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我国连铸比已经超过了95%,伴随连铸工艺的飞速发展,对结晶器材料的耐磨性也提出了更高的要求。镍钴合金电镀技术是使用效果较好的连铸机结晶器铜板表面处理技术。为了推广结晶器表面电镀镍钴合金技术,本文系统研究了电镀工艺参数及镀液成分对镀层性能的影响,并获得与基体结合紧密、耐磨性能好的镍钴合金镀层。
通过研究阴极电流密度、pH值对镀层性能的影响,确定合适的工艺参数范围。阴极电流密度合适的范围为4A/d㎡~6A/d㎡。在此范围内,镀层晶粒细小而致密,表面质量较好。另外,基于镀层钴含量及晶粒的变化,镀层显微硬度值随电流密度增大逐渐减小。为了减少析氢、镀层氢氧化物的夹杂,选择pH值范围为3~5,此范围内镀层显微硬度受pH值影响不大。
实验中通过加入丁炔二醇和糖精来提高镀层硬度、调整镀层内应力。丁炔二醇能提高过电位、细化晶粒,使(111)晶面增强,并使镀层收缩产生较高张应力。丁炔二醇含量为1g/L时,镀层平整光亮、无裂纹,显微硬度达到最高值HV589。糖精使镀层膨胀,产生压应力。糖精含量为0.2g/L,内应力由原有64.64MPa降低至2.2MPa。糖精的添加范围较大,含量为2g/L时,镀层显微硬度达到最高值HV528。
钴含量也明显影响镀层显微硬度,钴含量为54.9%时,镀层的显微硬度最高,达到HV363。经600℃热处理,钴含量为79.2%镀层,显微硬度基本保持不变。镀层耐磨性能随钴含量增多而提高。
本实验在基础镀液中加入2g/L糖精和0.08g/L丁炔二醇,在4A/d㎡、pH值4和50℃的条件下电镀,获得了期望的高硬度低应力镀层。其内应力为-3.50MPa,显微硬度为HV578,并且该镀层与基体的结合紧密,耐磨性也得到较大提高。此外,实验采用定时补充消耗钴离子及使用镍钴双阳极两种方式,保证了镀层成分的均匀。