镍基氧化锆纳米复合电镀技术的开发及在连铸结晶器上的应用

发布时间：2017-09-16 06:04

  本文关键词：镍基氧化锆纳米复合电镀技术的开发及在连铸结晶器上的应用

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【摘要】：纳米复合电镀是一种利用电化学原理将纳米微粒与欲沉积金属的离子在阴极表面实现共沉积,形成具有某些特殊功能的纳米复合镀层的方法。Ni-ZrO_2纳米复合镀层由金属镍以及弥散分布于其中的高硬度ZrO_2纳米微粒构成。该纳米复合镀层具有高硬度、高耐磨性、良好的耐高温性能等特点。在现代钢铁工业中,连铸技术对提高冶金企业的生产效率,降低生产成本具有十分重要的现实意义。在连铸机上使用的结晶器铜板表面采用电镀层,以延长铜板的使用寿命。连铸机的结晶器对电镀层的性能提出了很高的要求:镀层韧性要好,硬度高,要在高温下有很好的耐磨性能。本文采用氨基磺酸盐镀镍液添加纳米ZrO_2浆液,以铜为基体制备Ni-ZrO_2纳米复合镀层,对影响纳米复合镀层的硬度、耐磨性及沉积速率的因素进行了实验研究,并对ZrO_2纳米复合镀层的微观形貌进行了观察研究。在实验的基础上进行工业化生产并在结晶器铜板上应用。其具体的研究工作如下:首先,采用正交试验法对Ni-ZrO_2纳米复合电镀的工艺参数进行了优化,最终得到的优化工艺参数为:阴极电流密度为3A/dm2,ZrO_2含量为12g/L,镀液温度为50℃,极间距为12cm。其次,根据电镀时间和电流密度计算出电镀Ni-ZrO_2纳米复合镀层的平均沉积速度度大约为0.007 mm/h·A。最后,在实验室研究的基础上,转化为工业实验,在炼钢厂用组合式方坯结晶器实际应用Ni-ZrO_2纳米复合镀层,通过在连铸方坯结晶器上的工业试验,证明了Ni-ZrO_2纳米复合镀层可以稳定使用,达到该型结晶器的使用要求,完全能够替代原有的方坯铜板镀层,并能够较大幅度的节约电镀原材料成本。
【关键词】：纳米复合电镀 硬度 耐磨性 结晶器
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF341.6;TQ153
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-33
• 1.1 复合电镀的简介10-11
• 1.1.1 复合镀层的发展过程10-11
• 1.1.2 复合电镀的特点11
• 1.2 纳米复合电镀技术11-15
• 1.2.1 纳米复合镀层的结构及性能特点12
• 1.2.2 纳米复合镀层的分类12-15
• 1.3 纳米复合电镀的机理模型15-17
• 1.4 纳米复合镀层的工艺及其特点17-20
• 1.4.1 纳米复合镀层的工艺17-19
• 1.4.2 纳米复合镀层工艺的特点19
• 1.4.3 电镀制备纳米复合镀层的方法19-20
• 1.5 电镀用纳米粒子的选择20-22
• 1.5.1 纳米粒子的性质20
• 1.5.2 纳米粒子的制备方法20-21
• 1.5.3 电镀纳米不溶性固体颗粒的选择原则21
• 1.5.4 纳米粒子在复合镀层中所起的作用21-22
• 1.6 纳米氧化锆在复合镀中的应用22-24
• 1.6.1 高硬度耐磨纳米复合镀层22-23
• 1.6.2 耐蚀性和高温抗氧化性纳米复合镀层23-24
• 1.6.3 在电极材料上的应用24
• 1.7 纳米复合电镀存在的问题24-25
• 1.8 纳米颗粒的团聚现象以及解决方法25
• 1.9 纳米复合镀技术发展前景展望25-26
• 1.10 连铸结晶器与电镀技术的应用26-31
• 1.10.1 连铸简介26
• 1.10.2 结晶器简介26-28
• 1.10.3 应用在结晶器中的各种镀层28-30
• 1.10.4 结晶器对镀层的特殊要求30-31
• 1.11 本课题研究内容及意义31-33
• 第二章 实验方法和内容33-40
• 2.1 实验原理33
• 2.2 实验材料及装置33-34
• 2.2.1 实验材料33-34
• 2.2.2 实验药品34
• 2.2.3 实验装置34
• 2.3 主要实验设备34-35
• 2.4 镀液的配方及工艺参数35-36
• 2.5 电镀工艺流程36-38
• 2.5.1 镀液的配制36-37
• 2.5.2 镀件预处理37-38
• 2.5.3 纳米复合镀层制备38
• 2.6 分析方法38-40
• 2.6.1 沉积速度的测定38
• 2.6.2 镀层硬度的测定38-39
• 2.6.3 镀层耐磨性的测定39
• 2.6.4 镀层的微观形貌观测39-40
• 第三章 Ni- ZrO_2纳米复合电镀工艺的实验室研究40-47
• 3.1 影响复合电镀因素的正交实验40-41
• 3.2 复合镀层硬度分析41-42
• 3.3 复合镀层耐磨性摩擦失重的分析42-43
• 3.4 最优方案的确定43
• 3.5 复合镀层的沉积速度43-44
• 3.6 复合镀层形貌及组织结构分析44-45
• 3.7 纳米复合镀层结合力检测45-46
• 3.8 本章小结46-47
• 第四章 ZrO_2纳米复合镀层在工业上的应用47-55
• 4.1 纳米复合镀实验生产线的建立47-52
• 4.1.1 纳米复合镀实验生产线的设备47-48
• 4.1.2 纳米复合镀产品要达到的技术指标48
• 4.1.3 生产所需的原料48-50
• 4.1.4 工业生产工艺50-52
• 4.1.5 电镀生产流程52
• 4.2 工业实验结果及在炼钢厂使用情况52-53
• 4.3 生产成本的对比53-54
• 4.4 工业实验小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-61
• 致谢61-62
• 作者简介62-63

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