CN108118373B - 结晶器铜板损伤镍钴镀层的电沉积修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种结晶器铜板损伤镍钴镀层的电沉积修复方法，它是采用无槽电沉积技术原位修复；所述无槽电沉积技术原位修复是将作为阳极的镍板蘸取碱性沉积液在作为阴极的结晶器铜板损伤镍钴镀层表面往复移动，从而在结晶器铜板损伤镍钴镀层表面沉积镍钴修复层。本发明采用无槽电沉积技术在结晶器铜板上原位修复损伤镍钴镀层，能够有效解决现有技术存在的角部镀层薄、修复次数有限等问题，得到的镍钴修复层厚度均匀，角部与面部基本都在500～1000μm，而且利用阳极与阴极之间的反复摩擦还能够有效解决常规电沉积过程中存在的针孔、麻点和结瘤等缺陷，得到的镍钴修复层结构致密，表面光滑。

Description

结晶器铜板损伤镍钴镀层的电沉积修复方法
技术领域
本发明属于电沉积技术领域，具体涉及一种结晶器铜板损伤镍钴镀层的电沉积修复方法。
背景技术
目前，结晶器铜板常用的内镀层包括纯镍镀层、镍铁镀层以及镍钴镀层，与纯镍镀层和镍铁镀层相比，镍钴镀层除了拥有相似的物理化学性能外，还有两大优点：（1）硬度更高，尤其是高温下仍能保持较高的硬度；（2）化学稳定性更好，尤其是热稳定性和高温耐磨损性能得到了较大的提高。
在整个连铸生产过程中，结晶器铜板不但承受高温钢水的冲刷，而且受到钢坯、保护渣的摩擦，使结晶器铜板内镀层磨损严重，此时需要对内镀层进行修复，而常规修复方法存在以下不足：
（1）需要先采用机械加工的方式去掉损伤镍钴镀层与部分基体，然后再重新电镀镍钴镀层。这样会导致基体越来越薄，大大影响修复次数，通常修复4～5次后就无法再修复。
（2）由于结晶器角部相对于面部其电流密度较低，常规修复后的面部镀层与角部镀层厚度差异较大（通常相差4～5倍），也即角部镀层较薄，而实际使用中，结晶器角部镀层往往更易磨损，因此，修复效果也不理想。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种修复次数不受限制、修复层厚度均匀的结晶器铜板损伤镍钴镀层的电沉积修复方法。
实现本发明目的的技术方案是：一种结晶器铜板损伤镍钴镀层的电沉积修复方法，它是采用无槽电沉积技术原位修复；所述无槽电沉积技术原位修复是将作为阳极的镍板蘸取碱性沉积液在作为阴极的结晶器铜板损伤镍钴镀层表面往复移动，从而在结晶器铜板损伤镍钴镀层表面沉积镍钴修复层。
所述碱性沉积液配方如下：硫酸镍220～280g/L，硫酸钴10～50g/L，柠檬酸氨40g/L，乙酸氨40g/L，pH=7.5～8.0。沉积工艺参数如下：沉积电压为8～14V，阳极移动速度为10～14m/min，沉积时间为0.5～2h。
本发明在沉积镍钴修复层之前还包括对结晶器铜板损伤镍钴镀层表面依次进行打磨、电净除油、活化、沉积打底镍层等预处理。
所述电净除油是将作为阳极的镍板蘸取电净液在作为阴极的结晶器铜板损伤镍钴镀层表面往复移动。所述电净液配方如下：氢氧化钠25～40g/L，碳酸钠20～40g/L，磷酸钠40～160g/L，氯化钠2～5g/L，pH=11～13。电净工艺参数如下：电净电压为10V，阳极移动速度为8～18m/min，电净时间为30s。
所述活化是将作为阳极的镍板蘸取活化液在作为阴极的结晶器铜板损伤镍钴镀层表面往复移动。所述活化液配方如下：浓盐酸25ml/L，氯化钠140g/L，pH=0.2～0.8。活化工艺参数如下：活化电流密度为10～15A/dm2，活化时间为30～90s。
所述沉积打底镍层是将作为阳极的镍板蘸取打底液在作为阴极的结晶器铜板损伤镍钴镀层表面往复移动，从而在结晶器铜板损伤镍钴镀层表面沉积打底镍层。所述打底液配方如下：硫酸镍390～400g/L，氯化镍15～25g/L，盐酸19～22ml/L，冰醋酸68～70ml/L，pH=0.3～1.0。沉积工艺参数如下：沉积温度为30～50℃，沉积电压为12V，阳极移动速度为6～8m/min，沉积时间为1min。
本发明的方法得到的镍钴修复层厚度均匀，可达500～1000μm。
本发明的方法得到的镍钴修复层硬度较高，可达700～850HV。
本发明具有的积极效果：
（1）本发明采用无槽电沉积技术在结晶器铜板上原位修复损伤镍钴镀层，能够有效解决现有技术存在的角部镀层薄、修复次数有限等问题，得到的镍钴修复层厚度均匀，角部与面部基本都在500～1000μm。
（2）本发明的方法利用阳极与阴极之间的反复摩擦还能够有效解决常规电沉积过程中存在的针孔、麻点和结瘤等缺陷，得到的镍钴修复层结构致密，表面光滑。
（3）本发明的方法得到的镍钴修复层还具有硬度高、与基体结合力好、耐磨性好，能够满足连铸高温拉钢坯的使用要求。
（4）本发明的方法设备简单，操作方便，经济性好，易于实施，尤其是沉积速度较快，可达10～15μm/min，明显高于常规电沉积，特别适用于现场和野外修复。
附图说明
图1为实施例1的方法得到的镍钴修复层的元素能谱图片。
图2为实施例1的方法得到的镍钴修复层截面的扫描电子显微镜图片。
具体实施方式
（实施例1）
在本实施例待修复的结晶器铜板损伤镍钴镀层上随机挑选五个点进行显微硬度检测，结果分别为：440HV、437HV、429HV、436HV、448HV。
本实施例的结晶器铜板损伤镍钴镀层的电沉积修复方法具有以下步骤：
①打磨。
依次使用100#、200#的砂纸将结晶器铜板损伤镍钴镀层表面打磨光滑，消除棱角，然后用去离子水冲洗干净并烘干，最后用透明胶带将损伤部位四周粘贴好。
②电净除油。
将结晶器铜板连接电源负极作为阴极，将高纯镍板用涤纶包裹并连接电源正极作为阳极，用镍板蘸取电净液在结晶器铜板损伤镍钴镀层表面往复移动，以除去结晶器铜板损伤镍钴镀层表面锈迹和油污。
电净液配方如下：氢氧化钠30g/L，碳酸钠28g/L，磷酸钠90g/L，氯化钠3g/L，pH=12。
电净工艺参数如下：电净电压为10V，阳极移动速度为12m/min，电净时间为30s。
③活化。
将结晶器铜板连接电源负极作为阴极，将高纯镍板用涤纶包裹并连接电源正极作为阳极，用镍板蘸取活化液在结晶器铜板损伤镍钴镀层表面往复移动，以除去结晶器铜板损伤镍钴镀层表面氧化物及锈蚀产物。
活化液配方如下：浓盐酸25ml/L，氯化钠140g/L，pH=0.5。
活化工艺参数如下：活化电流密度为12A/dm2，活化时间为60s。
④沉积打底镍层。
将结晶器铜板连接电源负极作为阴极，将高纯镍板用涤纶包裹并连接电源正极作为阳极，用镍板蘸取打底液在结晶器铜板损伤镍钴镀层表面往复移动，从而在结晶器铜板损伤镍钴镀层表面沉积打底镍层，以提高镍钴修复层的结合强度。
打底液配方如下：硫酸镍400g/L，氯化镍20g/L，盐酸20ml/L，冰醋酸70ml/L，pH=0.6。
沉积工艺参数如下：沉积温度为40℃，沉积电压为12V，阳极移动速度为7m/min，沉积时间为1min。
⑤沉积镍钴修复层。
将结晶器铜板连接电源负极作为阴极，将高纯镍板用涤纶包裹并连接电源正极作为阳极，用镍板蘸取碱性沉积液在结晶器铜板损伤镍钴镀层表面往复移动，从而在结晶器铜板损伤镍钴镀层表面沉积镍钴修复层。
碱性沉积液配方如下：硫酸镍260g/L，硫酸钴50g/L，柠檬酸氨40g/L，乙酸氨40g/L，pH经氨水调节至7.8。
沉积工艺参数如下：沉积电压为11V，阳极移动速度为12m/min，沉积时间为1h。
本实施例的方法得到的镍钴修复层的元素能谱图片见图1。
本实施例的方法得到的镍钴修复层截面的扫描电子显微镜图片见图2。
图2中白线【人为添加用以标识】下方为损失镍钴镀层，白线上方则为镍钴修复层
由图2可以看出：本实施例的方法得到的镍钴修复层结构致密，表面光滑，没有针孔、麻点和结瘤等缺陷，尤其是厚度均匀，角部与面部基本都在800μm左右。
在本实施例得到的镍钴修复层上随机挑选五个点进行显微硬度检测，结果分别为：750HV、761HV、752HV、756HV、753HV。

Claims (8)

1.一种结晶器铜板损伤镍钴镀层的电沉积修复方法，其特征在于：它是采用无槽电沉积技术原位修复；所述无槽电沉积技术原位修复是将作为阳极的镍板蘸取碱性沉积液在作为阴极的结晶器铜板损伤镍钴镀层表面往复移动，从而在结晶器铜板损伤镍钴镀层表面沉积镍钴修复层；
所述碱性沉积液配方如下：硫酸镍220～280g/L，硫酸钴10～50g/L，柠檬酸铵40g/L，乙酸铵40g/L，pH=7.5～8.0。
2.根据权利要求1所述的结晶器铜板损伤镍钴镀层的电沉积修复方法，其特征在于：所述碱性沉积液配方如下：硫酸镍260g/L，硫酸钴50g/L，柠檬酸铵40g/L，乙酸铵40g/L，pH=7.8。
3.根据权利要求1所述的结晶器铜板损伤镍钴镀层的电沉积修复方法，其特征在于：沉积工艺参数如下：沉积电压为8～14V，阳极移动速度为10～14m/min，沉积时间为0.5～2h。
4.根据权利要求3所述的结晶器铜板损伤镍钴镀层的电沉积修复方法，其特征在于：沉积工艺参数如下：沉积电压为11V，阳极移动速度为12m/min，沉积时间为1h。
5.根据权利要求1至4之一所述的结晶器铜板损伤镍钴镀层的电沉积修复方法，其特征在于：在沉积镍钴修复层之前还包括对结晶器铜板损伤镍钴镀层表面依次进行打磨、电净除油、活化以及沉积打底镍层。
6.根据权利要求5所述的结晶器铜板损伤镍钴镀层的电沉积修复方法，其特征在于：所述电净除油是将作为阳极的镍板蘸取电净液在作为阴极的结晶器铜板损伤镍钴镀层表面往复移动；所述电净液配方如下：氢氧化钠25～40g/L，碳酸钠20～40g/L，磷酸钠40～160g/L，氯化钠2～5g/L，pH=11～13；电净工艺参数如下：电净电压为10V，阳极移动速度为8～18m/min，电净时间为30s。
7.根据权利要求5所述的结晶器铜板损伤镍钴镀层的电沉积修复方法，其特征在于：所述活化是将作为阳极的镍板蘸取活化液在作为阴极的结晶器铜板损伤镍钴镀层表面往复移动；所述活化液配方如下：浓盐酸25ml/L，氯化钠140g/L，pH=0.2～0.8；活化工艺参数如下：活化电流密度为10～15A/dm2，活化时间为30～90s。
8.根据权利要求5所述的结晶器铜板损伤镍钴镀层的电沉积修复方法，其特征在于：所述沉积打底镍层是将作为阳极的镍板蘸取打底液在作为阴极的结晶器铜板损伤镍钴镀层表面往复移动，从而在结晶器铜板损伤镍钴镀层表面沉积打底镍层；所述打底液配方如下：硫酸镍390～400g/L，氯化镍15～25g/L，盐酸19～22ml/L，冰醋酸68～70ml/L，pH=0.3～1.0；沉积工艺参数如下：沉积温度为30～50℃，沉积电压为12V，阳极移动速度为6～8m/min，沉积时间为1min。
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