電流及電場對結晶器銅板上電鍍鎳及其合金鍍層性能的影響.pdf

1、結晶器是板坯連鑄生產中的關鍵部件，其技術性能直接影響到鑄坯的表面質量，連鑄作業(yè)率等。上海寶山鋼鐵集團公司機械廠結晶器銅板電鍍電流密度小，產能尚未得到充分發(fā)揮，因此增大電鍍電流密度，提高生產效率，具有重要的實際意義。本文從工程應用出發(fā)，研究提高電鍍電流密度的可行性，另外，設計了新型的陰極屏蔽裝置，可以有效減少金屬資源的浪費。
　　本文詳細研究了電流密度對結晶器銅板上電鍍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性能。結果表明，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，都在標準范圍之內。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)測試研究鍍層結構，結果表明3種鍍層的晶體學常數及鍍層擇優(yōu)生長晶面隨電鍍電流密度沒有變化。以上結果表明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度對鍍層性能的影響。結果顯示電場對鍍層性能的影響也集中體現在厚度均勻性上，當陰陽極面積比為1.1~1.2，陰陽極間距增大20%，使用導電性輔助陰極或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用于電鍍槽中電場的模擬與計算，并且用實驗對ANSYS計算結果進行了驗證。研究結果表明，使用ANSYS軟件的前處理模塊進行建模，采用自由網格劃分工具，對陰陽極各自加載電壓，計算陰極表面電場分布，計算結果與實驗結果相符。進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參數建立有限元模型，設計了一種可以工