底部一侧设置出料门，出料门内设置连铸给料组件和结晶器，出料门内腔也为独立真空室进而真空连铸；结晶器引出的镍杆经过牵引装置拉拽牵引被后方的收卷装置卷收；磁场感应装置能够对镍杆进行晶粒细化；放卷设备将卷收的镍杆输送到镦球机进行镦球成型，后处理设备对电镀用阳极镍球进行表面处理。本发明实现真空连铸，提高镍杆铸造质量，最终生产出较高质量的阳极镍球，还公开了阳极镍球生产工艺。

Description

一种阳极镍球生产线及其工艺

技术领域

本发明涉及阳极电镀镍材料技术领域，尤其涉及一种阳极镍球生产线及其工艺。

背景技术

目前，电镀专用镍有镍板剪切小块镍、羰基镍球、镍扣、镍球等。其中工艺主要为电解方法、羰基法。现有电解态板状电镀专用镍及羰基镍球物理形态不规则、内部组织不够致密，电镀过程溶解不均匀，表面呈海绵蜂窝状，并变脆易折断，产生阳极泥渣多，利用效率低。申请人的在先申请公开号为CN115369270A的发明专利一种电镀阳极镍球的成型方法，采用真空熔炼、水平连铸及液压冷镦的方法将化学成分符合：Ni+Co含量≥99.97%，Co含量﹤0.02%，其他杂质含量≤0.0023%的电镀专用镍板制成电镀阳极镍球。通过该专利方法制得的电镀阳极镍球相对于现有技术中电解法和羰基法制得的阳极材料具有较好的流动性，晶粒大小能够基本保持一致，电镀过程中，随着阳极的溶解，电镀阳极镍球能均匀地下沉溶解，导电性好，电位较低且波动较小，电位稳定性良好，改善了电接触并有较好的电流分布，提高了电镀产品效率及产品质量。然而，该专利申请只是对生产电镀阳极镍球的工艺进行了简要的披露，现实生产中缺少能够实现高质量阳极镍球的规模化生产的生产线。

因此，需要针对上述缺陷开发一种阳极镍球生产线。

发明内容

本发明的目的是提供一种阳极镍球生产线，真空炉连通到中间包，中间包底部设置带有真空锁的出料门，实现真空连铸，提高镍杆铸造质量，最终生产出较高质量的阳极镍球。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种阳极镍球生产线，包括真空炉、中间包、磁场感应装置、牵引装置、收卷装置、镦球机和后处理设备，所述真空炉将熔炼好的纯镍液通过浇流槽输入到能够稳定纯镍液面的所述中间包，所述中间包上方为独立的真空室，所述中间包底部一侧设置出料门，所述出料门内设置连铸给料组件和结晶器，所述出料门内腔也为独立真空室进而保证了真空连铸；所述结晶器引出的镍杆经过所述牵引装置拉拽牵引被后方的所述收卷装置卷收；所述磁场感应装置设置在结晶器外侧且能够对红热镍杆进行晶粒细化；放卷设备将卷收的镍杆输送到所述镦球机进行镦球成型，所述后处理设备对电镀用阳极镍球进行表面处理。

进一步的，所述真空炉的数量为两个，两个所述真空炉通过所述浇流槽连通到所述中间包的坩埚内，所述真空炉容量为所述中间包的一半；所述浇流槽上设置有多个插板阀。

进一步的，所述真空炉的底部设置有氩气吹气机构，所述氩气吹气机构向所述真空炉内腔镍液均匀吹出氩气。

进一步的，所述出料门的数量为两个且对称设置在所述中间包底部外壁上，所述出料门上水平平行排布有三个所述结晶器。

进一步的，所述磁场感应装置包括励磁电源、工作台、支撑板和磁场感应组件，所述磁场感应组件套设在刚成型红热的镍杆上，所述磁场感应组件的数量与所述镍杆一致且一一对应；所述工作台和所述支撑板对所述磁场感应组件进行支撑，所述励磁电源供电给所述磁场感应组件，所述磁场感应组件对所述镍杆的晶粒生长进行磁场扰动。

进一步的，所述磁场感应组件包括固定铁芯、线圈、隔热套组、水套和接线盒，多个所述固定铁芯圆周均布在所述镍杆轴线外围，所述线圈绕制在所述固定铁芯的纵向线槽内；所述隔热套组同轴套设在所述镍杆外且隔离在所述固定铁芯内端面和所述镍杆外壁之间；所述水套套设在所述固定铁芯外壁上并连通循环冷却水源；所述接线盒内设置接线端子排连接所述线圈端头和所述励磁电源。

进一步的，所述隔热套组包括外隔热层和隔热套，所述隔热套采用陶瓷管制作且两端的端盘同轴连接在所述固定铁芯的外壁上，所述外隔热层采用耐高温岩棉包覆在所述隔热套外侧。

进一步的，还包括左气盖和右气盖，所述左气盖密闭连接在所述磁场感应组件的进料端，所述左气盖上设置有引入惰性气体的进气口；所述右气盖密闭连接在所述磁场感应组件的出料端，所述右气盖上设置有导出惰性气体的出气口。

进一步的，所述隔热套的内腔为喇叭口形状，所述隔热套在所述磁场感应组件的进料端直径小于所述磁场感应组件的出料端直径；所述右气盖底部设置有收集磁性料渣的磁吸螺栓，所述磁吸螺栓可拆卸连接在所述右气盖的端壁上。

本发明一种阳极镍球生产工艺，利用上述任一项所述的阳极镍球生产线进行生产，采用真空熔炼和真空水平连铸方法生产纯镍镍杆，对拉拔出来的红热镍杆利用交变磁场进行扰动结晶使得晶粒细化。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明阳极镍球生产线，通过中间包的设置，能够稳定纯镍的液面，保证连续生产，稳定输出镍杆；通过出料门内腔为独立真空室，真正做到真空水平连铸，避免镍杆在初始成型过程中空气混入形成气孔、杂质，降低了冷却结晶过程中的缺陷，保证了镍杆高纯质量。真空炉连通到中间包，中间包底部设置带有真空锁的出料门，实现真空连铸，提高镍杆铸造质量，最终生产出较高质量的阳极镍球。

此外，真空炉内在真空的环境下熔化纯镍原材料，对镍进行吹氩气提纯，氩气将镍液中氧、氮、氢等气体元素和易挥发的低熔点夹杂元素裹挟出来，获得冶金质量优异的镍液。通过在中间包底部外壁上设置两个对称设置的出料门，每个出料门上设置三组出料流，能够提高镍杆的生产效率，合理利用中间包两侧空间，匹配真空炉的产能，保证高效生产。通过增设磁场感应装置，利用所述磁场感应组件对红热的镍杆进行晶粒生长的磁场扰动，能够有效抑制晶粒长大，使得晶粒更细更均匀。采用360度环绕套接方式设置扰动磁场，能够从径向任意角度形成磁场进行扰动，有效避免晶粒成长过程中的自由无规则扩张生长。通过圆周均布的固定铁芯和线圈，通入交变的励磁电源，能够在所述磁场感应组件内腔形成旋转交变的磁场，按照设定频率和强度运行旋转磁场，能够取得最佳晶粒细化效果。通过所述隔热套组和水套的设置，阻隔散失红热镍杆传递的热量，能够降低固定铁芯和线圈的温度，保证其正常工作。通过采用耐高温的陶瓷管制作隔热套，即使和红热的镍杆发生刮蹭接触，其具有较好的耐高温耐磨性能，也不会发生损坏。通过外隔热层的设置，能够保证其隔热效果，避免直接烘烤加热固定铁芯和线圈。通过左气盖和右气盖的设置，在隔热套的内腔中引入惰性气体流，能够降低热对流对外套设的固定铁芯和线圈的加热影响，同时流动风能够加速镍杆的冷却速度细化晶粒，避免表面镍接触空气氧化。通过将隔热套的内腔设置为光滑的喇叭口形状，镍杆上跌落的料渣落入到隔热套内腔底部，受到高频旋转磁场的吸附扰动，不断向大口的出料端滑落，便于被脉冲气体吹落。通过磁吸螺栓的设置，能够定期清理磁性料渣，降低其对高频旋转磁场的干扰。

本发明阳极镍球生产工艺，通过采用真空熔炼和真空水平连铸方法生产纯镍镍杆，形成铸态晶粒度的高品质阳极镍材料。采用交变磁场进行扰动结晶使得晶粒细化，晶粒的均匀细化也强化了电镀应用中的潜在优势，因为细小的晶粒能够提供更多的活性表面积，从而增加电化学反应的效率。此外，均匀的晶粒结构可以促进电解液中溶解物质的均匀传递，这有助于溶解的均匀性和更少的溶解残渣，这对提高电镀效率和降低浪费至关重要。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明阳极镍球生产线俯视布局结构示意图；

图2为本发明的磁场感应组件的主视结构示意图；

图3为本发明的磁场感应组件的主视剖视结构示意图；

图4为图2中A-A部位剖视结构示意图；

图5为进行磁场扰动的镍球剖面低倍放大金相组织图；

图6为未进行磁场扰动的镍球剖面低倍放大金相组织图；

图7为进行磁场扰动的镍球剖面高倍放大金相组织图；

图8为未进行磁场扰动的镍球剖面高倍放大金相组织图。

附图标记说明：1、真空炉；2、中间包；201、出料门；202、结晶器；3、磁场感应装置；301、支撑板；302、固定铁芯；303、线圈；304、外隔热层；305、隔热套；306、水套；3061、水管接头；3062、螺旋隔板；307、左气盖；3071、进气口；308、右气盖；3081、出气口；3082、磁吸螺栓；3083、密封盘根；309、接线盒；4、牵引装置；5、收卷装置；6、镦球机；7、抛光机；8、清洗机。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种阳极镍球生产线及其工艺，真空炉1连通到中间包2，中间包2底部设置带有真空锁的出料门201，实现真空连铸，提高镍杆铸造质量，最终生产出较高质量的阳极镍球。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参考附图，图1为本发明阳极镍球生产线俯视布局结构示意图；图2为本发明的磁场感应组件的主视结构示意图；图3为本发明的磁场感应组件的主视剖视结构示意图；图4为图2中A-A部位剖视结构示意图；图5为进行磁场扰动的镍球剖面低倍放大金相组织图；图6为未进行磁场扰动的镍球剖面低倍放大金相组织图；图7为进行磁场扰动的镍球剖面高倍放大金相组织图；图8为未进行磁场扰动的镍球剖面高倍放大金相组织图。

在一具体实施方式中，如图1所示，一种阳极镍球生产线，包括真空炉1、中间包2、牵引装置4、收卷装置5、镦球机6和后处理设备。真空炉1将熔炼好的纯镍液通过浇流槽输入到能够稳定纯镍液面的中间包2，中间包2坩埚上方为独立的真空室，中间包2底部一侧设置出料门201，出料门201内设置连铸给料组件和结晶器202，所述连铸给料组件将坩埚底部的镍液引出到结晶器202的水冷结晶腔。出料门201内腔也为独立真空室进而保证了真空连铸，配备独立抽真空管线，避免结晶过程中空气混入到镍液中形成气孔。结晶器202引出的镍杆经过牵引装置4拉拽牵引被后方的收卷装置5卷收。磁场感应装置3设置在结晶器202外侧且能够对红热镍杆进行晶粒细化；放卷设备将卷收的镍杆输送到镦球机6进行镦球成型，镦球机6采用液压冷镦成型方式。所述后处理设备对镍球进行表面处理，取得较高的表面光洁度。

具体而言，所述后处理设备包括抛光机7、清洗机8和烘干设备，抛光机7为振动抛光机，清洗机8内加入油污洗涤液到纯水中对镍球进行清洗，最后送入所述烘干设备进行低温热风烘干。

通过中间包2的设置，能够稳定纯镍的液面，保证连续生产，稳定输出镍杆；通过出料门201内腔为独立真空室，真正做到真空水平连铸，避免镍杆在初始成型过程中空气混入形成气孔、杂质，降低了冷却结晶过程中的缺陷，保证了镍杆高纯质量。真空炉1连通到中间包2，中间包2底部设置带有真空锁的出料门201，实现真空连铸，提高镍杆铸造质量，最终生产出较高质量的阳极镍球。

在本发明的一具体实施方式中，如图1所示，真空炉1的数量为两个，两个真空炉1通过浇流槽连通到中间包2的坩埚内，真空炉1容量为中间包2的一半，具体到本实施例，真空炉1容量为1吨，中间包2的容量为2吨。所述浇流槽上设置有四个插板阀，保证了中间包2和真空炉1为独立的真空室。

把1吨重的纯镍原辅材料，从大气环境装入真空环境的1吨真空炉1的坩埚内，在真空的环境下，通过中频感应熔化和精炼，获得冶金质量合格和温度合适的镍熔液。在真空状态下，通过所述浇流槽，浇铸和引导进入2吨中间包2的坩埚内，不断补充水平连铸消耗，保持2吨中间包2内合理的液位高度，从而实现水平连铸的持续作业。

在本发明的一具体实施方式中，真空炉1的底部设置有氩气吹气机构，所述氩气吹气机构包括设置在坩埚底部的耐火砖，所述耐火砖上带有微缝，所述微缝能够透过小分子的氩气而镍液不能向下渗透。耐火砖底部排布有供应氩气的石墨气管，所述石墨气管另一端连通到氩气供应气源，需要控制氩气的气压和供应气流量。所述氩气吹气机构向真空炉1内腔镍液均匀吹出氩气。实际吹气过程，首先需要通过管路向真空炉1上方真空室缓慢充入氩气降低真空度，再从底部的所述氩气吹气机构慢慢吹气，对镍液进行净化。

显而易见的，所述氩气吹气机构也可以采用现有其他金属液体如铜液提纯常用的石墨气管直接曝气方式，即氩气从坩埚顶口下入到金属液中并在坩埚内腔底面的横向设置的石墨气管吹出。这种简单的变形方式也落入本发明的保护范围之中。

真空炉1内在真空的环境下熔化纯镍原材料，对镍进行吹氩气提纯，氩气将镍液中氧、氮、氢等气体元素和易挥发的低熔点夹杂元素裹挟出来，获得冶金质量优异的镍液。

在本发明的一具体实施方式中，如图1所示，出料门201的数量为两个且对称设置在中间包2底部外壁上，出料门201上水平平行排布有三个结晶器202，每个结晶器202输出一根镍杆，即能够同步输出六根镍杆。图1中对另一侧的三根镍杆后续的牵引装置4和收卷装置5等等进行了省略显示，不得视为本申请的缺陷。

通过在中间包2底部外壁上设置两个对称设置的出料门201，每个出料门201上设置三组出料流，能够提高镍杆的生产效率，合理利用中间包2两侧空间，匹配真空炉1的产能，保证高效生产。

在本发明的一具体实施方式中，如图1～4所示，磁场感应装置3包括励磁电源、工作台、支撑板301和磁场感应组件。所述磁场感应组件同轴套设在刚成型红热的镍杆上，所述磁场感应组件的数量与镍杆一致且一一对应。工作台和支撑板301对磁场感应组件进行支撑，所述励磁电源供电给所述磁场感应组件，所述磁场感应组件对镍杆的晶粒生长进行磁场扰动。

镍液低于1452摄氏度后开始逐渐固化，从结晶器202初始拉出的红热的镍杆表面温度在800-950摄氏度之间，表面初步硬化，而镍杆内侧温度较高，液相和固相相间镍逐步结晶，晶粒正处于快速增长期间，此时对晶粒增长进行控制有利于取得较好效果。

通过增设磁场感应装置3，利用所述磁场感应组件对红热的镍杆进行晶粒生长的磁场扰动，能够有效抑制晶粒长大，使得晶粒更细更均匀。磁场对镍杆晶粒成长影响的原理是：根据在强磁场下，晶体生长会受到洛伦兹力的影响而发生改变，从而导致凝固组织的不同形貌和尺寸。采用360度环绕套接方式设置扰动磁场，能够从径向任意角度形成磁场进行扰动，受到洛伦兹力扰动液相能对新生成的枝晶起到一定冲击破碎作用，被击碎的枝晶又提高镍杆中的晶核数，使得晶粒细小化，有效避免晶粒成长过程中的自由无规则扩张生长。

在本发明的一具体实施方式中，如图3和图4所示，所述磁场感应组件包括固定铁芯302、线圈303、隔热套组、水套306和接线盒309，多个固定铁芯302圆周均布在镍杆轴线外围，线圈303绕制在固定铁芯302的纵向线槽内。所述隔热套组同轴套设在镍杆外，所述隔热套组隔离在固定铁芯302内端面和镍杆外壁之间。水套306套设在固定铁芯302外壁上并连通循环冷却水源，固定铁芯302外壁上需要做导热防水涂层，避免漏水。具体而言，水套306内设置有用于导流的螺旋隔板3062，水套306的底部两端分别连通有水管接头3061，水管接头3061连通到循环纯水供应冷水机。接线盒309内设置接线端子排连接线圈303端头和励磁电源。

通过圆周均布的固定铁芯302和线圈303，通入交变的励磁电源，能够在所述磁场感应组件内腔形成旋转交变的磁场，按照设定频率和强度运行旋转磁场，能够取得最佳晶粒细化效果。旋转磁场的强度和频率与镍杆的粗细、温度等因素有关，需要根据实际情况进行调试后确定，通过控制励磁电源的电流大小和交变频率实现对旋转磁场的控制。通过所述隔热套组和水套306的设置，阻隔散失红热镍杆传递的热量，能够降低固定铁芯302和线圈303的温度，保证其正常工作。

具体而言，如图3和图4所示，所述隔热套组包括外隔热层304和隔热套305，隔热套305采用耐高温的陶瓷管制作，且隔热套305两端的端盘同轴连接在固定铁芯302的外壁上，外隔热层304采用耐高温岩棉包覆在隔热套305外侧。

通过采用耐高温的陶瓷管制作隔热套305，即使和红热的镍杆发生刮蹭接触，其具有较好的耐高温耐磨性能，也不会发生损坏。通过外隔热层304的设置，能够保证其隔热效果，避免直接烘烤加热固定铁芯302和线圈303。

在本发明的一具体实施方式中，如图2和图3所示，本发明的所述磁场感应组件还包括左气盖307和右气盖308，左气盖307和右气盖308均采用耐火浇注料模压浇筑成型。左气盖307密闭连接在所述磁场感应组件的进料端，即左气盖307和隔热套305端盘采用卡扣且涂抹耐热胶方式进行固定连接。左气盖307上设置有引入惰性气体的进气口3071。右气盖308密闭连接在所述磁场感应组件的出料端，即右气盖308和隔热套305端盘采用卡扣且涂抹耐热胶方式进行固定连接。右气盖308上设置有导出惰性气体的出气口3081。进气口3071连通到氮气或者氩气气源供应的电磁阀组上。

具体而言，如图3所示，隔热套305的内腔为光滑的喇叭口形状，隔热套305在所述磁场感应组件的进料端直径小于磁场感应组件的出料端直径。右气盖308底部设置有收集磁性料渣的磁吸螺栓3082，磁吸螺栓3082为两段式包括内段和外螺纹螺帽段，内段为带有磁性的磁钢光轴，所述磁钢光轴设在右气盖308内腔底部且能够吸附磁性料渣。所述外螺纹螺帽段直径大于所述磁钢光轴部分且螺纹连接在所述右气盖308底部的螺纹孔中，磁吸螺栓3082可拆卸连接在右气盖308的端壁上。

左气盖307和右气盖308的进料口和出料口处均设置有密封的密封盘根3083，所述密封盘根3083采用石墨毡垫制作，所述石墨毡垫密封必然刮蹭红热镍杆表面，会形成部分料渣在输送过程中跌落到隔热套305的内腔中，这部分料渣快速冷却因为含有镍能够被磁场吸附磁化。在隔热套305内腔中，如果磁性料渣积累较多，会对旋转磁场形成干扰，降低磁场细化晶粒的效果，因此需要定期清理磁性料渣。设定一段无磁场输出间隔时间段，即所述磁场感应组件无磁场输出，此时控制进气口3071输出脉冲惰性气流，将聚集在大口出料端的磁性料渣吹落到右气盖308内腔，并被底部的磁吸螺栓3082吸附住，定期打开磁吸螺栓3082即可进行清理。

通过左气盖307和右气盖308的设置，在隔热套305的内腔中引入惰性气体流，能够降低热对流对外套设的固定铁芯302和线圈303的加热影响，同时流动风能够加速镍杆的冷却速度细化晶粒，避免表面镍接触空气氧化。通过将隔热套305的内腔设置为光滑的喇叭口形状，镍杆上跌落的料渣落入到隔热套305内腔底部，受到高频旋转磁场的吸附扰动，不断向大口的出料端滑落，便于被脉冲气体吹落。通过磁吸螺栓3082的设置，能够定期清理磁性料渣，降低其对高频旋转磁场的干扰。

本发明阳极镍球生产线，通过中间包2的设置，能够稳定纯镍的液面，保证连续生产，稳定输出镍杆；通过出料门201内腔为独立真空室，真正做到真空水平连铸，避免镍杆在初始成型过程中空气混入形成气孔、杂质，降低了冷却结晶过程中的缺陷，保证了镍杆高纯质量。真空炉1连通到中间包2，中间包2底部设置带有真空锁的出料门201，实现真空连铸，提高镍杆铸造质量，最终生产出较高质量的阳极镍球。此外，真空炉1内在真空的环境下熔化纯镍原材料，对镍进行吹氩气提纯，氩气将镍液中氧、氮、氢等气体元素和易挥发的低熔点夹杂元素裹挟出来，获得冶金质量优异的镍液。通过在中间包2底部外壁上设置两个对称设置的出料门201，每个出料门201上设置三组出料流，能够提高镍杆的生产效率，合理利用中间包2两侧空间，匹配真空炉1的产能，保证高效生产。通过增设磁场感应装置3，利用所述磁场感应组件对红热的镍杆进行晶粒生长的磁场扰动，能够有效抑制晶粒长大，使得晶粒更细更均匀。采用360度环绕套接方式设置扰动磁场，能够从径向任意角度形成磁场进行扰动，有效避免晶粒成长过程中的自由无规则扩张生长。通过圆周均布的固定铁芯302和线圈303，通入交变的励磁电源，能够在所述磁场感应组件内腔形成旋转交变的磁场，按照设定频率和强度运行旋转磁场，能够取得最佳晶粒细化效果。通过所述隔热套组和水套306的设置，阻隔散失红热镍杆传递的热量，能够降低固定铁芯302和线圈303的温度，保证其正常工作。通过采用耐高温的陶瓷管制作隔热套305，即使和红热的镍杆发生刮蹭接触，其具有较好的耐高温耐磨性能，也不会发生损坏。通过外隔热层304的设置，能够保证其隔热效果，避免直接烘烤加热固定铁芯302和线圈303。通过左气盖307和右气盖308的设置，在隔热套305的内腔中引入惰性气体流，能够降低热对流对外套设的固定铁芯302和线圈303的加热影响，同时流动风能够加速镍杆的冷却速度细化晶粒，避免表面镍接触空气氧化。通过将隔热套305的内腔设置为光滑的喇叭口形状，镍杆上跌落的料渣落入到隔热套305内腔底部，受到高频旋转磁场的吸附扰动，不断向大口的出料端滑落，便于被脉冲气体吹落。通过磁吸螺栓3082的设置，能够定期清理磁性料渣，降低其对高频旋转磁场的干扰。

本发明还公开了一种阳极镍球生产工艺，利用上述任一项所述的阳极镍球生产线进行生产，采用真空熔炼和真空水平连铸方法生产纯镍镍杆，对拉拔出来的红热镍杆利用交变磁场进行扰动结晶使得晶粒细化。

在本发明的一具体实施方式中，进行交变磁场扰动过程中通入惰性气流进行氧化防护，加速冷却，降低热对流对电磁部件的影响。

本发明阳极镍球生产工艺通过采用真空熔炼和真空水平连铸方法生产纯镍镍杆，形成铸态晶粒度的高品质阳极镍材料。采用交变磁场进行扰动结晶使得晶粒细化，晶粒的均匀细化也强化了电镀应用中的潜在优势，因为细小的晶粒能够提供更多的活性表面积，从而增加电化学反应的效率。此外，均匀的晶粒结构可以促进电解液中溶解物质的均匀传递，这有助于溶解的均匀性和更少的溶解残渣，这对提高电镀效率和降低浪费至关重要。

如图5～8所示，展示了申请人在其他工艺条件相同条件下，采用磁场扰动和未采用磁场扰动两种镍球的金相组织光学显微镜图。在本申请项目中，为了揭示两种镍球的微观结构，首先将镍球线切割成两半。选择的剖面接着经过了精细的打磨和抛光处理，使用2000目砂纸打磨，随后用金刚石抛光剂进行抛光，以获得光滑的表面。最后，剖面被置于由50毫升水、50毫升盐酸和10克硫酸铜配制的腐蚀液中进行腐蚀。此步骤旨在揭示材料的晶界和晶粒尺寸，为微观结构分析提供清晰的图像。图5和图7分别为采用磁场扰动的镍球在低倍和高倍显微镜下的金相组织，采用磁场扰动镍球呈现出均匀细小，直径在20～60μm的晶粒结构。而且晶粒边界清晰且平滑，这是由于引入磁场对晶粒成长期的干预下，避免了晶粒无序任意生长，晶粒细化，晶界更加平滑。晶粒细小、均匀分布表明了较高的材料均匀性，这样的组织结构有利于提高材料的机械性能，例如硬度和强度，以及在电化学应用即电镀中更稳定的行为。图6和图8展示了未采用磁场扰动镍球在低倍和高倍下的金相组织，其中图5与图6放大倍数一致，图7和图8放大倍数一致。与采用磁场扰动的镍球相比，未采用磁场扰动镍球呈现出较大且不是特别规则的晶粒结构。这种不均匀的晶粒分布可能是由于镍杆冷却过程中晶粒自由生长无约束造成的，这可以导致内部应力的增加和晶界的不均匀性。晶界的不规则性和晶粒大小的差异可能会影响材料的机械性能和电化学行为，特别是在需要均匀电镀层的电镀应用中。图6和图8中的晶界也显示出了不同程度的缺陷，这些缺陷区域在腐蚀过程中更容易被侵蚀，导致在溶解过程中局部溶解加快，影响镍球的溶解均匀性和电镀质量。此外，晶粒的大尺寸和不均匀的分布对于电镀过程也是不利的，因为它可能导致电化学反应速率的不均匀，这会影响最终电镀层的质量和均匀性，阳极镍球一侧也会产生更多的不能利用的残渣。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种阳极镍球生产线，其特征在于，包括真空炉（1）、中间包（2）、磁场感应装置（3）、牵引装置（4）、收卷装置（5）、镦球机（6）和后处理设备，所述真空炉（1）将熔炼好的纯镍液通过浇流槽输入到能够稳定纯镍液面的所述中间包（2），所述中间包（2）上方为独立的真空室，所述中间包（2）底部一侧设置出料门（201），所述出料门（201）内设置连铸给料组件和结晶器（202），所述出料门（201）内腔也为独立真空室进而保证了真空连铸；所述结晶器（202）引出的镍杆经过所述牵引装置（4）拉拽牵引被后方的所述收卷装置（5）卷收；所述磁场感应装置（3）设置在所述结晶器（202）外侧且能够对红热镍杆进行晶粒细化；放卷设备将卷收的镍杆输送到所述镦球机（6）进行镦球成型，所述后处理设备对电镀用阳极镍球进行表面处理；

所述磁场感应装置（3）包括励磁电源、工作台、支撑板（301）和磁场感应组件，所述磁场感应组件套设在刚成型红热的镍杆上，所述磁场感应组件的数量与所述镍杆一致且一一对应；所述工作台和所述支撑板（301）对所述磁场感应组件进行支撑，所述励磁电源供电给所述磁场感应组件，所述磁场感应组件对所述镍杆的晶粒生长进行磁场扰动；

所述磁场感应组件包括固定铁芯（302）、线圈（303）、隔热套组、水套（306）和接线盒（309），多个所述固定铁芯（302）圆周均布在所述镍杆轴线外围，所述线圈（303）绕制在所述固定铁芯（302）的纵向线槽内；所述隔热套组同轴套设在所述镍杆外且隔离在所述固定铁芯（302）内端面和所述镍杆外壁之间；所述水套（306）套设在所述固定铁芯（302）外壁上并连通循环冷却水源；所述接线盒（309）内设置接线端子排连接所述线圈（303）端头和所述励磁电源；

所述隔热套组包括外隔热层（304）和隔热套（305），所述隔热套（305）采用陶瓷管制作且两端的端盘同轴连接在所述固定铁芯（302）的外壁上，所述外隔热层（304）采用耐高温岩棉包覆在所述隔热套（305）外侧；

还包括左气盖（307）和右气盖（308），所述左气盖（307）密闭连接在所述磁场感应组件的进料端，所述左气盖（307）上设置有引入惰性气体的进气口（3071）；所述右气盖（308）密闭连接在所述磁场感应组件的出料端，所述右气盖（308）上设置有导出惰性气体的出气口（3081）。

2.根据权利要求1所述的阳极镍球生产线，其特征在于：所述真空炉（1）的数量为两个，两个所述真空炉（1）通过所述浇流槽连通到所述中间包（2）的坩埚内，所述真空炉（1）容量为所述中间包（2）的一半；所述浇流槽上设置有多个插板阀。

3.根据权利要求1所述的阳极镍球生产线，其特征在于：所述真空炉（1）的底部设置有氩气吹气机构，所述氩气吹气机构向所述真空炉（1）内腔镍液均匀吹出氩气。

4.根据权利要求1所述的阳极镍球生产线，其特征在于：所述出料门（201）的数量为两个且对称设置在所述中间包（2）底部外壁上，所述出料门（201）上水平平行排布有三个所述结晶器（202）。

5.根据权利要求1所述的阳极镍球生产线，其特征在于：所述隔热套（305）的内腔为喇叭口形状，所述隔热套（305）在所述磁场感应组件的进料端直径小于所述磁场感应组件的出料端直径；所述右气盖（308）底部设置有收集磁性料渣的磁吸螺栓（3082），所述磁吸螺栓（3082）可拆卸连接在所述右气盖（308）的端壁上。

6.一种阳极镍球生产工艺，利用权利要求1～5任一项所述的阳极镍球生产线进行生产，其特征在于，采用真空熔炼和真空水平连铸方法生产纯镍镍杆，对拉拔出来的红热镍杆利用交变磁场进行扰动结晶使得晶粒细化。