一种电镀Co-Ni合金电镀液的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种电镀Co

【技术实现步骤摘要】
一种电镀Co-Ni合金电镀液的制备方法


[0001]本专利技术属于电镀工艺，涉及一种结晶器用多孔铜板Co-Ni合金电镀液的制备方法。

技术介绍

[0002]连铸作为生产钢坯的最主要方法，而结晶器又被比作是连铸机的“心脏”，结晶器铜板性能的好坏直接影响到铸坯质量、连铸的生产效率及生产成本，结晶器铜板作为连铸中钢液凝固成型的重要导热部件，其首要的功能就是尽快将液态钢水的热量释放出去，以形成足够厚度的凝固坯壳，因此，对于结晶器铜板来说，其首要的功能要求是导热性能要好，这也是结晶器材料选择铜的原因，然而，结晶器的工作环境异常恶劣，其在高温钢液和冷却水的冷热疲劳作用下容易产生热裂纹、若温差过大还会出现变形；在保护渣的作用下易发生化学腐蚀；在引锭、拉坯、振动条件下易引起磨痕与磨损，在锥度调整、断面宽度调节下易带来划伤等，这些缺陷大多发生在结晶器铜板的表面，因此，对于结晶器铜板来说，其基本性能要求为：良好的导热性、较高的高温强度、高的软化温度、足够好的耐磨性能和耐腐蚀性能，即连铸结晶器铜板材质一方面要有足够的强度和刚度，另一方面由于连铸机拉速的提高，对连铸结晶器内腔表面性能也提出了越来越高的要求，现在一般都是采用在铜板表面电镀，复合镀，热喷涂的方法来满足这些要求。
[0003]在连铸结晶器铜板的表面处理技术中，电镀技术是开发最早，应用最多且工艺最成熟的。电镀技术进行表面处理的经济性好，投资少，生产费用低，工艺成熟简单；且电镀液的种类多，可以获得不同成分组成的镀层。常见的单镀Cr层、单镀Ni层、Ni-Cr双镀层、Ni-Fe合金镀层、Ni-Co合金镀层及Co-Ni合金镀层等。
[0004]单镀Cr层，优点：硬度高，化学稳定性好；缺点：无论薄厚都存在裂纹，膨胀系数及热导率相差较大与铜基体相差较大，容易脱落，目前而言，已经摒弃使用。
[0005]单镀Ni层：优点：热膨胀系数、热导率与铜基体相近，化学稳定性好，能镀3-8mm；虽然镀镍层尽管硬度比铜高180～250HV，化学稳定性较好，封闭能力很强，且能镀至3～8mm，但其硬度还是经不起连铸钢坯的磨损，因此镀层寿命不高。
[0006]Ni-Cr双镀层：在铜表面先镀上Ni镀层，再镀上Cr镀层。优点：Ni起到中间过度作用，提高结合强度，外表面是Cr层，耐磨性好，可以消除铸坯表面的网状裂纹；缺点：施镀工艺复杂，Cr与Ni的热膨胀系数、热导率相差较大，Cr层与Ni层的结合强度低，镍加铬镀层的电镀工艺复杂，主要靠镍层起耐磨作用，因而其镀层寿命还是受到限制，且薄而多孔的铬镀层在高温和腐蚀环境下除了不耐腐蚀外，镍镀层和铬镀层之间极易产生电位腐蚀（目前大多数连铸结晶器铜板采用内层镀Ni、外层镀Cr的双镀层）。
[0007]Ni-Fe合金镀层：国内开发的Ni-Fe合金镀层，耐高温能力强，抗热冲击性能好，硬度（500HV左右）比单镀Ni层大，耐磨性能较好。缺点：抗电位腐蚀和抗热交变性能差，合金镀液不易控制，成品率低，作为板坯结晶器镀层的镍铁合金中铁的含量一般控制在3％～12％，其硬度在常温下为320～420HV，耐磨性增强，但与镍层相比，镍铁合金的缺点是化学稳定性降低，尤其是在高温条件下热腐蚀或烧蚀急剧扩大而容易出现裂纹；而且脆性增大
及高的内应力，并且与基体金属的结合强度也受到影响，因此镍铁镀层抗热交变性能较差。另外，用来沉积这种合金的电解液还具有不稳定的特点，易造成成品率降低。这些因素可解释为镍铁合金的应用何以比镍钴合金受到限制的原因。
[0008]Ni-Co合金除保留镍镀层的物理化学性能外，还有两大优点：硬度明显提高，且高温下硬度也很高；化学稳定性好，尤其是热稳定性能很好。是板坯结晶器较理想的镀层，但是Co的成本太高，因而镀层成本高，同时其硬度较高且合金镀层应力大，使镀层抗交变性能也较差，从而使Ni-Co合金的应用受到限制。
[0009]关于钴镍合金：CN1500916公开了用于连铸结晶器铜板的梯度复合镀层，含有占镀层体积50～79.9％Co和20～49.9％Ni以及弥散分布的0.1～10％、粒径小于0.5微米的Al203颗粒。该镀层具有梯度结构，Co、Al2O3的含量在镀层由里向外的方向上逐渐增加，而Ni则逐渐减少。该梯度复合镀层的镀覆方法，在添加有10～80g/L，粒径小于0.5微米的Al2O3颗粒的氨基磺酸盐体系，利用特定的Al2O3粒子活化前处理和电沉积工艺将Co－Ni－Al2O3梯度复合镀层沉积在铜或铜合金上。该活化前处理，采用FC－4阳离子表面活性剂作为离子分散剂。该Co－Ni－Al2O3复合镀层能满足各种高温耐磨领域的使用，工业上的应用广泛。
[0010]CN104759596A长寿命复合镀层连铸结晶器铜板及其制备工艺，属于电镀
一种长寿命复合镀层连铸结晶器铜板，包括铜板基体和所述铜板基体表面的镀层，所述镀层包括上部电镀层和下部喷涂层，所述上部电镀层为耐高温、耐侵蚀的纯镍或低钴镍合金镀层，所述低钴镍合金镀层中钴的质量百分比不大于3%，所述下部喷涂层为耐磨涂层或陶瓷涂层。本专利技术通过电镀和超音速热喷涂工艺的结合，使得结晶器铜板的上下两部分分别为不同合金镀层，有效解决了连铸生产对结晶器铜板上部和下部的不同要求，使得上部电镀层在高温下不易产生热裂纹、剥落，下部喷涂层具有优越的抗磨性能，使得结晶器铜板的使用寿命、及产品质量等得到了较大程度的提高。
[0011]从上述结果可以明显看出，现有技术中改善镀层的方向主要集中于对镀层成分，参数的调节和改善，或者使用复合镀通过无机颗粒改善镀层效果，但是现有技术中鲜有从铜板和镀液同时出发，通过改善铜板表面的状态，以改善铜板与镀层的结合力。
[0012]
技术实现思路

[0013]基于上述内容，本专利技术提供了一种电镀Co-Ni合金电镀液的制备方法，通过所述方法获得的电镀液能够有效的抑制CoNi异常沉积，镀层的晶粒小，表面光滑，内应力低，深镀能力强，电镀效果优于同类镀液，此外，通过一定的表面处理方法可在铜材表面获得非均一化的丰富孔道，所述孔道为后续电镀处理提供有优质的附着点，有效提高镀层与基材的结合力，有效提高结晶器铜板的寿命。
[0014]一种电镀Co-Ni合金电镀液的制备方法，包括如下步骤：（1）制备二乙烯三胺五乙酸钠混合液：配置2M氯乙酸水溶液，置于三口瓶中，逐滴加入1M碳酸钠水溶液，持续搅拌反应1h，然后同时逐滴加入0.3M二乙烯三胺和1.5M氢氧化钠，控制温度30
±2o
C持续反应4h，自然冷却。
[0015]（2）取上述二乙烯三胺五乙酸钠混合液1-3g/L，向其中加入20-30g/L H3BO3，中和
步骤（1）的氢氧化纳获得二乙烯三胺五乙酸钠、氯化钠、氯乙酸、二乙烯三胺硼酸钠盐和硼酸混合液。
[0016]（3）依次加入260g/L-300g/L NiSO
4.
6H2O、10-20g/L CoSO
4.
7H2O和去离子水，搅拌均匀，然后同时加入1-3g/L氯苯甲醛、1-2g/L 1,3－丙二硫醇、0.5-1.5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电镀Co-Ni合金电镀液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）制备二乙烯三胺五乙酸钠混合液：配置2M氯乙酸水溶液，置于三口瓶中，逐滴加入1M碳酸钠水溶液，持续搅拌反应1h，然后同时逐滴加入0.3M二乙烯三胺和1.5M氢氧化钠，控制温度30
±2o
C持续反应4h，自然冷却；（2）取上述二乙烯三胺五乙酸钠混合液1-3g/L，向其中加入20-30g/L H3BO3，中和步骤（1）的氢氧化纳获得二乙烯三胺五乙酸钠、氯化钠、氯乙酸、二乙烯三胺硼酸钠盐和硼酸混合液；（3）依次加入260g/L-300g/L NiSO
4.
6H2O、10-20g/L CoSO
4.
7H2O和去离子水，搅拌均匀，然后同时加入1-3g/L氯苯甲醛、1-2g/L 1,3－丙二硫醇、0.5-1.5g/L丁炔醇醚丙烷磺酸钠，获得Co-Ni合金电镀液。2.如权利要求1所述的一种电镀Co-Ni合金电镀液的制备方法，其特征在于所述电镀液的电镀参数为：电流密度2-5A/dm2，pH为3-5，温度40-45
o
C，时间30-50min，磁力搅拌200-300rpm。3.如权利要求1所述的一种电镀Co-Ni合金电镀液的制备方法，其特征在于所述电镀液用于电镀铜板。4.如权利要求2所述的一种电镀Co-Ni合金电镀液的制备方法，其特征在于所述铜板为经过表面处理的结晶器铜板，所述铜板为多孔铬锆铜合金板。5.如权利要求4所述的一种电镀Co-Ni合金电镀液的制备方法，其特征在于所述表面处理包括(1)预处理；（2）碱性电化学腐蚀处理；（3）高温退火还原。6.如权利要求5所述的一种电镀Co-Ni合金电...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉平，
申请(专利权)人：赵玉平，
类型：发明
国别省市：