電流及電場對結(jié)晶器銅板上電鍍鎳及其合金鍍層性能的影響.pdf

1、結(jié)晶器是板坯連鑄生產(chǎn)中的關(guān)鍵部件，其技術(shù)性能直接影響到鑄坯的表面質(zhì)量，連鑄作業(yè)率等。上海寶山鋼鐵集團(tuán)公司機(jī)械廠結(jié)晶器銅板電鍍電流密度小，產(chǎn)能尚未得到充分發(fā)揮，因此增大電鍍電流密度，提高生產(chǎn)效率，具有重要的實(shí)際意義。本文從工程應(yīng)用出發(fā)，研究提高電鍍電流密度的可行性，另外，設(shè)計了新型的陰極屏蔽裝置，可以有效減少金屬資源的浪費(fèi)。
　　本文詳細(xì)研究了電流密度對結(jié)晶器銅板上電鍍Ni及其合金鍍層性能的影響。分別使用顯微硬度儀、金相顯微鏡、表面

2、粗糙度儀、銅庫侖計以及螺旋測微儀等測試鍍層相關(guān)性能。結(jié)果表明，對于氨基磺酸型Ni、Ni-Fe鍍層，電鍍電流密度提高10％，硫酸型Co-Ni鍍層，電鍍電流密度提高5%以后，3種鍍層的維氏硬度、表面形貌、表面粗糙度、鍍液電流效率變化不明顯，都在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。鍍層厚度均勻性隨電鍍電流密度變化明顯，分別下降了19%，22%和66%。能譜(EDS)測試表明Ni-Fe合金鍍層中Fe元素含量隨電鍍電流密度上升而上升，Co-Ni鍍層成分不變。使用X-射

3、線衍射(XRD)測試研究鍍層結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明3種鍍層的晶體學(xué)常數(shù)及鍍層擇優(yōu)生長晶面隨電鍍電流密度沒有變化。以上結(jié)果表明3種鍍層提高電流密度具有可行性。
　　研究了陰陽極配置等電場因素和鍍液攪拌強(qiáng)度對鍍層性能的影響。結(jié)果顯示電場對鍍層性能的影響也集中體現(xiàn)在厚度均勻性上，當(dāng)陰陽極面積比為1.1~1.2，陰陽極間距增大20%，使用導(dǎo)電性輔助陰極或PVC遮擋板時都有利于均勻的鍍層厚度分布。增大鍍液攪拌強(qiáng)度可少量提升鍍層的硬度，顯著改善鍍層表

4、面形貌，少量增加Ni-Fe合金鍍層中Fe元素的含量。
　　本文將基于ANSYS的有限元分析方法應(yīng)用于電鍍槽中電場的模擬與計算，并且用實(shí)驗(yàn)對ANSYS計算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。研究結(jié)果表明，使用ANSYS軟件的前處理模塊進(jìn)行建模，采用自由網(wǎng)格劃分工具，對陰陽極各自加載電壓，計算陰極表面電場分布，計算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。進(jìn)一步使用此方法研究了輔助陰極及陰極形狀等對電場分布的影響，并通過使用寶鋼工作鍍槽相關(guān)參數(shù)建立有限元模型，設(shè)計了一種可以工