CN103567404A - 一种用于结晶器的复合镀层材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于结晶器的复合镀层材料及制备方法，为镍基复合镀层材料或者镍合金基复合镀层材料，复合镀层材料是由基质金属及大量弥散分布于基质金属中的、对基质金属起强化或者减磨作用的微粒或者纤维构成；所述镍基复合镀层的基质金属是金属镍，所述镍合金基复合镀层的基质金属是镍基合金。

Description

一种用于结晶器的复合镀层材料及制备方法

技术领域

本发明属于表面处理技术领域，具体是指一种用于冶金连铸机结晶器的复合镀层材料及制备方法。

背景技术

冶金连铸机结晶器在冶金行业有着广泛的应用。目前，冶金连铸机结晶器普遍采用铜合金制造，以保证结晶器具有很好的导热性能。有鉴于冶金连铸机结晶器所处的高温、磨损的工况特点，要求冶金连铸机结晶器具有优异的高温耐磨性能。为此，人们通过在铜合金冶金连铸机结晶器表面电镀各种类型的金属镀层来提高冶金连铸机结晶器的使用寿命。目前，应用于冶金连铸机结晶器的镀层包括铬镀层、镍镀层、镍-铁合金镀层、镍-钴合金镀层、镍/铬镀层、镍/镍-铁镀层，等等。但这类镀层仍存在耐磨性差，寿命低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于冶金连铸机结晶器的复合镀层材料。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于结晶器的复合镀层材料，为镍基复合镀层材料或者镍合金基复合镀层材料，复合镀层材料是由基质金属及大量弥散分布于基质金属中的、对基质金属起强化或者减磨作用的微粒或者纤维构成；

所述镍基复合镀层的基质金属是金属镍，复合镀层中金属镍的体积百分含量在85～99％的范围；

所述镍合金基复合镀层的基质金属是镍基合金，镍基合金的体积百分含量在85～99％的范围，镍基合金是二元镍基合金，三元镍基合金和四元镍基合金。

所述

二元镍基合金，三元镍基合金和四元镍基合金的体积百分含量的比为1：1：2.5。

镍基复合镀层以及镍合金基复合镀层中大量弥散分布于基质金属中的微粒或者纤维的种类至少是二种以上。

微粒或者纤维的形状是不规则的任意形状。

微粒或者纤维的尺寸是是纳米级大小。

微粒或者纤维的成分是有机物或者是无机物。

复合镀层中微粒或者纤维的体积百分含量在35-45％的范围。

其制造方法，采用直流复合电镀或者脉冲复合电镀，是镍基复合镀层的制造过程，包括以下步骤：

配制镍基复合镀液：

镍盐                                         350～450g/L

不溶性微粒或者纤维                           200～300g/L

添加剂                                       100～150g/L

在20～80℃的温度范围内对配制好的复合镀液进行充分搅拌；

将经过除油、除氧化层、清洗等前处理的冶金连铸机结晶器放入镀槽中，将结晶器与电镀用电源连接；

打开电镀电源，在冶金连铸机结晶器表面直流电镀或者脉冲电镀镍基复合镀层或者镍合金基复合镀层。

本发明的有益效果是：

本发明的技术方案，具有优异的高温耐磨性能以及抗高温氧化性能，镀层硬度在350～1500Hv。

具体实施方式

一种用于结晶器的复合镀层材料，为镍基复合镀层材料或者镍合金基复合镀层材料，复合镀层材料是由基质金属及大量弥散分布于基质金属中的、对基质金属起强化或者减磨作用的微粒或者纤维构成；

所述镍基复合镀层的基质金属是金属镍，复合镀层中金属镍的体积百分含量在85～99％的范围；

所述镍合金基复合镀层的基质金属是镍基合金，镍基合金的体积百分含量在85～99％的范围，镍基合金是二元镍基合金，三元镍基合金和四元镍基合金。

所述二元镍基合金，三元镍基合金和四元镍基合金的体积百分含量的比为1：1：2.5。

镍基复合镀层以及镍合金基复合镀层中大量弥散分布于基质金属中的微粒或者纤维的种类至少是二种以上。

微粒或者纤维的形状是不规则的任意形状。

微粒或者纤维的尺寸是是纳米级大小。

微粒或者纤维的成分是有机物或者是无机物。

复合镀层中微粒或者纤维的体积百分含量在35-45％的范围。

有机物微粒或者纤维如甲基丙烯酸脂、聚酰胺类聚合物、氟类聚合物、聚苯乙烯、聚苯醚、聚苯撑、聚苯硫醚、聚丙烯晴等高分子微粒或纤维等等。无机物微粒或者纤维如Al2O3、TiO2、BeO、MgO、CaO、ZrO2、ThO2、UO2、SiO2、La2O3、稀土氧化物或者混合稀土氧化物、氧化锰、氧化铁、V2O5、氧化铅、氧化铋等各种氧化物微粒或者纤维，或者氮化硅(Si3N4)、氮化硼、氮化铝、氮化钛、氮化硅、氮化铝、HfN、TaN、ZrN、TiN、SeN、UN、ThN、BN、Th3N4、NbN、Si3N4、VN、CrN、Be3N2等氮化物微粒或者纤维，或者VC、SiC、B4C、TiC、ZrC、TaC、WC、Mo2C等碳化物微粒或者纤维，或者MoS2、WS2等硫化物微粒，或者各种硼化物微粒或者纤维，或者纳米碳管、碳纤维等等。镍基复合镀层以及镍合金基复合镀层中的微粒或者纤维的种类可以是上述有机以及无机物微粒或者纤维中的一种或者多种。

其制造方法，采用直流复合电镀或者脉冲复合电镀，其特征是镍基复合镀层的制造过程包括以下步骤：

配制镍基复合镀液：

镍盐                                       350～450g/L

不溶性微粒或者纤维                         200～300g/L

添加剂                                     100～150g/L

在20～80℃的温度范围内对配制好的复合镀液进行充分搅拌；

将经过除油、除氧化层、清洗等前处理的冶金连铸机结晶器放入镀槽中，将结晶器与电镀用电源连接；

打开电镀电源，在冶金连铸机结晶器表面直流电镀或者脉冲电镀镍基复合镀层或者镍合金基复合镀层。

添加剂是具有增加复合镀液的导电能力、或者是稳定复合镀液的PH值、或者是与复合镀液中的离子形成络和离子、或者是改变镀槽中电极与复合镀液间的界面张力、或者是保证镀槽中阳极的正常溶解、或者是改变复合镀层的内应力、或者是改变复合电镀过程基质金属电结晶的晶粒大小、或者是改变复合镀液中微粒或者纤维的分散状态的物质；加入复合镀液中的添加剂可以是具有上述功能的物质中的一种或者多种。

Claims (8)

1.一种用于结晶器的复合镀层材料，其特征在于：为镍基复合镀层材料或者镍合金基复合镀层材料，复合镀层材料是由基质金属及大量弥散分布于基质金属中的、对基质金属起强化或者减磨作用的微粒或者纤维构成；

所述镍基复合镀层的基质金属是金属镍，复合镀层中金属镍的体积百分含量在85～99％的范围；

所述镍合金基复合镀层的基质金属是镍基合金，镍基合金的体积百分含量在85～99％的范围，镍基合金是二元镍基合金，三元镍基合金和四元镍基合金。

2.根据权利要求1所述的用于结晶器的复合镀层材料，其特征在于：所述的二元镍基合金，三元镍基合金和四元镍基合金的体积百分含量的比为1：1：2.5。

3.根据权利要求1所述的用于结晶器的复合镀层材料，其特征在于：镍基复合镀层以及镍合金基复合镀层中大量弥散分布于基质金属中的微粒或者纤维的种类至少是二种以上。

4.根据权利要求1所述的用于结晶器的复合镀层材料，其特征在于：微粒或者纤维的形状是不规则的任意形状。

5.根据权利要求1所述的用于冶金连铸机结晶器的复合镀层材料，其特征在于：微粒或者纤维的尺寸是是纳米级大小。

6.根据权利要求1所述的用于结晶器的复合镀层材料，其特征在于：微粒或者纤维的成分是有机物或者是无机物。

7.根据权利要求1所述的用于结晶器的复合镀层材料，其特征在于：复合镀层中微粒或者纤维的体积百分含量在35-45％的范围。

8.一种结晶器的复合镀层材料制备方法，采用直流复合电镀或者脉冲复合电镀，是镍基复合镀层的制造过程，其特征在于：包括以下步骤：

配制镍基复合镀液：

镍盐                                     350～450g/L

不溶性微粒或者纤维                       200～300g/L

添加剂                                   100～150g/L

在20～80℃的温度范围内对配制好的复合镀液进行充分搅拌；

将经过除油、除氧化层、清洗等前处理的冶金连铸机结晶器放入镀槽中，将结晶器与电镀用电源连接；

打开电镀电源，在冶金连铸机结晶器表面直流电镀或者脉冲电镀镍基复合渡层或者镍合金基复合镀层。