本发明专利技术公开了一种连铸结晶器铜板电镀镍钴锰合金镀层，属于表面处理技术领域，包括结晶器铜板基体，所述结晶器铜板基体表面镀有Ni‑Co‑Mn合金层，所述的Ni‑Co‑Mn合金层含有镀层质量95～97%的Ni、2～4%的Co和0.1～1%的Mn。该电镀镍钴锰合金镀层成本低，硬度高，延伸率高，高温耐腐蚀性优良，耐磨损性优良，适用于高拉速、强冷却的连铸生产，成本比镍钴铁电镀层降低约25%，能提高连铸机作业率30%左右。
Electroplating of nickel cobalt manganese alloy plating on copper plate of continuous casting mould and its preparation process
【技术实现步骤摘要】
连铸结晶器铜板电镀镍钴锰合金镀层及其制备工艺
本专利技术属于表面处理
，特别是涉及连铸结晶器铜板电镀镍钴锰合金镀层及其制备工艺。
技术介绍
连铸结晶器是整个连铸生产的核心设备，其质量的好坏直接影响铸坯的质量和连铸机的作业效率。而若结晶器性能向着高拉速、高机械强度、良好导热性、高硬度、高耐磨性和耐蚀性的方向发展，结晶器表面须经处理。在现有诸多结晶器表面处理技术中，工艺成熟、设备投资少、生产费用低、原料利用率高的仍为电镀技术。其中，电镀单金属镀层，如常规的纯Ni镀层，虽与基体结合力好，但镀层硬度低，不耐磨，影响结晶器的使用寿命；电镀二元合金中，Ni-Fe合金层耐磨性好，但脆性较大，内应力较大，易出现高温热裂纹；Ni-Co镀层使用寿命长，但Co含量高，成本昂贵，合金脆性较大，抗交变热应力性能差，耐腐蚀性不好，应用受限，生产工序繁多。其它如复合镀层、热喷涂技术，虽然性能优异，但大多都停留在研究阶段，无法进行规模化生产与应用。所以，仍需开发新的三元合金镀层，弥补现有二元合金镀层的不足，在规模化生产应用上更具有可行性。中国专利CN104959559A公开一种Ni-Co-Fe合金镀层连铸结晶器铜板，包括结晶器铜板基体，所述铜板基体的表面镀有Ni-Co-Fe合金镀层，所述Ni-Co-Fe合金镀层含有75~90wt%Ni、5~15wt%Co和5~10wt%Fe。该专利技术Ni-Co-Fe合金镀层的结晶器铜板适用于0.8~1.3m/min低中拉速连铸机上用，特别的，该专利技术Ni-Co-Fe合金镀层在高温下的自润滑性、高耐蚀性及耐磨损性优良，连铸结晶器铜板的使用寿命与纯镍相比提高2~2.5倍，减少结晶器铜板的维护费用约1/4~1/3，连铸作业率提高至少1倍以上。该专利中的连铸结晶器铜板中Co的含量比较高，成本较高，且该连铸结晶器铜板只适用于低中拉速。中国专利CN104985147A本专利技术涉及表面处理电镀
一种高拉速Ni-Co-Fe合金镀层连铸结晶器铜板，包括结晶器铜板基体，所述铜板基体的表面镀有Ni-Co-Fe合金镀层，所述Ni-Co-Fe合金镀层含有65~78wt%Ni、20~30wt%Co和2~5wt%Fe。该专利技术Ni-Co-Fe合金镀层的结晶器铜板特别适用于1.5~2.0m/min拉速连铸机上使用，特别的，Ni-Co-Fe合金镀层在高温下的自润滑性、高耐蚀性及耐磨损性优良，连铸结晶器铜板的使用寿命与常规镍钴相比提高约2.6倍，减少了结晶器铜板的维护费用约20~30%，提高了连铸作业率1.2倍左右。但是该专利中的Co的含量为20~30wt%，相应的制作成本也大大的增加。如何减少钴的使用量，并相应的增加连铸结晶器铜板的性能，以及控制电镀工艺条件和镀液成分，从众多镀液添加剂选出合适的添加剂，最大化减少镀液杂质和提高镍钴锰合金的性能，弥补现有制备镍钴锰合金工艺普遍存在的不足之处，得到综合性能比现有技术更为优异的连铸结晶器三元合金镀层，获得经济效益和实现规模化应用，都是亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种连铸结晶器铜板电镀镍钴锰合金镀层，该电镀镍钴锰合金镀层成本低，硬度高，延伸率高，高温耐腐蚀性优良，耐磨损性优良，适用于高拉速、强冷却的连铸生产，成本比镍钴铁电镀层降低约25%，能提高连铸机作业率30%左右。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种连铸结晶器铜板电镀镍钴锰合金镀层，包括结晶器铜板基体，所述结晶器铜板基体表面镀有Ni-Co-Mn合金层，所述的Ni-Co-Mn合金层含有镀层质量95～97%的Ni、2～4%的Co和0.1～1%的Mn。进一步的，所述Ni-Co-Mn合金层的厚度为0.2-5mm。一种连铸结晶器铜板电镀镍钴锰合金镀层的制备工艺，包括以下步骤：（1）基体电镀前处理：连铸结晶器铜板基体依次进行脱脂除油、机械喷砂、电解脱脂除油，固定电镀辅助工装，采用盐酸喷淋活化处理；（2）配制电镀液：在电镀槽中配制含有镍钴锰合金材料的复合电镀液；（3）电镀Ni-Co-Mn合金镀层：以结晶器铜板为阴极，镍饼为阳极，电镀至所述的Ni-Co-Mn合金层厚度达到设定厚度后自动停止电镀。进一步的，所述步骤（2）中复合电镀液组成为：氨基磺酸镍250～600g/L、氯化镍5～20g/L、溴化镍3～10g/L、氨基磺酸钴5～30g/L、氨基磺酸锰1～20g/L、硼酸22～38g/L、糖精钠1～5g/L、烯丙基磺酸钠0.5～3g/L、十二烷基硫酸钠0.1～1g/L和韧化剂3.0～50g/L。进一步的，所述步骤（3）中电镀条件为：用氨基磺酸调节电镀液PH值为4.0～5.5，电镀液温度为40～65℃，阴极电流密度为1～10A/dm2，搅拌方式为循环泵或压缩空气搅拌。进一步的，所述步骤（3）中镍饼中的S质量分数为0.015%～0.06%。进一步的，所述复合电镀液中的氨基磺酸钴、氨基磺酸锰分别按3-15mL/KAH、0.5-8mL/KAH的添加量连续添加至规定量，检测含量低于规定量的8-10%再补充添加。进一步的，所述复合电镀液中的糖精钠、烯丙基磺酸钠、韧化剂分别按照3-20g/KAH、15-80g/KAH以及1.5-10g/KAH的添加量连续添加至规定量，检测含量低于规定量的8-10%再补充添加。进一步的，所述复合电镀液中的十二烷基硫酸钠的添加方法，是先在电镀前检测电镀液的表面张力后，根据表面张力检测的结果在电镀前一次性补加十二烷基硫酸钠，使电镀液的表面张力控制在25～32mN/m。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术公开一种连铸结晶器铜板电镀镍钴锰合金镀层及其制备工艺，其中镍钴锰合金镀层具有良好的稳定性、镀层应力小，与基体结合强度高，镀层结构致密，孔隙率低，在高温条件下耐浸蚀，抗热裂性能好，其镀态显微硬度可达600～750HV，抗蚀性能优越，高延伸率，延长了结晶器铜板的使用寿命。2、该连铸结晶器铜板电镀镍钴锰合金镀层的制备工艺中，首先通过化学脱脂除油、机械喷砂、电解脱脂除油、盐酸喷淋活化的处理方法，对基体进行彻底除油和活化，防止基体因前处理不良而使电镀层表面有粗粒子，有效地降低了电镀层的起皮脱落率。3、本专利技术中使用的电镀液为含有镍钴锰合金材料的复合电镀液，通过适当条件，实现Ni、Co、Mn三元合金共同沉积，本申请的复合电镀液中添加有韧化剂，其中电镀镍钴锰电镀层过程中电镀层形成时首先形成晶核，晶核长大形成晶粒，添加韧化剂后晶核长大形成晶粒的几率增大，晶粒大使外延生长时的晶粒数减少，晶聚结的机会少，电镀层间的应力小；电镀镍钴锰电镀层形成张应力，添加韧化剂后韧化剂在三维外延微晶的粗糙面聚结，由于粗糙面的凸处部分在接触时有空隙，氢气容易进入空隙而引起压应力，抵消未添加韧化剂时电镀层形成时产生的张应力，添加韧化剂后电镀层的综合应力明显下降，电镀层的韧性增加，高温抗热裂性能明显增加，抵消锰元素引起的脆性升高，可以得到高硬度、高韧性的三元合金镀层。本申请通过大量实验发现，没有韧化剂存在时，镍钴锰镀层硬度近900HV，然而，镀层延伸率却很低至1%，无法使用。也就是说，镍钴锰合金镀层的使用必须有合适韧化剂的配合。在本申请韧化剂作用下，镀层硬度虽有下降，但由于起点高，而且在硬度650HV左右存在一个稳定的平台，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种连铸结晶器铜板电镀镍钴锰合金镀层，包括结晶器铜板基体，其特征在于：所述结晶器铜板基体表面镀有Ni‑Co‑Mn合金层，所述的Ni‑Co‑Mn合金层含有镀层质量95～97%的Ni、2～4%的Co和0.1～1%的Mn。
【技术特征摘要】
1.一种连铸结晶器铜板电镀镍钴锰合金镀层，包括结晶器铜板基体，其特征在于：所述结晶器铜板基体表面镀有Ni-Co-Mn合金层，所述的Ni-Co-Mn合金层含有镀层质量95～97%的Ni、2～4%的Co和0.1～1%的Mn。2.根据权利要求1所述的一种连铸结晶器铜板电镀镍钴锰合金镀层，其特征在于：所述Ni-Co-Mn合金层的厚度为0.2-5mm。3.一种如权利要求1或2所述的连铸结晶器铜板电镀镍钴锰合金镀层的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：（1）基体电镀前处理：连铸结晶器铜板基体依次进行脱脂除油、机械喷砂、电解脱脂除油，固定电镀辅助工装，采用盐酸喷淋活化处理；（2）配制电镀液：在电镀槽中配制含有镍钴锰合金材料的复合电镀液；（3）电镀Ni-Co-Mn合金镀层：以结晶器铜板为阴极，镍饼为阳极，电镀至所述的Ni-Co-Mn合金层厚度达到设定厚度后自动停止电镀。4.根据权利要求3所述的连铸结晶器铜板电镀镍钴锰合金镀层的制备工艺，其特征在于：所述步骤（2）中复合电镀液组成为：氨基磺酸镍250～600g/L、氯化镍5～20g/L、溴化镍3～10g/L、氨基磺酸钴5～30g/L、氨基磺酸锰1～20g/L、硼酸22～38g/L、糖精钠1～5g/L、烯丙基磺酸钠0.5～3g/L、十二烷基硫酸钠0.1～1g/L和韧化剂3.0～50g/L。5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱书成，徐文柱，黄国团，效辉，
申请(专利权)人：西峡龙成特种材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41
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