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摘要：Ni-Cr, Ni—Fe。Ni-Co Ni-Co- Fe鍍層在結(jié)晶器銅板上的開發(fā)應(yīng)用，詳細(xì)闡述以上四種鍍層的優(yōu)劣，同時對結(jié)晶器銅板電鍍鎳鈷鐵的優(yōu)越性進行了詳細(xì)的闡述。
引言：結(jié)晶器銅板在工作過程中由于長時間經(jīng)受高溫鐵水的沖刷，存在較嚴(yán)重的摩擦和磨損，其損壞的主要形式是產(chǎn)生熱裂紋、磨損和腐蝕;表面的局部損壞又往往造成整個部件失效，最終導(dǎo)致設(shè)備報廢。據(jù)統(tǒng)計，一套結(jié)晶器的價格在7—120萬元，我國冶會企業(yè)每年銅結(jié)晶器的消耗在2o億元以上，是除了軋輥之外的第二大冶金耗材;而且銅及銅合金的資源緊缺，近期來價格又有不斷上漲的趨勢;因此提高結(jié)晶器銅板表面的耐磨性和耐熱性是提高經(jīng)濟效益和生產(chǎn)效率的根本措施，具有很好的科學(xué)研究意義和實際應(yīng)用價值。
1，結(jié)晶器銅板的表面處理
表面處理技術(shù)，即利用各種物理的、化學(xué)的或機械的工藝方,法使材料表面獲得特殊的成分、組織結(jié)構(gòu)與性能，以提高其耐磨抗蝕性能，延長其使用壽命的技術(shù)，也可稱為表面加工等。常用的表面技術(shù)有：堆焊技術(shù)、熔結(jié)技術(shù)、電鍍、電刷鍍及化學(xué)鍍技術(shù)、非金屬鍍技術(shù)、熱噴涂技術(shù)、物理與化學(xué)氣相沉積、化學(xué)熱處理、激光表面處理、電子束技術(shù)相變硬化、離子注入等。其中，利用電鍍、熱噴涂技術(shù)、化學(xué)熱處理強化結(jié)晶器銅板在國內(nèi)或國外已經(jīng)有所應(yīng)用。
(1)電鍍
在表面處理技術(shù)中，電鍍是最有效的方法之一。電鍍是指在含有欲鍍金屬的鹽類溶液中，在直流電的作用下，以被鍍基體金屬為陰極，以欲鍍金屬或其它惰性導(dǎo)體為陽極，通過電解作用，在基體表面上獲得結(jié)合牢固的金屬膜的表面工程技術(shù)。
目前，利用電鍍強化的結(jié)晶器有單鍍層銅板和復(fù)合鍍層銅板。
單一鍍層主要用鉻或鎳;
現(xiàn)已開發(fā)結(jié)晶器復(fù)合鍍層銅板，如Ni—cr，Ni-Fe，Ni—Fe—w，Ni—Fe—co，Ni co，Ni—w 等 效果很好。此外，還有Ni—w—P鍍層 等 另外，為降低生產(chǎn)成本，優(yōu)化我國冶金技術(shù)設(shè)備，國內(nèi)已有人進行電鍍鎳及其合金的研究，其中，以銅鉻鋯為材質(zhì)的結(jié)晶器電鍍鎳鐵，鎳鈷，鈷鎳鍍層已經(jīng)在板坯連鑄機獲得應(yīng)用 。
電鍍與其它表面處理技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：
1)可以在形狀復(fù)雜的零部件表面上獲得合金鍍層;
2)控制電鍍液組分和工藝條件，可得到任意成分的合金鍍層;
3)消耗能量低、方法簡便、可規(guī)模生產(chǎn);
4)易進行自動化控制。
但電鍍與其它技術(shù)相比，存在以下缺點：
1)涂層與基材之間為物理結(jié)合而非冶金結(jié)合，在結(jié)晶器澆注時頻繁的冷熱疲勞、鋼水及鋼坯的沖擊和摩擦經(jīng)常引起涂層起皮剝落;
2)涂層內(nèi)部存在電鍍過程中形成的針孔、針狀疏松等缺陷，降低涂層的抗氧化和磨損性能;
3)鍍層硬度低，耐磨性差;工藝不好掌握，但Ni- Co –Fe鍍層克服一些因素，完全達到熱噴涂的效果。
4)電鍍鉻屬排污排廢環(huán)境污染項目，屬國家控制和逐步淘汰技術(shù)。
2.熱噴涂
熱噴涂是指將噴涂材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，用高速氣流將其霧化、加速，使其以高速噴射在lT件表面，形成噴涂層的一種金屬表面加工方法。根據(jù)熱源來分，熱噴涂有4種基本方法：火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂和特種噴涂。
在國內(nèi)，用熱噴涂技術(shù)已經(jīng)在銅合金上制造抗氧化涂層。而且，熱噴涂技術(shù)在以紫銅為材質(zhì)的高爐渣口中已形成牛產(chǎn)線，但在結(jié)晶器中應(yīng)用還未見報道。在國外，已有文獻報道在銅基體上超音速噴涂鎳基合金 ;日本1996年就把熱噴涂電鍍鎳的結(jié)晶器銅板技術(shù)申請了專利 ，而且后來開發(fā)的結(jié)晶器銅板熱噴涂Ni.cr合金層技術(shù) ，基本取代了電鍍層。
熱噴涂特點如下：1)焰流溫度高，熱量集中，能夠熔化高熔點和高硬度的粉末材料;
2)噴涂后涂層平整、光滑，并可精確控制涂層厚度;
3)對工件表面的熱影響區(qū)很小;
4)工藝規(guī)范穩(wěn)定，容易操作。
但還存在以下缺點：熱噴涂涂層是以機械結(jié)合為主。由于等離子噴涂工藝所制備的涂層表面粗糙度大，耐應(yīng)變性差，從而影響高溫工作時的熱沖擊性;而且，涂層中孔隙的存在可導(dǎo)致低溫條件下涂層的失效，產(chǎn)生開裂及影響高溫工作時的熱障性和抗熱腐蝕性。
3，傳統(tǒng)Ni—Co合金電鍍機理
電鍍Ni—Co合金的技術(shù)關(guān)鍵是鍍液配方、配制和工藝操作條件。這里采用的是以硫酸鹽為主，同時加入少量氯離子的鍍液，電鍍在具有空氣攪拌的“箱式”鍍槽工位進行,或在電鍍槽中進行。為便于調(diào)控Ni合金鍍層的合金成分含量，配有CO鹽槽和Ni鹽槽，分別控制鍍液中 鹽和CO鹽含量，并采用混掛式陽極，即Ni陽極和Co陽極分開混掛，并具有可獨立調(diào)節(jié)的陽極電流密度的供電系統(tǒng)。
電鍍Ni—Co合金的工藝流程如下：
拆下待修銅板一清洗一矯直一刨削加工一檢查一磨光一鍍前處理(手工脫脂等)一沖洗一絕緣處理一組裝“箱式”鍍槽一檢查一堿性脫脂一上掛陽極一電解除油一卸掛一清洗一酸洗活化一清洗一上掛陽極一鍍鎳鈷合金一回收鍍液一清洗一卸掛一拆開“箱式”鍍槽一去絕緣一銅板清洗一檢查鍍層一角棱磨光一鍍面精加
工處理一鍍面拋光一沖洗一檢查一出廠。
