【doc】 电池钢壳滚镀镍技术

【doc】 电池钢壳滚镀镍技术 电池钢壳滚镀镍技术 电池钢壳滚镀镍技术 顾卫忠 (上海应用技术学院,上海200235) 摘要:介绍了一种电池钢壳滚镀镍的工艺流程和各主要工 序的工艺:分析了镀液中N与c1一含量,添加剂和电流 密度对滚镀镍溶液及镀层性能的影响:讨论了后处理工艺各 步骤对电池钢壳滚镀镍的作用. 关键词:电池钢壳;滚镀镍;后处理 中图分类号:TQ153.12文献标识码:B 文章编号:1004—227X(2005)10—0012—03 Technologyofbarrelnickelplatingforsteelbattery shell,,GUei—zhonR Abstract:Theprocessflowsandtechnicalregimesofmain sequenceofbarrelnickelplatingforsteelbatteryshellwere introduced.TheinfluencesofthecontentofNi”andCl—in bath,additiveandcurrentdensityontheperformanceof bathanddepositwereanalysed.Theeffectsofeachstep duringaftertreatmentonbarrelnickelplatingforsteelbattery shellwerediscussed. Keywords:steelbatteryshell;barrelnickelplating;after— treatment Author’Saddress:InstituteofShanghaiTechnology, Shanghai200235,China l前言 随着各种碱性锌锰,镍镉,镍氢电池在国内的普 遍使用,其电池外壳——钢壳的用量日益增加.生产 制作钢壳有两种工艺:一是在0.4,0.5mm厚的钢板 上镀镍,然后经多次冲压成型.优点是生产效率高, 质量好;缺点是设备一次性投人大,技术复杂,特别对 镀层的要求高,生产电池前,需严格脱脂.二是先将 钢板冲压成型后再镀镍.优点是工艺设备和过程相 对简单,易组织生产;缺点是由于电池壳是盲孑L,管径 与孑L深之比达1:4以上,使表面镀层厚度不均匀,厚 会影响到后期制作,薄则内孑L生锈,影响电池性能. 收稿日期:2005—03—21修回日期:2005—06—07 作者简介:顾卫忠(1957一),男,讲师,主要从事电镀工艺研究及 教学工作= 作者联系方式:(Email)gwz@sit.edu.cn,(Te1)021—64941262. ?? VO1.24No.10 因此,电镀技术是否可行是该方法能否得以实施的关 键. 国内从20世纪80年代中期开始对电池钢壳电 镀进行试验研究,90年代初开始批量生产.目前,电 池钢壳电镀渐渐趋于成熟.但尚有问题需要解决,如 电池厂对镀层孑L隙率,电池壳存放期的要求提高,镀 层厚度内外差异等.本文就目前电池钢壳的滚镀镍 技术作一些叙述,以供同行参考 2电镀工艺过程 为了满足大批量生产的需要,电池钢壳采用滚镀 镍的方法组织生产.其工艺流程如下: 化学除油一热水洗一化学除油一热水洗一冷水 洗一酸洗一两次水洗一中和一换桶一热水洗一清洗 一 活化一纯水洗一滚镀镍一两次嘲收水洗一两次水 洗一漂白防锈一两次水洗一中和一纯水洗一后处理 一 两次水洗一脱水一千燥. 3主要工序的要求 3.1化学除油 电池钢壳镀前的除油很重要.【大J为钢壳在冲制 过程中接触了润滑油,并且润滑油易渗人材料的微 孑L,清除不彻底镀层易产生锈点,所以除油工序所采 用的溶液应具有良好的渗透,分散,乳化的性能.第 一 次除油可采用表面活性剂含量多的除油剂,如三碱 工艺中加入Tx一10,6501,6503,664等或商品化的中 低温脱脂剂;第二次可在三碱工艺中加入少量的表 面活性剂. 初次除油工艺如下: NaOH30g/L Na2CO340g/L Na3PO450g/L 表面活性剂5,l0g/L 070,80? t30,40min 第二次除油工艺如下: 电池钢壳滚镀镍技术 NaOH30g/L Na2CO340g/L Na3PO440g/L 表面活性剂2,3L 50,60oC t20,30min 工件不断地翻动有助于除油,此项可在铁制并钻 孔的滚桶内滚动除油. 3.2酸洗除锈 酸洗主要除去表面少量的锈蚀.冈冲制电池壳 的材料较好,且冲制过程中使用润滑剂等,表面锈蚀 较少,因此,该工序不必采用高浓度的酸进行处理. 可以使用硫酸,盐酸,同时加入适量的缓蚀剂和少量 的表面活性剂. 除锈工艺如下: HC115%,25%(体积分数) 六次甲基四胺3,5L OP??101—.2g/L 30?左右 t2,3min 3.3中和,换桶 前处理作业时,滚筒表面易被油污等附着,所以 镀镍前须更换滚筒.在进入镀镍工序之前,经除油后 的工件需滞留较长时间,此时产品的表面会产生新的 氧化物,因此在换滚桶前应进行防锈处理,一般可用 碳酸钠,磷酸三钠等弱碱水溶液进行防锈. 3.3.1中和 Na,PO3%,5%(生产中应及时补充) 室温 t1,2min 3.3.2换桶 将lr件转入专用的镀镍滚桶,其装载量为50%左 3.4活化 为了使工件电镀前表面处于活化状态,在镀镍前 需活化处理.一般采用较稀的盐酸以除去表面的氧 化膜,确保镀层良好的结合力. 工艺如下: HC1(P=1.17g/mL)3%,5% 室温 t1,2min 3.5滚镀镍 典型的5电池钢壳的孔径与孔深之比达1:4,所 以对镀镍工艺的深镀能力,分散能力要求较高,同时 要求镀层柔软,色白,应力小,孔隙少,光泽柔和.这 些需通过合理控制溶液的基本组成,添加剂和操作条 件等给予满足. 3.5.1Ni”和Cl一的含量 镀液中Ni2+和Cl一的含量对镀液的性能有较大 的影响.尽管低的主盐浓度有利于分散能力的提 高.,但研究发现低的主盐浓度不利于低电区镀层的 沉积.实践中Ni”质量浓度一般控制在75g/L左右 为好.溶液中Cl一含量的增加能有效地提高镀液的 导电性因而具有较好的分散能力,但过高会引起镀层 的脆性大,机械性能变差,实践中一般控制在20g/L 左右. 3.5.2添加剂 镀液中的添加剂可使镀层柔软色白,光泽柔和并 能提高镀液的分散能力,深镀能力.它通常由次级光 亮剂,初级光亮剂,辅助剂3类组成.次级光亮剂能 使镀层光亮,使用的有丁炔二醇体系和丙炔醇体系. 由于电池外壳外观不要求很亮,且量多也会影响深镀 能力,因此在镀液中添加量不宜多,一般为传统光亮 镀镍的1/5左右,视品种而定.初级光亮剂主要与次 光亮剂配合使镀层亮度均匀,柔软,应力小,满足后期 形变加工.一般有苯磺酰亚胺(糖精),双苯磺酰亚胺 (BBI).辅助剂主要起降低杂质影响,提高深镀能力 的作用.一般有烯丙基磺酸钠(ALS),乙烯基磺酸钠 (VS),s.羟乙基异硫脲氯化物(ATP),丁醚嗡盐 (MOSS),SSO3中间体.这些添加剂合理配比完全能 在此滚镀镍中使用.其中采用丙炔醇的衍生物和 BBI,MOSS等能使镀层在孔隙,白度上比丁炔二醇及 糖精优越些. 3.5.3电流密度 电流密度的大小对电镀H~f.q,镀层在表面的均匀 分布有较大的影响.由于滚镀时单个滚桶的载装量 为5000只(5)左右,要使每只镀件能镀取相近厚度 的均匀镀层,就需每只钢壳都能有相近的时间处于桶 壁附近受镀,因此没有足够时间难以达到要求.为了 保证镀层厚度不超过要求,一般采用小的电流密度施 镀,其次从镀镍液的极化曲线上可知,镀镍液在小电 流密度区的时候有较大的极化度,这就有利于镀层 的均匀分布,因此,电流宜小,不宜大.实际电流密度 往往控制在0.02,0.025A/只. 3.5.4滚镀镍工艺 硫酸镍280,320g/L 氯化镍65,75L 硼酸45,50L ?? 龋;;Il朗?电池钢壳滚镀镍技术 丙炔醇丙氧基化物(PAP)0.008,0.015g/L 烯丙基磺酸钠(ALS)0.6,1.0g/L SSO3(风帆中间体)0.015,0.02g/L 丁醚嗡盐(MOSS)0.01,0.02g/L 苯磺酰亚胺(糖精)l,l.5L 2.乙基巳硫酸脂盐(TC.EHS)0.15,0.2g/L pH4.4,4.6 050.55oC Jh0.02,0.025A/只 t150,180rain 3.6漂白 电池壳电镀时温度超过50cc,且内壁镀层厚度 薄,所以在出槽进回收清洗槽之前,表面易产生铁锈 色膜,因此在进行后续的浸膜保护前需要采用一道漂 白工艺去表面黄膜,通过缓蚀剂防止再度泛黄.可采 用硫酸,草酸,柠檬酸等浸渍除去. 工艺如下: 草酸1%,2% 钼酸铵0.02%,0.05% 0室温 t1,2rain 3.7中和 由于漂白后钢壳表面处在酸性条件下,表面易变 色.另外在随后的浸膜处理时,其浸膜保护液要求工 作在碱性条件下,否则会引起保护液的快速老化.所 以应采用中和处理. 工艺如下: NaOH2%,5% 0室温 t1,2rain 3.8浸膜 由于钢壳内部的镀层较薄(平均<1.5m,最薄 处为0.5m左右),所以在干燥和贮存过程中较易出 现铁的锈点,进而影响外观及使用性能,因此干燥前 需浸一层保护膜.但电池壳是导电体,保护膜不能采 用有机膜,而应采用分子膜等.此类保护剂成品较 多,如:美国StandardChemicalProductCo.Ltd的镍 面保护剂,主要成分为可分散于水的有机硅高聚物; 上海轻工业专科学校的脱水防锈剂,主要成分为月桂 酰基型表面活性剂;陕西中大应用技术研究所的防锈 剂,用量1%,2%;13本的纽扣电池壳镀镍的后处理 防锈工艺(苯骈三氮唑9.8%,10%,甲醇31%,聚乙 二醇(?4000)0.4%),用量1%,1.5%,温度 (50?5)oC,时间3,5rain. ?7? 3.9脱水 干燥前的脱水可加速干燥速度,防止水迹和干燥 时所产生的锈点.同时防止脱水巾钢壳之I1IJ碰撞,磨 擦而产生划痕,影响外观. 3.10干燥 干燥是电镀的最后一道工序,宜采用遂道7JIJ热 设备,在干燥过程中保持钢壳翻动,并及时排出烘道 中湿热的空气,可防止干燥过程r}I内部产锈点,使 钢壳得以良好的干燥. 4滚桶 通常滚镀时滚桶内部的溶液浓度,pH等不同于 溶液本体,对电池壳等深孑L件影响较多.因此,使用 的滚桶应有别于一般滚桶.其差异主要在于:?为了 使桶内外溶液得到良好的对流交换,对桶壁的开孑L面 积尽可能的大,以能承载工件蓖量为度,孑L的形式可 以是圆孑L,长圆孑L;?由于每桶钢壳装载量较多,为r 让每个钢壳有均等的机会受镀,在内部设数条档板, 帮助零件翻动,以保证钢壳问厚度均匀. 5结论 (1)本文从电池钢壳镀镍的主要序着手,论述 了实施这一工艺的要点,从中可知电池钢壳镀镍经历 了10多年的发展,只要企业有一定的技术力量,完全 有能力用自己的:[艺技术组织生产,从而降低成本, 取得最大经济效益. (2)目前电池壳的电镀存在着内壁镀层过薄的缺 陷,离不开最后保护处理.为了对应电池生产企业对 镀层孔隙及内壁镀层厚度要求的提高,应在围内开展 化学镍后镀镍的工艺研究或在超声波的辅助下进 行滚镀镍的研究. (3)可尝试在该产品上研究开发化学镀纯镍的工 艺,来满足电池壳对内壁厚度及外观的要求. 参考文献: [1]邹斌庄.圆筒型电池滚镀镍工艺研究[J]电镀与涂饰,1993, 12(1):23. [2孙克宁,徐明,张广文,等.深孔电镀亮镍l:艺[J.电镀与环保, 1995,15(4):3. [3]杨媛辉,邝少林,梁国柱BH一952滚镀亮镍添加剂及工艺研究 [J].电镀与涂饰,1998,17(1):1—6. [4]张世敏,陈永心.碱性电池钢壳滚镀镍[艺[J].电池,1993,23 (3):124. [5]柳立名,周晓荣,李华锋,等.5号碱性电池壳体整体镀Nt新I 艺的研究[Jj表面技术,1999,28(2):11. f编辑:吴杰1