Изобретение относится к области металлургии, в частности к машинам непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), а точнее к технологии нанесения защитного покрытия при изготовлении плит и гильз кристаллизаторов. Задача, решаемая изобретением, состоит в разработке создания защитного покрытия, обеспечивающего высокую износостойкость и твердость покрытия, увеличении срока службы кристаллизаторов и повышении качества разливаемых заготовок. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в получении защитного покрытия, обеспечивающего улучшенную смазываемость поверхности жидкой сталью, высокую адгезию покрытия с медной основой, разницу в коэффициентах теплового расширения покрытий и основы в процессе эксплуатации кристаллизаторов, снижение термической деформации кристаллизаторов в процессе эксплуатации, увеличение стойкости плит и гильз кристаллизаторов. Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что способ электрохимического нанесения двухслойного защитного покрытия включает следующие операции: промывку поверхности изделия и двухслойное электрохимическое покрытие в ванне с электролитами. По изобретению перед нанесением покрытия изделия предварительно обрабатывают в электролите, содержащем гидроксид натрия, затем производят промывку поверхности изделия моющими средствами, пемзой, растворителем и подготовительную операцию промывания раствором соляной кислоты и раствором сульфаминовой кислоты, а электрохимическое покрытие наносят в два слоя: сначала осуществляют электрохимическое никелирование в сульфаматном электролите. Для получения покрытия толщиной 845 мкм процесс длится в течение 33,5-34,5 ч. Для получения покрытия толщиной 35-40 мкм процесс длится в течение 2,5-3 ч. Затем производят промывку поверхности моющим средством, пемзой, кальцинированной содой и растворителем, наносят второй слой покрытия электрохимическим хромированием в стандартном электролите, содержащем хромовый ангидрид, серную кислоту, хром и другие примеси.

 

(57) Реферат / Формула:
относится к области металлургии, в частности к машинам непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), а точнее к технологии нанесения защитного покрытия при изготовлении плит и гильз кристаллизаторов. Задача, решаемая изобретением, состоит в разработке создания защитного покрытия, обеспечивающего высокую износостойкость и твердость покрытия, увеличении срока службы кристаллизаторов и повышении качества разливаемых заготовок. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в получении защитного покрытия, обеспечивающего улучшенную смазываемость поверхности жидкой сталью, высокую адгезию покрытия с медной основой, разницу в коэффициентах теплового расширения покрытий и основы в процессе эксплуатации кристаллизаторов, снижение термической деформации кристаллизаторов в процессе эксплуатации, увеличение стойкости плит и гильз кристаллизаторов. Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что способ электрохимического нанесения двухслойного защитного покрытия включает следующие операции: промывку поверхности изделия и двухслойное электрохимическое покрытие в ванне с электролитами. По изобретению перед нанесением покрытия изделия предварительно обрабатывают в электролите, содержащем гидроксид натрия, затем производят промывку поверхности изделия моющими средствами, пемзой, растворителем и подготовительную операцию промывания раствором соляной кислоты и раствором сульфаминовой кислоты, а электрохимическое покрытие наносят в два слоя: сначала осуществляют электрохимическое никелирование в сульфаматном электролите. Для получения покрытия толщиной 845 мкм процесс длится в течение 33,5-34,5 ч. Для получения покрытия толщиной 35-40 мкм процесс длится в течение 2,5-3 ч. Затем производят промывку поверхности моющим средством, пемзой, кальцинированной содой и растворителем, наносят второй слой покрытия электрохимическим хромированием в стандартном электролите, содержащем хромовый ангидрид, серную кислоту, хром и другие примеси.

 

---

MIIKB22D11/04
Способ нанесения двухслойного гальванического покрытия на медные гильзы и плиты кристалл изаторов
Изобретение относится к области металлургии, в частности к машинам непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), а точнее к технологии нанесения защитного покрытия при изготовлении плит и гильз кристаллизаторов.
Сущность изобретения: нанесение электрохимическим методом двухслойного покрытия на рабочую поверхность плит и гильз, используя один слой (никель) как смягчающую подложку под износостойкий рабочий слой (хром).
Существуют различные варианты и способы нанесения защитных покрытий: однослойные и многослойные, наносимые электрохимическим способом, напылением, накаткой. К наносимым покрытиям должны предъявляться определенные требования: высокая износостойкость и твердость, незначительная смазываемость жидкой сталью, высокая адгезия покрытий с медной основой, способность обеспечить достаточный теплоотвод и по возможности небольшую разницу в коэффициентах теплового расширения покрытий и основы.
Известен способ [1] нанесения защитного покрытия, имеющего два и три слоя. Промежуточный слой Ni-(Co) и рабочий слой (или два слоя) Ni(Co)P(3-20%)- Сг или Ni-Co-B (2-15%). Недостатком нанесения данных покрытий является высокая стоимость процесса нанесения покрытий, включающая высокую стоимость необходимых реактивов, повышенный контроль состояния электролитов, дополнительные затраты для подготовки нанесения покрытия.
Недостаток покрытий Ni(Co)P-(Cr), Ni(Co)B-(Cr) в том, что они обладают низкими теплопроводностью, коэффициентом теплового расширения и узким спектром рабочих температур.
В качестве прототипа принят способ [2] нанесения защитного покрытия. Покрытие выполняется однослойным Ni (Со) и двухслойным Ni (Со)-В (0,05-1,5 %). Долговечность и износостойкость покрытия получаемого при использовании данного изобретения не очень высокая. Поэтому для повышения износостойкости в два раза (до 300 плавок при скорости 1,9 м/мин), применен метод конусообразного и ступенчатого нанесения покрытия различной конфигурации. Толщина данного покрытия составляет в верхней части кристаллизатора от 50 до 200 мкм и в нижней от 200 до 1000 мкм.
Технологический процесс нанесения защитного покрытия на медную поверхность кристаллизатора включает следующие операции: -промывка водой, 50% раствором соляной кислоты, 3% раствором суль-фаминовой кислоты;
-электрохимическое покрытие в ванне Ni(Co)-B электролите следующего состава
сульфат никеля 250 г/дм
хлорид никеля 20 г/дм 3
борная кислота 30 г/дм
диметиламинбаран 0,1 г/дм 3, при температуре 40-45° С, показа-
теле рН 4,0 и плотности тока 1-3 А/ дм 2. Время нанесения покрытия зависит от толщины покрытия, которое необходимо получить.
Процесс идет с постепенным уменьшением уровня электролита в гальванической ванне для образования конусности покрытия.
Применен метод конусообразного и ступенчатого нанесения покрытия различной конфигурации.
Недостаток прототипа в том, что усложнен процесс изготовления кристаллизаторов, что приводит к дополнительным затратам.
Причем толщина наносимого покрытия влияет на теплоотвод, что может привести к термической деформации кристаллизатора, снижению стойкости и образованию поверхностных дефектов при разливке заготовок. Поэтому требуется для изготовления кристаллизаторов применять медные сплавы содержащие серебро для увеличения температуры рекристаллизации. При этом стоимость процесса нанесения покрытия увеличивается.
Задача, решаемая изобретением, состоит в разработке создания защитного покрытия, обеспечивающего высокую износостойкость и твердость покрытия, увеличении срока службы кристаллизаторов и повышении качества разливаемых заготовок.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в получении защитного покрытия обеспечивающего улучшенную смазываемость поверхности жидкой сталью, высокую адгезию покрытия с медной основой, разницу в коэффициентах теплового расширения покрытий и основы в процессе эксплуатации кристаллизаторов, снижение термической деформации кристаллизаторов в процессе эксплуатации, увеличение стойкости плит и гильз кристаллизаторов,
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что способ электрохимического нанесения двухслойного защитного покрытия включает следующие операции: промывку поверхности изделия и двухслойное электрохимическое покрытие в ванне с электролитами. По изобретению перед нанесением покрытия изделия предварительно обрабатывают в электролите, содержащем гидроксид натрия концентрации 170...230 г/дм3 при температуре 18-20 °С и плотности тока от 3 до 10 А/ дм2, затем производят промывку поверхности изделия моющими средствами, пемзой, раство
рителем и подготовительную операцию промывания 10% раствором соляной кислоты и 4% раствором сульфаминовой кислоты, а электрохимическое покрытие наносят в два слоя: сначала осуществляют электрохимическое никелирование в сульфаматном электролите следующего состава:
сульфамат никеля 370-470 г/дм бромид никеля 2-4 г/дм 3
борная кислота 20-30 г/дм
примеси железа не более 0,1 г/дм ,
при показателе рН 2,8-3,2, температуре 50 - 60° С и плотности тока 0,5-2,5 А/ дм 2 . Для получения покрытия толщиной 845мкм процесс длится в течение 33,5-34,5 час. Для получения покрытия толщиной 35-40 мкм процесс длится в течение 2,5 - 3 часов. Затем производят промывку поверхности моющим средством, пемзой, кальцинированной содой и растворителем, наносят второй слой покрытия электрохимическим хромированием в стандартном электролите следующего состава: хромовый ангидрид 230-270 г/дм серная кислота 2,3-2,7 г/дм
хрома не более 7 г/дм 3
хлоридов не более 5 г/дм 3
сульфатов не более 2,7 г/дм 3
железа не более 18 г/дм ,
при температуре 50 - 60° С и плотности тока 20-50 А/ дм 2 на толщину слоя покрытия от 60 до ЮОмкм в течение 5-6 часов.
За счет высокой износостойкости Сг и его хороших свойств трения. Толщина наносимого слоя Сг лежит в диапазоне обеспечивающем лучшее соотношение износостойкости и теплопроводности. Отрицательная сторона при нанесении Сг плохое сцепление с Си решается с помощью
промежуточного слоя Ni, который имеет хорошую теплопроводность и несет функцию износостойкости. Основное требование при нанесении покрытия равномерная толщина Ni подложки на медной основе кристаллизаторов и защитного слоя Сг , которые должны составлять:
-на плитах: слой никеля (Ni) - 845мкм, слой хрома (Сг) 60- ЮОмкм;
-на гильзах: слой никеля (Ni)- 35-40 мкм, слой хрома (Сг) - 60-65 мкм. Пример конкретного использования:
Способ опробован на Республиканском унитарном предприятии "Белорусский металлургический завод" в Ремонтно- механическом цехе и проведены испытания кристаллизаторов с новым защитным покрытием на МНЛЗ -1, 2, 3 в Электротросталеплавильных цехах 1 и 2. При осуществлении технологического процесса нанесения двухслойного защитного покрытия на медную поверхность кристаллизатора производили следующие операции: -предварительную обработку в электролите: гидрооксид натрия 170-230 г/дм 3,
при температуре 18-20 С и плотности тока 10 А/дм .
Промывали поверхность моющим средством, пемзой и растворителем. Осуществляли подготовительную операцию промывания 10% раствором соляной кислоты и 4% сульфаминовой кислоты.
Затем проводили электрохимическое никелирование в сульфаматном электролите:
сульфамат никеля 370-470 г/дм бромид никеля 2-4 г/дм
борная кислота 20-30 г/дм
примеси железа не более 0,1 г/дм 3,
при показателе рН 2,8-3,2, температуре 50 - 60° С и плотности тока 0,5-2,5 А/ дм 2
Для плит на толщину защитного слоя 845мкм время нанесения покрытия 33,5-34,5 часов, для гильз - на толщину слоя 35-40 мкм время нанесения покрытия 2,5-3 час. Затем поверхность промывали моющим средством, пемзой, кальцинированной содой и растворителем и проводили электрохимическое хромирование в стандартном электролите: хромовый ангидрид 230-270 г/дм серная кислота 2,3-2,7 г/дм 3
хрома не более 7 г/дм 3
хлоридов не более 5 г/дм
сульфатов не более 2,7 г/дм 3
железа не более 18 г/дм ,
0 2
при температуре 50 - 60 С, плотности тока 20-50 А/ дм .
Для плит нанесение защитного покрытия на толщину слоя 60-100мкм осуществляли в течение 5-6 часов и для гильз кристаллизаторов на толщину слоя 60-65 мкм в течение 5-6 часов.
Использование технологического процесса электрохимического нанесения двухслойного защитного покрытия позволяет:
1. При эксплуатации кристаллизаторов увеличить износостойкость, получить необходимую теплопроводность, уменьшить термическую деформацию плит и гильз кристаллизаторов и будет способствовать уменьшению количества поверхностных дефектов, улучшению макроструктуры отливаемой заготовки и повышению ее качество.
2. Увеличить стойкость гильз кристаллизаторов в среднем с 250 до 500 плавок (в два раза) при скорости разливки до 3,5 м/мин, стойкость плит кристаллизаторов сохранить на уровне 700 плавок, но при этом исключить использование дорогостоящей меди с добавкой серебра.
3. Сократить потребность в гильзах и плитах кристаллизаторов.
Источники информации:
1. JP №40341/1980
2. ЕР 0 383 934 А1, 03.02.90 (прототип)
Технический дире
В.А. Маточкин
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ нанесения двухслойного гальванического покрытия на медные гильзы и плиты кристаллизаторов, включающий следующие операции: промывку поверхности изделия и двухслойное электрохимическое покрытие в ванне с электролитами, отличающийся тем, что перед нанесением покрытия изделия предварительно обрабатывают в электролите, содержащем гидроксид натрия концентрации 170...230 г/дм3 при температуре 18-20 °С и плотности тока от 3 до 10 А/ дм2, затем производят промывку поверхности изделия моющими средствами, пемзой, растворителем и подготовительную операцию промывания 10% раствором соляной кислоты и 4% раствором сульфаминовой кислоты, а электрохимическое покрытие наносят в два слоя: сначала осуществляют электрохимическое никелирование в сульфаматном электролите следующего состава: сульфамат никеля 370-470 г/дм бромид никеля 2-4 г/дм 3
борная кислота 20-30 г/дм
примеси железа не более 0,1 г/дм 3,
при показателе рН 2,8-3,2, температуре 50 - 60° С и плотности тока
0,5-2,5 А/ дм , при толщине слоя покрытия 845мкм процесс ведут в
течение 33,5-34,5 час, а при толщине слоя покрытия 35-40 мкм от 2,5
до 3 часов, затем производят промывку поверхности моющим средством,
пемзой, кальцинированной содой и растворителем и наносят второй слой
покрытия электрохимическим хромированием в стандартном электролите
следующего состава:
хромовый ангидрид 230-270 г/дм
серная кислота 2,3-2,7 г/дм 3
хрома не более 7 г/дм
хлоридов не более 5 г/дм 3
сульфатов не более 2,7 г/дм 3
железа не более 18 г/дм 3,
при температуре 50 - 60° С и плотности тока 20-50 А/ дм 2 на толщину слоя покрытия от 60 до ЮОмкм в течение 5-6 часов.
ЕВРАЗИЙСКОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО
ЕАПВ/ОП-2
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ
(статья 15(3) ЕАПК и правило 42 Патентной инструкции к ЕАПК)
Номер евразийской заявки: 200501610
Дата подачи: 22 августа 2005 (22.08.2005) Дата испрашиваемого приоритета:
Название изобретения: Способ нанесения двухслойного гальванического покрытия на медные гильзы и плиты
_кристаллизаторов_
Заявитель: РЕСПУБЛИКАНСКОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "БЕЛОРУССКИЙ
_МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ЗАВОД"_
П Некоторые пункты формулы не подлежат поиску (см. раздел I дополнительного листа)
Единство изобретения не соблюдено (см. раздел II дополнительного листа)_
А. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ:
Согласно международной патентной классификации (МПК) C25D 5/12 (2006.01)
_B22D11/059 (2006.01)_
Б. ОБЛАСТЬ ПОИСКА:_
Минимум просмотренной документации (система классификации и индексы МПК)
C25D 3/00-3/04, C25D 3/12, C25D 5/00, C25D 5/10, C25D 5/12, B22D 11/00, B22D 11/04, B22D 11/059
Другая проверенная документация в той мере, в какой она включена в область поиска: EAPATIS, RUPAT, Esp@cenet, PAJ _
В. ДОКУМЕНТЫ, СЧИТАЮЩИЕСЯ РЕЛЕВАНТНЫМИ
Категория*
Ссылки на документы с указанием, где это возможно, релевантных частей
Относится к пункту №
ЕР 0383934 Al (SATOSEN CO., LTD) 29.08.1990, формула
WO 2003/099490 Al (CONCAST AG) 04.12.2003, формула
RU 2094167 CI (АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "НОВОЛИПЕЩИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ") 27.10.1997, формула
RU 2181315 С2 (ЮЗИНОР и др.) 20.04.2002, с. 2, абзац 4, 5 [он-лайн] [Найдено 19.04.2006], Найдено из базы данных RUPAT
I {последующие документы указаны в продолжении графы В [""| данные о патентах-аналогах указаны в приложении
* Особые категории ссылочных документов: "А" документ, определяющий общий уровень техники
"Е" более ранний документ, но опубликованный на дату
подачи евразийской заявки или после нее "О" документ, относящийся к устному раскрытию, экспонированию и т.д.
"Р" документ, опубликованный до даты подачи евразийской
заявки, но после даты испрашиваемого приоритета D" документ, приведенный в евразийской заявке
"Т" более поздний документ, опубликованный после даты приоритета и приведенный для понимания изобретения
"X" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету
поиска, порочащий новизну или изобретательский уровень,
взятый в отдельности "Y" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету
поиска, порочащий изобретательский уровень в сочетании с
другими документами той же категории " &" документ, являющийся патентом-аналогом "L" документ, приведенный в других целях_
Дата действительного завершения патентного поиска: 25 апреля 2006 (25.04.2006)
Наименование и адрес Международного поискового органа: Федеральный институт промышленной собственности
РФ, 123995,Москва, Г-59, ГСП-5, Бережковская наб., 30-1. Факс: 243-3337, телетайп: 114818 ПОДАЧА
Уполномоченное лицо>
А. Журавлев 240-33-15