KR101103844B1 - A plating solution of nickel-cobalt-silicon carbide and a surface treatment method of copper mould for continuous casting of steel using the same - Google Patents

A plating solution of nickel-cobalt-silicon carbide and a surface treatment method of copper mould for continuous casting of steel using the same Download PDF

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Abstract

본 발명은 니켈-코발트-탄화규소 도금액 및 이를 이용한 철강연속주조용 동몰드 표면처리방법에 관한 것으로, 상세하게는 니켈염으로는 설파민산니켈, 코발트염으로는 설파민산코발트, 그리고 강화재로 45 ~ 55 nm의 나노미터 크기의 탄화규소를 포함하는 전해 니켈-코발트-탄화규소(Ni-Co-SiC) 복합도금 도금액 및 이를 이용한 도금 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nickel-cobalt-silicon carbide plating solution and a copper mold surface treatment method for continuous casting of steel using the same. Specifically, nickel sulfamic acid as a nickel salt, sulfamic acid cobalt as a cobalt salt, and 45 to 45 The present invention relates to an electrolytic nickel-cobalt-silicon carbide (Ni-Co-SiC) composite plating solution containing 55 nm nanometer silicon carbide and a plating method using the same.

니켈-코발트-탄화규소(Ni-Co-SiC) 도금액, 복합도금, 분산도금, Cu몰드 표면처리 Nickel-Cobalt-silicon carbide (Ni-Co-SiC) plating solution, composite plating, dispersion plating, Cu mold surface treatment

Description

니켈-코발트-탄화규소 도금액 및 이를 이용한 철강연속주조용 동몰드 표면처리방법{A PLATING SOLUTION OF NICKEL-COBALT-SILICON CARBIDE AND A SURFACE TREATMENT METHOD OF COPPER MOULD FOR CONTINUOUS CASTING OF STEEL USING THE SAME}A-Plating SOLUTION OF NICKEL-COBALT-SILICON CARBIDE AND A SURFACE TREATMENT METHOD OF COPPER MOULD FOR CONTINUOUS CASTING OF STEEL USING THE SAME}

본 발명은 니켈-코발트-탄화규소 도금액 및 이를 이용한 철강연속주조용 동몰드 표면처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구리면 위에 내마모성이 높은 전해 니켈-코발트-탄화규소(Ni-Co-SiC) 복합도금을 위한 도금액에 관한 것이다.The present invention relates to a nickel-cobalt-silicon carbide plating solution and a copper mold surface treatment method for steel continuous casting using the same, and more particularly, electrolytic nickel-cobalt-silicon carbide (Ni-Co-SiC) having high wear resistance on a copper surface. The present invention relates to a plating solution for complex plating.

철강연속주조시에 사용되는 몰드는 일반적으로 동판으로 제조된다. 동판몰드 자체는 강도가 낮기 때문에 용강이 응고되어 이동될 때 용융 철강의 높은 온도 및 마찰로 인하여 표면이 쉽게 마모되고, 이로 인하여 동판몰드의 수명이 길지 못하다는 문제점이 있다. 또한 주조된 제품 표면에는 구리 또는 구리 합금이 융착 혼입됨에 따라 복사열 및 압연 작업 중 제품에 크랙(스타 크랙)을 발생시켜 제품의 품질을 저하시키거나 불량을 발생시킨다는 문제점도 있다.Molds used in continuous casting of steel are generally made of copper plates. Since the copper mold itself has low strength, the surface is easily worn due to the high temperature and friction of the molten steel when the molten steel is solidified and moved, and thus, the life of the copper mold is not long. In addition, as the copper or copper alloy is fused and mixed on the surface of the cast product, cracks (star cracks) are generated in the product during radiant heat and rolling, thereby degrading the quality of the product or causing defects.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 용강과 접촉되는 동판의 표면에 마모가 잘 되지않는 내마모성 재료를 코팅하여 동판몰드의 수명을 향상시키는 방법을 사용 하고 있다. 도금방법은 동판몰드(Cu mold) 위에 Cu mold/Ni/Cr 또는 Ni-P/Co/Cr 순으로 복합층을 도금하는 것이 일반적이다. 이렇게 다층도금을 하는 이유는 밀착력과 내마모성 때문인데, 각 층의 기능은 다음과 같고, Ni-P/Co/Cr 다층피막의 예를 도 1에 도시하였다.In order to solve this problem, a method of improving the life of the copper mold by coating a wear-resistant material that is not abrasion well on the surface of the copper plate in contact with the molten steel. In the plating method, a composite layer is generally plated on a copper mold in the order of Cu mold / Ni / Cr or Ni-P / Co / Cr. The reason for the multi-layer plating is because of the adhesion and wear resistance, the function of each layer is as follows, an example of a Ni-P / Co / Cr multilayer film is shown in FIG.

Ni 또는 Ni-P : Ni과 Ni-P의 열팽창 계수는 구리 또는 구리합금의 열팽창 계수와 비슷하여, 구리 또는 구리합금과 우수한 접착력을 보인다. Ni or Ni-P: The coefficient of thermal expansion of Ni and Ni-P is similar to that of copper or copper alloy, showing good adhesion with copper or copper alloy.

Co : Co의 열팽창 계수는 Ni-P와 Cr의 열팽창 계수의 중간 값을 갖지며, Ni-P와 Cr 모두와 우수한 접착력을 보이게 된다. Co: The coefficient of thermal expansion of Co has an intermediate value between the coefficients of thermal expansion of Ni-P and Cr, and shows excellent adhesion with both Ni-P and Cr.

Cr : Cr은 Ni 및 Ni-P에 비해서 높은 강도와 융점을 갖고 강한 산화층을 형성하는데, 이 산화층이 용강비산(molten steel splash)이 달라붙지 못하게 하는 역할을 하게 된다.Cr: Cr has a higher strength and melting point than Ni and Ni-P, and forms a strong oxide layer, which serves to prevent molten steel splash from sticking.

이러한 도금방법을 사용하면 주조제품의 표면에 구리가 융착되어 발생하는 불량을 억제할 수 있어, 내마모성 및 내구성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 각 층간의 밀착불량으로 박리가 일어나는 경우가 종종 발생하며, 또한 여러 공정을 거쳐야 하므로 작업이 복잡하고 어려우며 수명이 짧다는 문제점이 있다. By using this plating method, defects caused by fusion of copper on the surface of the cast product can be suppressed, thereby improving wear resistance and durability. However, in some cases, peeling occurs due to poor adhesion between the layers, and there is a problem in that the work is complicated, difficult, and short in life because it has to go through several processes.

특히, 내마모성 향상을 위하여 가장 바깥쪽 표면에 형성되는 Cr 도금층으로는 6가 Cr이 사용되는게 일반적인데, 이는 EU에서 정한 6대 유해원소 중 하나이기 때문에, 대체 물질의 개발이 시급하다. In particular, hexavalent Cr is generally used as the Cr plating layer formed on the outermost surface to improve abrasion resistance, which is one of the six harmful elements defined in the EU, and therefore, it is urgent to develop alternative materials.

이와 같은 배경 하에, 본 발명자는 철강연속주조용 동몰드 표면의 내마모성 향상을 위하여, 위에서 언급한 다양한 문제점을 갖고있는 Ni/Cr 및 Ni-P/Co/Cr 다층 합금 도금을 대신할 수 있는 도금액을 연구하던 중, Ni-Co에 45 ~ 55 nm의 나노미터 크기의 SiC를 분산시킨 Ni-Co-SiC 단층 복합도금액을 사용하는 경우, 기존 다층도금 이상의 내마모성을 나타내고 친환경적인 단층복합도금을 얻을 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다. Under this background, the present inventors have developed a plating solution that can replace Ni / Cr and Ni-P / Co / Cr multilayer alloy plating having various problems mentioned above in order to improve wear resistance of the copper mold surface for continuous steel casting. During the research, when using Ni-Co-SiC single layer composite solution in which 45-55 nm nanometer SiC was dispersed in Ni-Co, it is more abrasion resistance than conventional multilayer plating and eco-friendly single layer composite plating can be obtained. Confirmed that the present invention was completed.

본 발명의 목적은, 친환경적인 니켈-코발트-탄화규소 도금액을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide an environmentally friendly nickel-cobalt-silicon carbide plating solution.

본 발명의 또 다른 목적은, 단층의 복합 도금막을 용이하게 형성할 수 있어 다층도금시 발생되는 점착성 불량과 고비용의 문제를 해결할 수 있는 철강 연주용 동몰드 표면 처리방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a copper mold surface treatment method for steel playing, which can easily form a single layer composite plating film and can solve problems of poor adhesion and high cost caused by multilayer plating.

본 발명의 또 다른 목적은, 우수한 내마모성을 갖는 철강 연주용 동몰드를 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide a copper mold for steel playing having excellent wear resistance.

상기 목적을 달성하기 위하여, 하나의 양태로서 본 발명은 니켈염, 코발트염 및 탄화규소를 포함하는 니켈-코발트-탄화규소 도금액에 있어서, 상기 니켈염은 설파민니켈이고, 상기 코발트염은 설파민산코발트이고, 상기 탄화규소는 45 ~ 55 nm의 나노미터 크기의 탄화규소인 것을 특징으로 하는 니켈-코발트-탄화규소 도금액을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a nickel-cobalt-silicon carbide plating solution containing nickel salt, cobalt salt, and silicon carbide, wherein the nickel salt is sulfamine nickel, and the cobalt salt is sulfamic acid. Cobalt, and the silicon carbide provides a nickel-cobalt-silicon carbide plating solution, characterized in that the silicon carbide of the nanometer size of 45 ~ 55 nm.

본 발명에서 사용되는 용어, "도금액"이란 전기 도금시 사용되는 금속 염류의 수용액으로서, 특히 본 발명에서는 철강연속주조용 동몰드의 내마모성 향상을 위하여 상기 동몰드의 표면을 도금하기 위한 도금액을 의미한다. As used herein, the term "plating solution" refers to an aqueous solution of metal salts used in electroplating, and in particular, the present invention refers to a plating solution for plating the surface of the copper mold to improve wear resistance of the copper mold for continuous casting of steel. .

본 발명에서 사용되는 용어, "니켈염"이란 전기 도금시 니켈이 도금되도록 사용하는 물질로서, 니켈은 구리 또는 구리 합금과 우수한 접착력을 보이므로 전체적으로 동몰드 표면에 안정적으로 도금이 형성되도록 하기 위하여 사용된다. 대표적으로 설파민산니켈이 바람직하나, 전기 도금으로 니켈이 도금될 수 있는 물질이라면 이에 제한되지 않는다. 도금액의 안정성 및 니켈 도금의 최대 효율을 위하여 60%-설파민산니켈을 도금액 1ℓ에 대하여 350 내지 550 ml로 사용하는 것이 바람직하다. As used herein, the term "nickel salt" is a material used to plate nickel during electroplating. Nickel is used to stably form a plating on the surface of copper mold because nickel shows excellent adhesion with copper or a copper alloy. do. Representatively, nickel sulfamate is preferable, but is not limited thereto if the material can be plated with nickel by electroplating. For stability of the plating solution and maximum efficiency of nickel plating, it is preferable to use 60% -sulfonic acid nickel at 350 to 550 ml per 1 L of the plating solution.

본 발명에서 사용되는 용어, "코발트염"이란 전기 도금시 코발트가 도금되도록 사용하는 물질로서, 코발트는 니켈과 탄화규소 모두에 우수한 접착력을 보이므로 니켈과 코발트를 물리적으로 결합시키는 목적으로 사용된다. 대표적으로 설파민산코발트가 바람직하나, 전기 도금으로 코발트가 도금될 수 있는 물질이라면 이에 제한되지 않는다. 도금피막에 일정한 양의 코발트 함금량인 40 ~ 50 중량%를 얻기 위하여 60%-설파민산코발트를 도금액 1ℓ에 대하여 60 내지 80 ml로 사용하는 것이 바람직하다. As used herein, the term "cobalt salt" is a material used to plate cobalt during electroplating. Cobalt is used for physically bonding nickel and cobalt because cobalt shows excellent adhesion to both nickel and silicon carbide. Representatively, cobalt sulfamate is preferable, but is not limited thereto as long as it can be plated by electroplating. In order to obtain a constant amount of cobalt content of 40 to 50% by weight in the plating film, it is preferable to use 60% -cobalt 60 to 80 ml per 1 L of the plating solution.

본 발명에서 사용되는 용어, "탄화규소"는 화학식 SiC로 표시되는 물질로서, 도금피막의 내마모성을 얻기 위하여 사용된다. 상기 탄화규소는 종래 사용되던 Cr을 완전히 대체할 수 있는 것으로, 유해원소인 Cr을 사용할 때 보다 내마모성이 우수하고 친환경적이다. 도금피막의 내마모성을 위하여, 45 ~ 55 nm 크기의 탄화규소를 사용하는 것이 바람직하며, 도금피막의 내마모성을 최대화 하기 위하여 도금액 1ℓ에 대하여 5 내지 50 g을 사용하는 것이 바람직하다. The term "silicon carbide" used in the present invention is a material represented by the formula SiC, and is used to obtain wear resistance of the plating film. The silicon carbide can completely replace the conventionally used Cr, it is more wear-resistant and environmentally friendly than when using the harmful element Cr. For abrasion resistance of the plating film, it is preferable to use silicon carbide of 45 to 55 nm size, and to maximize the wear resistance of the plating film, it is preferable to use 5 to 50 g per 1 L of the plating solution.

또한, 본 발명은 상기 도금액 1ℓ에 대하여 pH 조절제인 붕산을 추가로 포함할 수 있다. In addition, the present invention may further include boric acid which is a pH adjusting agent for 1 L of the plating solution.

본 발명에서 사용되는 용어, "pH 조절제"란 도금과정에서의 도금액의 pH 변화를 방지하기 위해 사용되는 물질을 의미한다. 도금은 pH에 의하여 도금의 정도 및 도금층의 두께 등에 영향을 받기 때문에 도금액의 pH 를 조절할 수 있는 물질이 추가되는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서 본 발명의 도금액에는 pH 조절제인 붕산을 첨가하여 도금액의 pH 변화를 방지할 수 있다. 양질의 도금피막을 얻기 위하여 붕산은 도금액 1ℓ에 대하여 20 내지 50 g을 사용하는 것이 바람직하다. As used herein, the term "pH regulator" means a material used to prevent the pH change of the plating liquid during the plating process. Since the plating is affected by the degree of plating and the thickness of the plating layer by the pH, it is preferable to add a material that can control the pH of the plating liquid. From this point of view, the pH of the plating liquid can be prevented by adding boric acid as a pH adjusting agent to the plating liquid of the present invention. In order to obtain a high quality plating film, boric acid is preferably used in an amount of 20 to 50 g per 1 L of the plating solution.

또한, 본 발명은 상기 도금액 1ℓ에 대하여 응력제거제인 할로겐화니켈을 추가로 포함할 수 있다. In addition, the present invention may further include nickel halide as a stress releasing agent for 1 L of the plating solution.

본 발명에서 사용되는 용어, "응력제거제"란 동몰드 상에 도금피막이 형성될 때 발생하는 잔류 응력을 최소화 하기 위하여 사용되는 물질을 의미한다. 잔류 응력이 생길 경우 도금의 밀착불량으로 인하여 박리가 발생되는바, 응력제거제를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서 본 발명의 도금액에는 응력제거제인 할로겐화니켈을 추가로 포함하는 것이 바람직하며, 브롬화니켈 또는 염화니켈을 사용하는 것이 바람직하다. 양질의 도금피막을 얻고 잔류 응력을 최소화 한다는 관점에서, 할로겐화니켈은 도금액 1ℓ에 대하여 1.0 내지 3.0 g을 사용하는 것이 바람직하다. As used herein, the term "stress remover" refers to a material used to minimize the residual stress generated when the plating film is formed on the copper mold. When residual stress occurs, peeling occurs due to poor adhesion of the plating, and it is preferable to further include a stress remover. From this point of view, the plating liquid of the present invention preferably further includes nickel halide, which is a stress releasing agent, preferably nickel bromide or nickel chloride. From the viewpoint of obtaining a high quality plating film and minimizing the residual stress, it is preferable to use 1.0 to 3.0 g of nickel halide per 1 L of the plating liquid.

또한, 본 발명은 상기 도금액 1ℓ에 대하여 음이온 계면활성제와 황계 계면활성제를 추가로 포함할 수 있다. In addition, the present invention may further include an anionic surfactant and sulfur-based surfactant with respect to 1L of the plating solution.

본 발명에서 사용되는 용어, "음이온 계면활성제" 및 "황계 계면활성제"란 물에 용해되고 해리하여 생기는 이온에 의하여 계면 활성 작용을 나타내는 물질을 의미한다. 상기 계면활성제가 추가되면 도금되는 금속의 표면에 존재하는 도금을 방해하는 물질을 제거하여 양질의 도금층을 얻을 수 있고, 도금 피막에 생성되는 피트를 방지하고 고광택 및 높은 조도를 얻을 수 있다. 이러한 관점에서 음이온 계면활성제와 황계 계면활성제는 도금액 1ℓ에 대하여 0.1 내지 1 g이 추가되는 것이 바람직하다. As used herein, the terms "anionic surfactant" and "sulfur-based surfactant" refer to a substance exhibiting surfactant action by ions dissolved and dissociated in water. When the surfactant is added, it is possible to obtain a high quality plating layer by removing a substance that interferes with the plating existing on the surface of the metal to be plated, to prevent pits generated in the plating film, and to obtain high gloss and high roughness. In view of this, it is preferable that 0.1 to 1 g of the anionic surfactant and the sulfur-based surfactant are added to 1 L of the plating solution.

또 다른 양태로서 본 발명은, 본 발명에 따른 니켈-코발트-탄화규소 도금액을 사용하여 동몰드를 도금하는 단계를 포함하는 철강 연주용 동몰드 표면 처리방법을 제공한다. 본 발명에 따른 도금액을 사용할 수 있는 방법이라면 어떠한 도금방법이라도 제한되지 않으며, 바람직하게는 니켈 내지 백금 양극을 사용하고, 1.0 ~ 5.0 A/dm2의 전류밀도를 가하여 진행하는 것이 바람직하다. In still another aspect, the present invention provides a copper mold surface treatment method for steel playing, comprising the step of plating a copper mold using the nickel-cobalt-silicon carbide plating solution according to the present invention. Any plating method is not limited as long as the plating solution according to the present invention can be used. Preferably, nickel to platinum anodes are used, and it is preferable to proceed by adding a current density of 1.0 to 5.0 A / dm 2 .

도금의 효율을 고려하여, 상기 방법은 4.0 내지 5.0의 pH 범위 및 45 내지 55℃의 온도범위에서 수행되는 것이 바람직하다. In consideration of the efficiency of the plating, the method is preferably carried out at a pH range of 4.0 to 5.0 and a temperature range of 45 to 55 ℃.

또 다른 양태로서 본 발명은, 본 발명에 따른 니켈-코발트-탄화규소 도금액 에 의하여 도금된 철강 연주용 동몰드를 제공한다. 제조되는 철강 연속주조용 동몰드는 본 발명에 따른 도금액에 의하여 도금되는 것이라면, 크기나 형태 등에 제한되지 않는다. In still another aspect, the present invention provides a copper casting copper mold plated with a nickel-cobalt-silicon carbide plating solution according to the present invention. The copper mold for continuous casting produced is not limited in size, shape, etc., as long as it is plated by the plating solution according to the present invention.

본 발명에 따른 니켈-코발트-탄화규소 도금액은, 종래 내마모성을 위하여 사용되는 Cr을 전혀 사용하지 않으면서도 그보다 우수한 내마모성을 가지는 도금층을 형성할 수 있다. 이로 인하여 다음과 같은 특징을 가진다. The nickel-cobalt-silicon carbide plating solution according to the present invention can form a plating layer having better wear resistance without using Cr which is conventionally used for wear resistance. This has the following characteristics.

첫째, 종래의 도금방법은 Ni/6가Cr 또는 Ni-P/Co/6가Cr으로 구성된 다층 도금막을 사용하기 때문에 각 층간의 접착력 불량과 다수의 공정에 따른 부가공정(복잡한 기계 가공 작업 및 세정작업)이 반드시 필요했으며, 이에 따른 비용증가 및 층간 접착력 불량이 상존했다. 그러나 본 발명에 따른 니켈-코발트-탄화규소 도금액은 다층의 도금막을 복합도금막의 단층으로 대체하기 때문에 이러한 기존방법의 비용증가 및 층간 접착력 불량의 문제점을 극복할 수 있다는 장점이 있다. First, since the conventional plating method uses a multi-layer plating film composed of Ni / hexavalent Cr or Ni-P / Co / hexavalent Cr, poor adhesion between each layer and additional processes due to multiple processes (complex machining and cleaning) Work) was necessary, resulting in increased costs and poor interlayer adhesion. However, since the nickel-cobalt-silicon carbide plating solution according to the present invention replaces the multilayer plating film with a single layer of the composite plating film, there is an advantage of overcoming the problems of increased cost and poor adhesion between the conventional methods.

둘째, 종래 내마모성을 위하여 사용되던 Cr을 사용하는 대신에 SiC를 사용하여, 고강도 세라믹 강화상을 분산시킨 복합피막을 형성함으로서, 기존 표면처리에 비하여 높은 내마모성을 나타낸다. 이로 인하여 철강연속주조용 동몰드의 내마모성이 증가되므로, 수명이 증가하게 되어 철강연속주조의 공정 효율을 향상시킬 수 있다. Second, instead of using Cr, which is conventionally used for abrasion resistance, SiC is used to form a composite film in which a high-strength ceramic reinforcement phase is dispersed, thereby exhibiting higher wear resistance than conventional surface treatments. As a result, since the wear resistance of the copper mold for continuous steel casting is increased, the service life is increased, thereby improving the process efficiency of the continuous steel casting.

셋째, EU에서 정한 6대 유해원소 중 하나인 6가 크롬을 단층 복합피막으로 대체함으로써, 친환경적 공정이라는 장점이 있다. 도금공정은 다양한 화학물질이 사용되는 공정으로, 작업시 인체에 해로울 뿐만 아니라, 도금을 마친 뒤의 폐기물질을 처리하는 과정에서 환경오염을 유발하게 되는데, 종래 사용되는 Cr을 전혀 사용하지 않기 때문에, 환경적인 측면에서 유리하다. Third, by replacing hexavalent chromium, one of the six hazardous elements set by the EU, with a monolayer composite film, it has the advantage of being an environmentally friendly process. Plating process is a process that uses a variety of chemicals, not only harmful to the human body during work, but also causes environmental pollution in the process of treating the waste material after plating, because it does not use any conventionally used Cr, It is advantageous from an environmental point of view.

본 발명에 따른 니켈-코발트-탄화규소 도금액은, 단층의 복합 도금막을 형성할 수 있어 다층 도금시 발생되는 점착력 불량과 복잡한 공정에 따른 비용증가 문제를 해결할 수 있으며, SiC를 사용하여 고강도 세라믹 강화상을 분산시킨 복합도금막을 형성함으로서 우수한 내마모성을 나타내며, 친환경적인 공정에 유용하게 사용될 수 있다. The nickel-cobalt-silicon carbide plating solution according to the present invention can form a single layer composite plating film, which can solve the problem of poor adhesion due to multilayer plating and cost increase due to a complicated process. By forming a composite plating film dispersed therein exhibits excellent wear resistance, it can be usefully used in an environmentally friendly process.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are merely provided to more easily understand the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the examples.

실시예 : 본 발명에 따른 니켈-코발트-탄화규소 도금액의 제조EXAMPLES Preparation of Nickel-Cobalt-Silicon Carbide Plating Solution According to the Present Invention

본 발명에 따른 니켈-코발트-탄화규소 복합도금액은 도금액 1ℓ에 대하여, 니켈염으로 60%-설파민산니켈 수용액을 500 ml, 60%-설파민산코발트 수용액을 80 ml, 강화상으로 45~55 nm 크기의 탄화규소 5 g를 혼합하여 제조하였다. The nickel-cobalt-silicon carbide composite plating solution according to the present invention is 500 ml of 60% -nickel sulfamate aqueous solution with nickel salt, 80 ml of 60% -cobalt sulfamate aqueous solution with nickel salt and 45-55 with respect to 1 L of the plating solution. It was prepared by mixing 5 g of silicon carbide of nm size.

추가로, 도금액 1ℓ에 대하여, 도금 중 pH 변화를 방지하기 위하여 붕산을 20 g를 사용하였으며, 도금 피막의 잔류응력을 제거하기 위하여 응력제거제로 할로겐화니켈(NiCl2, NiBr2 등)을 1.0 내지 3.0g 첨가하였다. 또한 도금 피막의 생성되는 피트를 방지하고 고광택 및 높은 조도를 얻기 위하여 음이온 계면활성제인 황산도데실나트륨(Sodium Lauryl Sulfate)와 황계 계면활성제인 사카린(Saccharin)을 각각 0.5 g 과 1 g을 첨가하였다. In addition, 20 g of boric acid was used for 1 L of the plating solution to prevent pH change during plating, and nickel halide (NiCl 2 , NiBr 2, etc.) was used as a stress remover to remove residual stress of the plating film. g was added. In addition, 0.5 g and 1 g of an anionic surfactant, sodium lauryl sulfate, and a sulfur-based surfactant, saccharin, were added to prevent pit from being formed and to obtain high gloss and high roughness.

도금액의 온도는 55℃로 조절하였으며, 도금액의 pH는 5.0으로 일정하게 유지시켰다. The temperature of the plating liquid was adjusted to 55 ° C, and the pH of the plating liquid was kept constant at 5.0.

비교예 : 종래 도금액의 제조Comparative Example: Preparation of Conventional Plating Solution

1. 비교예 11. Comparative Example 1

Ni-Co 만으로 이루어진 합금도금 피막을 얻기 위하여, 하기 조성의 도금액을 제조하였다. In order to obtain an alloy plating film composed of Ni-Co only, a plating solution of the following composition was prepared.

니켈-코발트-탄화규소 복합도금액은 도금액 1ℓ에 대하여, 니켈염으로 60%-설파민산니켈 수용액을 500 ml, 60%-설파민산코발트 수용액을 80 ml를 혼합하여 제조하였다. The nickel-cobalt-silicon carbide composite plating solution was prepared by mixing 500 ml of 60% -nickel sulfamate aqueous solution and 80 ml of 60% -cobalt sulfonic acid aqueous solution with a nickel salt with respect to 1 L of the plating solution.

추가로, 도금액 1ℓ에 대하여, 도금 중 pH 변화를 방지하기 위하여 붕산을 20 g를 사용하였으며, 도금 피막의 잔류응력을 제거하기 위하여 응력제거제로 할로겐화니켈(NiCl2, NiBr2 등)을 1.0 내지 3.0g 첨가하였다. 또한 도금 피막의 생성되는 피트를 방지하고 고광택 및 높은 조도를 얻기 위하여 음이온 계면활성제인 황산도데실나트륨(Sodium Lauryl Sulfate)와 황계 계면활성제인 사카린(Saccharin)을 각각 0.5 g 과 1 g을 첨가하였다. In addition, 20 g of boric acid was used for 1 L of the plating solution to prevent pH change during plating, and nickel halide (NiCl 2 , NiBr 2, etc.) was used as a stress remover to remove residual stress of the plating film. g was added. In addition, 0.5 g and 1 g of an anionic surfactant, sodium lauryl sulfate, and a sulfur-based surfactant, saccharin, were added to prevent pit from being formed and to obtain high gloss and high roughness.

도금액의 온도는 55℃로 조절하였으며, 도금액의 pH는 5.0으로 일정하게 유지시켰다. The temperature of the plating liquid was adjusted to 55 ° C, and the pH of the plating liquid was kept constant at 5.0.

2. 비교예 22. Comparative Example 2

Ni-P/Co/Cr 으로 이루어진 합금도금 피막을 얻기 위하여, Cr 도금피막이 형성할 수 있는, Cr 도금피막용 도금액((주)풍산)을 비교예 2로 하였다. In order to obtain the alloy plating film which consists of Ni-P / Co / Cr, the plating liquid for Cr plating film (Pungsan Co., Ltd.) which the Cr plating film can form was made into the comparative example 2. As shown in FIG.

실험예 1 : 도금 성능의 비교Experimental Example 1 Comparison of Plating Performance

1. 도금1. Plating

본 발명에 따른 도금액인 실시예를 이용한 도금피막과, 종래 사용된 도금액인 비교예 1 및 2를 이용하여 얻은 도금 피막의 성능을 비교하기 위하여 하기와 같은 실험을 실시하였다. In order to compare the performance of the plating film using the embodiment of the plating solution according to the present invention and the plating film obtained using Comparative Examples 1 and 2, which are conventionally used plating solutions, the following experiment was carried out.

실시예와 비교예의 도금액을 이용하여 하기와 같은 방법으로 도금을 실시하였다. 실시예 및 비교예 1은 구리표면에 도금하였으며, 비교예 2는 Ni-P/Co가 도금된 구리표면에 도금을 실시하였다. Plating was performed by the following method using the plating solutions of Examples and Comparative Examples. Example and Comparative Example 1 were plated on the copper surface, Comparative Example 2 was plated on the copper surface plated Ni-P / Co.

1. 산탈지 : 40 ~ 50℃, 3 ~ 5 분1. Degreasing: 40 ~ 50 ℃, 3 ~ 5 minutes

2. 소프트 에칭 : 20 ~ 30℃, 1 ~ 2 분2. Soft etching: 20 ~ 30 ℃, 1 ~ 2 minutes

3. 산탈지 : 25 ~ 35℃, 1 ~ 3 분3. Degreasing: 25 ~ 35 ℃, 1 ~ 3 minutes

4. 실시예, 비교예 1 및 2의 도금액으로 도금4. Plating with the plating solutions of Examples, Comparative Examples 1 and 2

각 공정 사이에 순수로 두 번의 세정 공정을 거쳐 전 단계에서 표면에 묻은 불순물을 제거하였으며, 양극으로는 니켈 내지 백금 양극을 사용하였고, 전류밀도는 1.0 내지 5.0A/dm2 로 일정하게 유지하였다.In each step, pure water was removed through two cleaning processes to remove impurities on the surface. Nickel to platinum anodes were used as anodes, and current density was maintained at 1.0 to 5.0 A / dm 2 .

2. 도금성능의 비교2. Comparison of plating performance

상기 도금 공정에 의해 수득한 도금피막에 대하여 도금성능을 하기와 같이 비교하였다. The plating performance of the plating film obtained by the plating process was compared as follows.

도금속도는 피막형성 속도로 측정하였다. 또한, 피막의 내마모성을 측정하고자, Taber Abrasion 시험기로 숫돌을 이용하여 1 kg의 하중을 가해 50,000 번 회전하여 마모시험을 수행하였으며 실험 후 마모율은 마모전과 후 의 무게변화로 관찰하였다. Plating rate was measured by the film formation rate. In addition, in order to measure the wear resistance of the film, abrasion test was performed by rotating the battery 50,000 times with a load of 1 kg using a grindstone with a Taber Abrasion tester.

이의 도금성능의 비교 경과는 하기 표 1과 같으며, 도 2에 이를 도식화하였 다. The comparison of the plating performance thereof is shown in Table 1 below, which is shown in FIG.

도금액Plating amount 도금속도(㎛/h)Plating speed (㎛ / h) 내마모량 @50k @1kg (mg)Abrasion Resistance @ 50k @ 1kg (mg) 실시예Example 5050 3232 비교예 1Comparative Example 1 4040 120120 비교예 2Comparative Example 2 44 103103

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예는 종래 사용되는 도금액에 비하여, 도금속도가 우수하고, 특히 내마모량이 우수한 것을 알 수 있다. As shown in Table 1, it can be seen that the embodiment according to the present invention has superior plating speed, and in particular, abrasion resistance, as compared with a conventionally used plating solution.

실험예 2 : 도금 표면의 관찰Experimental Example 2 Observation of the Plating Surface

본 발명에 따라 도금된 Ni-Co-SiC 피막의 형상을 FE-SEM을 이용하여 ×1,000배 확대하여 관찰하였으며, 이를 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타나듯이, 고강도의 탄화규소 분말이 시편전체에 걸쳐 고르게 분포하고 있으며, 그 결과 높은 내마모성을 나타냄을 알 수 있다. The shape of the Ni-Co-SiC film plated according to the present invention was observed by magnification × 1,000 times using FE-SEM, which is shown in FIG. 3. As shown in FIG. 3, the high-strength silicon carbide powder is evenly distributed throughout the specimen, and as a result, it can be seen that it shows high wear resistance.

도 1은 종래 사용되는 다층 피막의 예로, Ni-P/Co/Cr 피막의 단면과 각 층의 선팽창계수 및 열전달계수 등의 특성을 나타낸 도이다. 1 is an example of a conventional multilayer coating, which is a diagram showing the cross-section of a Ni-P / Co / Cr coating, and the characteristics such as the coefficient of linear expansion and the heat transfer coefficient of each layer.

도 2는 본 발명의 일구현에 따른 실시예, 비교예 1 및 비교예 2의 도금액에 의하여 제조된 도금피막에의 내마모량을 비교한 도면이다.2 is a view comparing the wear resistance of the plating film prepared by the plating solution of Example, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일구현예에 따른 니켈-코발트-탄화규소 도금액을 사용하여 구리 소지위에 도금된 복합도금 피막을 FE-SEM을 이용하여 ×1,000배로 관찰한 도면이다.FIG. 3 is a view of a composite plating film plated on a copper base using a nickel-cobalt-silicon carbide plating solution according to one embodiment of the present invention at 1000 × times using FE-SEM.

Claims (9)

니켈염, 코발트염 및 탄화규소를 포함하는 니켈-코발트-탄화규소 도금액에 있어서, 상기 니켈염은 설파민니켈이고, 상기 코발트염은 설파민산코발트이고, 상기 탄화규소는 45 ~ 55 nm의 나노미터 크기의 탄화규소인 것을 특징으로 하는 니켈-코발트-탄화규소 도금액.In a nickel-cobalt-silicon carbide plating solution containing nickel salt, cobalt salt, and silicon carbide, the nickel salt is sulfamine nickel, the cobalt salt is cobalt sulfamate, and the silicon carbide is 45-55 nm nanometer. A nickel-cobalt-silicon carbide plating solution characterized by being silicon carbide of size. 제1항에 있어서, 상기 도금액 1ℓ에 대하여 60%-설파민산니켈 350 내지 550 ml, 60%-설파민산코발트 60 내지 80 ml, 및 45 ~ 55 nm의 나노미터 크기의 탄화규소가 5 내지 50 g을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 니켈-코발트-탄화규소 도금액.The method according to claim 1, wherein 60 to 50 ml of 60% nickel sulfamate, 60 to 80 ml of 60% cobalt sulfamate, and 5 to 50 g of silicon carbide having a nanometer size of 45 to 55 nm are used per 1 L of the plating solution. Electrolytic nickel-cobalt-silicon carbide plating solution comprising a. 제1항에 있어서, 상기 도금액 1ℓ에 대하여 pH 조절제인 붕산을 20 내지 50 g을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈-코발트-탄화규소 도금액.The nickel-cobalt-silicon carbide plating solution according to claim 1, further comprising 20 to 50 g of boric acid, which is a pH regulator, per 1 L of the plating solution. 제1항에 있어서, 상기 도금액 1ℓ에 대하여 응력제거제인 할로겐화니켈을 1.0 내지 3.0 g을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈-코발트-탄화규소 도금 액.The nickel-cobalt-silicon carbide plating liquid according to claim 1, further comprising 1.0 to 3.0 g of nickel halide as a stress releasing agent with respect to 1 L of the plating solution. 제4항에 있어서, 상기 할로겐화니켈은 NiCl2 또는 NiBr2인 것을 특징으로 하는 니켈-코발트-탄화규소 도금액.The nickel-cobalt-silicon carbide plating solution according to claim 4, wherein the nickel halide is NiCl 2 or NiBr 2 . 제1항에 있어서, 상기 도금액 1ℓ에 대하여 음이온 계면활성제와 황계 계면활성제를 각각 0.1~1.0 g 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈-코발트-탄화규소 도금액.The nickel-cobalt-silicon carbide plating solution according to claim 1, further comprising 0.1-1.0 g of anionic surfactant and sulfur-based surfactant, respectively, per 1 L of the plating solution. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 니켈-코발트-탄화규소 도금액을 사용하여 동몰드를 도금하는 단계를 포함하는 철강 연주용 동몰드 표면 처리방법.A copper mold surface treatment method for steel playing comprising the step of plating a copper mold using the nickel-cobalt-silicon carbide plating liquid according to any one of claims 1 to 6. 제7항에 있어서, 상기 방법은 4.0 내지 5.0의 pH 범위 및 45 내지 55℃의 온도범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 철강 연주용 동몰드 표면 처리방법.The method of claim 7, wherein the method is performed at a pH range of 4.0 to 5.0 and a temperature range of 45 to 55 ° C. 9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 니켈-코발트-탄화규소 도금액에 의하여 도금된 철강 연주용 동몰드.The copper casting copper mold plated with the nickel-cobalt-silicon carbide plating solution according to any one of claims 1 to 6.
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