一种用于电池外壳的快速镀镍钢带的制备方法与流程

本发明涉及涂镀领域，尤其涉及到一种适用于电池外壳用快速镀镍钢带的制备工艺。

背景技术：

镀镍钢带有良好的延展性、导电性、耐腐蚀性及耐冲击性能，广泛用于电池行业作为电池的壳体材料使用。

一般镀镍钢带的制备方法是通过直流电直接对低碳钢表面进行电镀镍来制备，但是传统电镀镍钢带的电流密度一般要控制到4A/dm²左右，电沉积速度慢，生产周期长，效率低；若增加电流密度，阴极析氢反应将会非常严重，镀液因为浓差极化会导致镀层产生针孔、麻点和粗晶等缺陷。

常规电镀过程中，电流密度影响镍层表面粗糙度、晶体颗粒大小、晶粒分布。在1-5A/dm²的过程中表面粗糙度逐渐降低，晶体颗粒尺寸逐渐减小，镀层致密程度增加。这是因为在小电流密度情况下，由于阴极电位低，所以晶体成核率就比较低，晶体尺寸较大，这是镀层粗糙度比较大的主要原因。随当电流密度开始增大，阴极过电位开始增高，晶核临界形成尺寸变小，因而晶体颗粒形成速率大于成长速率，因而晶体颗粒尺寸变小变均匀，镀层表面粗糙度降低。但是当电流密度继续增加，增加至5A/dm²以上时，由于阴极析氢反应加剧，镀液浓差极化加大，阴极界面消耗镍离子速率变快，镀层粗糙度增加，导致镀层合格率降低。

另外，孔隙率也是影响镀镍层质量的一个因素。根据实验可以得出在1-5A/dm²范围内，孔隙率随电流密度增大而变小，当电流密度继续增大，孔隙率又开始增加。随着电流密度的增加，镀层的晶体颗粒尺寸减小，同时由于电流密度增加镀层厚度增大，孔隙率从而跟随电流密度增大而减小。当电流增大到5A/dm²以上时，阴极表面电流过大，析氢反应开始加剧，阴极表面和镀层内吸附了大量的氢气泡和大量的氢原子，镀层中的孔隙和镀层内的析氢量大大增加，因而孔隙率大大增加。因而，常规电镀镍技术阴极电流密度一般不超过5A/dm²。低电流密度下电镀意味着需要较长的时间才能将镀层沉积到一定的厚度，达到国家标准。这样生产时间周期长，占用生产线场地资源太多。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种快速电镀镍钢带的制备方法，该方法将脉冲沉积和液流喷射相结合，在钢带表面快速沉积金属镍而得到镀镍钢带。

本发明的电池用镀镍钢带的制备方法，一种用于电池外壳的快速镀镍钢带的制备方法，其特征在于：钢带脱脂活化后，以镍板为阳极，钢带为阴极，依次经电镀暗镍、半光亮镍和光亮镍，使用硫酸镍和氯化镍化合物作为电镀过程中的电解质，用硼酸作为溶液的缓冲剂，通过镀液冲击及脉冲电流相结合在钢带表面沉积镀镍层。

第一步快速电镀暗镍，其镀液成分为：硫酸镍200～350g/L、氯化镍30～60g/L、硼酸30～50g/L；镀液温度：35～50℃，电流密度：5～40A/ dm²；电镀时间：15～30s。

第二步快速快速半光亮镍的镀液组成为：硫酸镍250～350g/L、氯化镍30～60g/L、硼酸30～50g/L，半光亮镍添加剂：2-10 ml/L；电流密度5～40A/ dm²；电镀时间：15～30s。

第三步快速电镀光亮镍镀液组成为：硫酸镍250～350g/L、氯化镍30～60g/L、硼酸30～50g/L；光亮镍添加剂：2-10 ml/L；电流密度5～40A/ dm²；电镀时间：15～30s。

进一步地，所述脉冲电流的电源为非正弦脉冲电源，阴极峰值电流密度100 A/dm²，电流密度为5～20A/ dm²。

再进一步地，所述镀液冲击的镀液喷射到带钢表面喷射速度为5-50m/s。

本发明的最大特点是使用脉冲电沉积结合液流喷射实现了在带钢表面快速电沉积金属镍层，阴极峰值电流密度可以高达100 A/ dm²，平均电流密度5～40A/ dm²；电镀液的喷射速度为5-50m/秒。由于脉冲电沉积本身的阴阳极交替过程改善了镀层质量，瞬间大电流密度沉积，提高了沉积速度；结合镀液喷流喷射到带钢表面，加快了液相传质速度极大的降低了阴极的浓差极化，提高了电化学极化的趋势，使得电镀过程中大电流得以实施，提高了电镀镍过程中阴极的电流密度，提高了沉积速度，实现了大电流快速沉积。

本发明的有益效果是：（1）得到同样厚度的镀层电镀时间是常规电镀时间的1/6-1/4，生产线是常规生产线的1/2，节约设备占地面积，（2）镀层表面均匀致密，光亮度高、具有较高的耐腐蚀性能和耐冲击性能；（3）本发明适用范围广，适用于普通带钢与冷轧带钢。

本发明通过增加液相传质结合脉冲电沉积技术实现了大电流电镀镍钢带的制备，节约生产线占地面积，提高生产效率。

附图说明

图1是实施例一所得镀层表面形貌的SEM照片,

图2是实施例三所得镀层表面形貌的SEM照片。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本发明要求在暗镍镀液中液流喷射速度10m/s，电流密度控制在6A/dm²的条件下进行，同时确保电镀时间在20s。

半光亮镀镍：本发明要求半光亮电镀过程中镀液喷射速度5m/s，电流密度控制在12A/dm²的条件下进行，同时确保电镀时间在30s。

光亮镀镍：本发明要求光亮电镀镍在电镀过程中镀液喷射速度7m/s，电流密度控制在16A/dm²的条件下进行，同时确保电镀时间在30s。

然后经过水洗和烘干，在100摄氏度下，对镀镍钢带进行热风烘干。

通过上述电镀过程，可以得到厚度为8微米镀镍层，镀层表面光亮致密，8h盐雾试验结果可以达到九级。

实施例二

暗镀镍：本发明要求电镀暗镍过程中镀液喷射速度15m/s，电流密度控制在14A/dm²的条件下进行，同时确保电镀时间在15s。

半光亮镀镍：本发明要求半光亮电镀镍过程镀液喷射速度20m/s，电流密度控制在20A/dm²的条件进行，同时确保电镀时间在15s。

光亮镀镍：本发明要求光亮镀镍过程中在镀液喷射速度20m/s，电流密度控制在20A/dm²的条件下进行，同时确保电镀时间在20s。

然后经过水洗和烘干，在100摄氏度下，对镀镍钢带进行热风烘干。

通过上述电镀过程，可以得到厚度为8.5微米镀镍层，镀层表面光亮致密，8h盐雾试验结果可以达到九级。

实施例三

暗镀镍：本发明要求电镀暗镍过程中镀液喷射速度30m/s，电流密度控制在20A/dm²的条件下进行，同时确保电镀时间在15s。

半光亮镀镍：本发明要求半光亮电镀镍过程镀液喷射速度30m/s，电流密度控制在30A/dm²的条件进行，同时确保电镀时间在15s。

光亮镀镍：本发明要求光亮镀镍过程中在镀液喷射速度30m/s，电流密度控制在30A/dm²的条件下进行，同时确保电镀时间在20s。

然后经过水洗和烘干，在100摄氏度下，对镀镍钢带进行热风烘干。

通过上述电镀过程，可以得到厚度为16微米镀镍层，镀层表面光亮致密，8h盐雾试验结果可以达到九级。

实施例四

暗镀镍：本发明要求电镀暗镍过程中镀液喷射速度40m/s，电流密度控制在45A/dm²的条件下进行，同时确保电镀时间在15s。

半光亮镀镍：本发明要求半光亮电镀镍过程镀液喷射速度40m/s，电流密度控制在45A/dm²的条件进行，同时确保电镀时间在15s。

水洗：用蒸馏水冲洗，确保水中不含有半光亮添加剂。

光亮镀镍：本发明要求光亮镀镍过程中在镀液喷射速度40m/s，电流密度控制在40A/dm²的条件下进行，同时确保电镀时间在15s。

然后经过水洗和烘干，在100摄氏度下，对镀镍钢带进行热风烘干。

通过上述电镀过程，可以得到厚度为14微米镀镍层，镀层表面光亮致密，8h盐雾试验结果可以达到九级。