一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法与流程

1.本发明涉及电镀领域，具体涉及一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法。


背景技术：

2.电镀，指利用电解原理在某些基材表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀的目的是在基材上镀金属镀层，改变基材表面性质或尺寸，从而起到防止金属氧化，增加硬度、提高耐磨性、导电性、光滑性、耐热性、抗腐蚀性及增进美观等作用。
3.由于不锈钢基材具有良好的性能，被广泛应用于各种领域，如建筑、机械、电池等，其中锂电池外壳主要为不锈钢带表面镍镀层材料。目前，镀镍工艺一般是在不锈钢表面直接电镀镍，但是这种工艺形成的镍镀层与不锈钢基材的结合性不佳，导致锂电池外壳的抗蚀能力和耐磨能力较差。因此，需要对不锈钢带表面进行前处理以去除油污和其它杂质。
4.现有技术中对于不锈钢镀镍的前处理工艺比较复杂和繁琐，包括化学除油、热水洗、电解除油、酸洗、活化等工序，中间需要大量的水来清洗，从而造成大量酸碱废水的排放。因此需要对不锈钢镀镍的前处理工艺作进一步改进，以保证处理工艺简单环保且产品性能优异。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法，能够提高镀镍层与不锈钢带的结合性、抗蚀能力和耐磨能力。
6.本发明的技术方案如下：
7.本发明提供了一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法，包括以下步骤：电晕物理脱脂、大气射流低温等离子清洗活化、紫外光清洗、闪镀镍、镀镍、热水洗、风刀吹、表面封闭、热风烘干。
8.本发明所述的电晕物理脱脂为在10kw的条件下，通过绝缘辊在大气介质中放电，对不锈钢带双面进行连续电晕，带材张力控制在180～200n。
9.本发明所述的大气射流低温等离子清洗为将经电晕物理脱脂的不锈钢带通过低温等离子表面处理器处理，功率为1.8kw，频率为20khz，大气压力为86～106kpa。
10.本发明所述的紫外光清洗为在波长185～254nm，常温、常压的环境中通过光敏作用清洗不锈钢带表面的有机污染物。
11.本发明所述的闪镀镍为在强酸高氯的电镀液中对不锈钢带进行阴极电解活化，然后在同一电镀液中进行闪镀镍，
12.优选地，所述的电镀液中nicl2·
6h2o含量为200～250g/l，质量分数36～38％的hcl含量为120～180g/l，电镀液温度为20～30℃；
13.优选地，阴极电解活化电流密度为1～3a/dm2，时间为10～60s；
14.优选地，闪镀镍电流密度为3～8a/dm2，时间为10s～2min。
15.本发明所述的镀镍为在含有镀覆金属化合物、导电盐、缓冲剂的镀镍溶液中通电，
进行镀镍，形成镀层，
16.优选地，所述的镀镍溶液为高速沉积镀镍液体，其中ni(so3nh2)2·
4h2o含量为650～750g/l，nicl2·
6h2o含量为10～15g/l，h3bo3含量为40～50g/l；
17.优选地，镀镍溶液温度为55～60℃，ph为3.8～4.0。
18.本发明所述的表面封闭为在室温条件下,将n-甲基吗啉、硅烷偶联剂、乙二醇和超支化非离子水性聚氨酯于去离子水中搅拌均匀，其中，n-甲基吗啉、硅烷偶联剂、乙二醇添加量分别为0.1～20g/l、1～20g/l、20～200g/l，超支化非离子水性聚氨酯添加量为去离子水质量的8～10％，浸泡30～60秒后拿起，在空气中停留成膜。
19.有益效果
20.本发明对不锈钢带的前处理采用物理方法脱脂除油和活化，没有酸碱废水的排放，安全环保；
21.本发明通过对不锈钢带表面进行电晕处理，去除有机物、油脂、油污等微观有机污物及氧化层，同时提高不锈钢表面能和浸润能力，使材料表面的达因值达到66达因以上，改善镀镍层与不锈钢带间的附着效果；
22.本发明采用大气射流低温等离子清洗，清除不锈钢带表面污染和残留有机物，以及氧化和金属盐等对材料的污染，同时可以提高接触性能，从而提高结合强度。
23.本发明通过添加超支化非离子水性聚氨酯对不锈钢带表面镍镀层进行表面封闭，无毒环保，同时保持镍镀层表面光亮，提高耐蚀性。
具体实施方式
24.以下实施例旨在说明本发明，而不是对本发明保护范围的进一步限定。
25.本发明提供了一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法，包括以下步骤：电晕物理脱脂、大气射流低温等离子清洗活化、紫外光清洗、闪镀镍、镀镍、热水洗、风刀吹、表面封闭、热风烘干。
26.本发明所述的电晕物理脱脂为在10kw的条件下，通过绝缘辊在大气介质中放电，对不锈钢带双面进行连续电晕，带材张力控制在180～200n。
27.本发明采用电晕物理脱脂对不锈钢带双面进行连续电晕，去除有机物、油脂、油污等微观有机污物及氧化层，同时提高不锈钢表面能和浸润能力，使材料表面的达因值达到66达因以上，改善镀镍层与不锈钢带间的附着效果。
28.本发明所述的大气射流低温等离子清洗为将经电晕物理脱脂的不锈钢带通过低温等离子表面处理器处理，功率为1.8kw，频率为20khz，大气压力为86～106kpa。
29.本发明采用大气射流低温等离子清洗活化，清除不锈钢带表面污染和残留有机物，以及氧化和金属盐等对材料的污染，同时可以提高接触性能，从而提高结合强度。
30.本发明所述的紫外光清洗为在波长185～254nm，常温、常压的环境中通过光敏作用清洗不锈钢带表面的有机污染物。
31.本发明所述的闪镀镍为在强酸高氯的电镀液中对不锈钢带进行阴极电解活化，然后在同一电镀液中进行闪镀镍，
32.优选地，所述的电镀液中nicl2·
6h2o含量为200～250g/l，质量分数36～38％的hcl含量为120～180g/l，电镀液温度为20～30℃；
33.优选地，阴极电解活化电流密度为1～3a/dm2，时间为10～60s；
34.优选地，闪镀镍电流密度为3～8a/dm2，时间为10s～2min。
35.本发明在闪镀镍的电镀液中，nicl2·
6h2o是电镀主盐，hcl主要提供强酸高氯的电镀环境，强酸高氯的环境有利于活化不锈钢表面，且可以除去不锈钢表面的氧化膜层；在同一电镀液中进行闪镀镍，可以避免不锈钢带大面积和空气接触而再次被氧化，且闪镀镍层能够增加后序镀层的结合力。
36.本发明所述的镀镍为在含有镀覆金属化合物、导电盐、缓冲剂的镀镍溶液中通电，进行镀镍，形成镀层，
37.优选地，所述的镀镍溶液为高速沉积镀镍液体，其中ni(so3nh2)2·
4h2o含量为650～750g/l，nicl2·
6h2o含量为10～15g/l，h3bo3含量为40～50g/l；
38.优选地，镀镍溶液温度为55～60℃，ph为3.8～4.0。
39.本发明通过镀镍形成的镀层内应力极低，且具有优良的致密性、均匀性和结合力。
40.本发明所述的表面封闭为在室温条件下,将n-甲基吗啉、硅烷偶联剂、乙二醇和超支化非离子水性聚氨酯于去离子水中搅拌均匀，其中，n-甲基吗啉、硅烷偶联剂、乙二醇添加量分别为0.1～20g/l、1～20g/l、20～200g/l，超支化非离子水性聚氨酯添加量为去离子水质量的8～10％，浸泡30～60秒后拿起，在空气中停留成膜。
41.所述超支化非离子水性聚氨酯通过以下步骤得到的：
42.①
将丁二酸酐与聚乙二醇单甲醚反应生成端羧基的亲水聚合物，
43.②
向端羟基超支化聚合物中加入步骤
①
中的端羧基的亲水聚合物，反应，得改性超支化聚合物；
44.③
将聚醚多元醇、异氰酸酯、硅烷偶联剂、步骤
②
得到的改性超支化聚合物反应至异氰酸酯基含量为0％，后处理得超支化非离子水性聚氨酯。
45.所述步骤
②
中端羟基超支化聚合物是以二异丙醇胺与丁二酸酐反应得到ab2型单体，以三羟甲基丙烷作核分子，ab2型单体与核分子按照摩尔比9：1反应得到的；核分子与步骤
①
中得到的端羧基的亲水聚合物的摩尔比为1:9，步骤
③
中改性超支化聚合物中的羟基与异氰酸酯基的摩尔比是1：1，硅烷偶联剂与异氰酸酯的摩尔比是1：1。
46.本发明通过添加超支化非离子水性聚氨酯对不锈钢带表面镍镀层进行表面封闭，无毒环保，同时保持镍镀层表面光亮，提高耐蚀性。
47.实施例1
48.本实施例公开了一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法，具体流程为：
49.s1.不锈钢带放卷：通过感应探头，将电动滚轮上升，将不锈钢卷放入，调至正确位置。
50.s2.电晕物理脱脂:在10kw的条件下，通过绝缘辊在大气介质中放电，对不锈钢带双面进行连续电晕，带材张力控制在190n。
51.s3.大气射流低温等离子清洗活化:将经电晕物理脱脂的不锈钢带通过低温等离子表面处理器处理，功率为1.8kw，频率为20khz，大气压力为95kpa。
52.s4.紫外光清洗：在波长210nm，常温、常压的环境中通过光敏作用清洗不锈钢带表面的有机污染物。
53.s5.闪镀镍:在强酸高氯的电镀液中对不锈钢带进行阴极电解活化，然后在同一电
镀液中进行闪镀镍，其中，nicl2·
6h2o含量为220g/l，质量分数37％的hcl含量为160g/l，电镀液温度为28℃，阴极电解活化电流密度为2a/dm2，时间为40s，闪镀镍电流密度为5a/dm2，时间为1min。
54.s6.镀镍：在含有镀覆金属化合物、导电盐、缓冲剂的镀镍溶液中通电，进行镀镍，形成镀层，其中，镀镍溶液为高速沉积镀镍液体，其中ni(so3nh2)2·
4h2o含量为700g/l，nicl2·
6h2o含量为13g/l，h3bo3含量为45g/l，镀镍溶液温度为58℃，ph为3.9。
55.s7.热水洗：镀镍后通过热水洗干净表面残留。
56.s8.风刀吹：由风刀吹去表面的多余水分。
57.s9.表面封闭：在室温条件下,将n-甲基吗啉、硅烷偶联剂、乙二醇和超支化非离子水性聚氨酯于去离子水中搅拌均匀，其中，n-甲基吗啉、硅烷偶联剂、乙二醇添加量分别为8g/l、10g/l、110g/l，超支化非离子水性聚氨酯添加量为去离子水质量的9％，浸泡50秒后拿起，在空气中停留成膜。
58.s10.热风烘干：用热风将材料烘干。
59.s11.收卷:将电动滚轮上升，将不锈钢带取出。
60.实施例2
61.s1.不锈钢带放卷：通过感应探头，将电动滚轮上升，将不锈钢卷放入，调至正确位置。
62.s2.电晕物理脱脂:在10kw的条件下，通过绝缘辊在大气介质中放电，对不锈钢带双面进行连续电晕，带材张力控制在180n。
63.s3.大气射流低温等离子清洗活化:将经电晕物理脱脂的不锈钢带通过低温等离子表面处理器处理，功率为1.8kw，频率为20khz，大气压力为86kpa。
64.s4.紫外光清洗：在波长185nm，常温、常压的环境中通过光敏作用清洗不锈钢带表面的有机污染物。
65.s5.闪镀镍:在强酸高氯的电镀液中对不锈钢带进行阴极电解活化，然后在同一电镀液中进行闪镀镍，其中，nicl2·
6h2o含量为200g/l，质量分数36％的hcl含量为120g/l，电镀液温度为20℃，阴极电解活化电流密度为1a/dm2，时间为10s，闪镀镍电流密度为3a/dm2，时间为10s。
66.s6.镀镍：在含有镀覆金属化合物、导电盐、缓冲剂的镀镍溶液中通电，进行镀镍，形成镀层，其中，镀镍溶液为高速沉积镀镍液体，其中ni(so3nh2)2·
4h2o含量为650g/l，nicl2·
6h2o含量为10g/l，h3bo3含量为40g/l，镀镍溶液温度为55℃，ph为3.8。
67.s7.热水洗：镀镍后通过热水洗干净表面残留。
68.s8.风刀吹：由风刀吹去表面的多余水分。
69.s9.表面封闭：在室温条件下,将n-甲基吗啉、硅烷偶联剂、乙二醇和超支化非离子水性聚氨酯于去离子水中搅拌均匀，其中，n-甲基吗啉、硅烷偶联剂、乙二醇添加量分别为0.1g/l、1g/l、20g/l，超支化非离子水性聚氨酯添加量为去离子水质量的8％，浸泡30秒后拿起，在空气中停留成膜。
70.s10.热风烘干：用热风将材料烘干。
71.s11.收卷:将电动滚轮上升，将不锈钢带取出。
72.实施例3
73.s1.不锈钢带放卷：通过感应探头，将电动滚轮上升，将不锈钢卷放入，调至正确位置。
74.s2.电晕物理脱脂:在10kw的条件下，通过绝缘辊在大气介质中放电，对不锈钢带双面进行连续电晕，带材张力控制在200n。
75.s3.大气射流低温等离子清洗活化:将经电晕物理脱脂的不锈钢带通过低温等离子表面处理器处理，功率为1.8kw，频率为20khz，大气压力为106kpa。
76.s4.紫外光清洗：在波长254nm，常温、常压的环境中通过光敏作用清洗不锈钢带表面的有机污染物。
77.s5.闪镀镍:在强酸高氯的电镀液中对不锈钢带进行阴极电解活化，然后在同一电镀液中进行闪镀镍，其中，电镀液中nicl2·
6h2o含量为250g/l，质量分数38％的hcl含量为180g/l，电镀液温度为30℃，阴极电解活化电流密度为3a/dm2，时间为60s，闪镀镍电流密度为8a/dm2，时间为2min。
78.s6.镀镍：在含有镀覆金属化合物、导电盐、缓冲剂的镀镍溶液中通电，进行镀镍，形成镀层，其中，镀镍溶液为高速沉积镀镍液体，其中ni(so3nh2)2·
4h2o含量为750g/l，nicl2·
6h2o含量为15g/l，h3bo3含量为50g/l，镀镍溶液温度为60℃，ph为4.0。
79.s7.热水洗：镀镍后通过热水洗干净表面残留。
80.s8.风刀吹：由风刀吹去表面的多余水分。
81.s9.表面封闭：在室温条件下,将n-甲基吗啉、硅烷偶联剂、乙二醇和超支化非离子水性聚氨酯于去离子水中搅拌均匀，其中，n-甲基吗啉、硅烷偶联剂、乙二醇添加量分别为20g/l、20g/l、200g/l，超支化非离子水性聚氨酯添加量为去离子水质量的10％，浸泡60秒后拿起，在空气中停留成膜。
82.s10.热风烘干：用热风将材料烘干。
83.s11.收卷:将电动滚轮上升，将不锈钢带取出。
84.对比例1
85.对比例1提供的一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法与实施例1基本一致，区别在于无s2电晕物理脱脂步骤，其余条件均相同。
86.对比例2
87.对比例2提供的一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法与实施例1基本一致，区别在于无s3大气射流低温等离子清洗活化步骤，其余条件均相同。
88.对比例3
89.对比例3提供的一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法与实施例1基本一致，区别在于无s2电晕物理脱脂步骤和s3大气射流低温等离子清洗活化步骤，其余条件均相同。
90.对比例4
91.对比例4提供的一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法与实施例1基本一致，区别在于s9表面封闭操作中不添加超支化非离子水性聚氨酯，其余条件均相同。
92.对采用本发明方法的不锈钢带预镀镍后的锂电池外壳进行拉伸性能测试，实验前，将不同实施例得到的不锈钢带通过用线切割机制备成国家标准gb/t228.11-2010所规定的工字型样品，然后进行单向拉伸试验，经过数据拟合得到不同样品的拉伸实验数据。
93.对采用本发明方法的不锈钢带预镀镍后的锂电池外壳进行硬度测试，制样时确保
样品平整，放在载物台上无翘起，同时表面要整洁无灰尘、划伤等缺陷。测量时，每组样品至少测量一个测量点的上下左右各两个点，然后舍去误差较大的测量值，最后取平均值作为该样品的硬度值。
94.对采用本发明方法的不锈钢带预镀镍后的锂电池外壳进行耐腐蚀性能测试，参考gb/t 1771-2007进行中性盐雾实验，裁剪为150
×
75mm，厚0.6mm的不锈钢带，放入盐雾箱测试，盐雾箱内温度为35℃，曝光时间为1500h。结果如下：
95.
技术特征：
1.一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法，其特征在于，包括以下步骤：电晕物理脱脂、大气射流低温等离子清洗活化、紫外光清洗、闪镀镍、镀镍、热水洗、风刀吹、表面封闭、热风烘干；所述的电晕物理脱脂为在10kw的条件下，通过绝缘辊在大气介质中放电，对不锈钢带双面进行连续电晕，带材张力控制在180～200n；所述的大气射流低温等离子清洗为将经电晕物理脱脂的不锈钢带通过低温等离子表面处理器处理，功率为1.8kw，频率为20khz，大气压力为86～106kpa。2.根据权利要求1所述的一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法，其特征在于，所述的闪镀镍为在强酸高氯的电镀液中对不锈钢带进行阴极电解活化，然后在同一电镀液中进行闪镀镍。3.根据权利要求2所述的一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法，其特征在于，所述的电镀液中nicl2·
6h2o含量为200～250g/l，质量分数36～38％的hcl含量为120～180g/l，电镀液温度为20～30℃。4.根据权利要求2所述的一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法，其特征在于，阴极电解活化电流密度为1～3a/dm2，时间为10～60s。5.根据权利要求2所述的一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法，其特征在于，闪镀镍电流密度为3～8a/dm2，时间为10s～2min。6.根据权利要求1所述的一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法，其特征在于，所述的镀镍为在含有镀覆金属化合物、导电盐、缓冲剂的镀镍溶液中通电，进行镀镍，形成镀层。7.根据权利要求6所述的一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法，其特征在于，所述的镀镍溶液为高速沉积镀镍液体，其中ni(so3nh2)2·
4h2o含量为650～750g/l，nicl2·
6h2o含量为10～15g/l，h3bo3含量为40～50g/l。8.根据权利要求6所述的一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法，其特征在于，镀镍溶液温度为55～60℃，ph为3.8～4.0。9.根据权利要求1所述的一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法，其特征在于，所述的紫外光清洗为在波长185～254nm，常温、常压的环境中通过光敏作用清洗不锈钢带表面的有机污染物。10.根据权利要求1所述的一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法，其特征在于，所述的表面封闭为在室温条件下,将n-甲基吗啉、硅烷偶联剂、乙二醇和超支化非离子水性聚氨酯于去离子水中搅拌均匀，其中，n-甲基吗啉、硅烷偶联剂、乙二醇添加量分别为0.1～20g/l、1～20g/l、20～200g/l，超支化非离子水性聚氨酯添加量为去离子水质量的8～10％，浸泡30～60秒后拿起，在空气中停留成膜。

技术总结
本发明涉及电镀领域，具体涉及一种锂电池外壳用不锈钢带的预镀镍方法，包括：电晕物理脱脂、大气射流低温等离子清洗活化、紫外光清洗、闪镀镍、镀镍、热水洗、风刀吹、表面封闭、热风烘干。本方法可以改善镀镍层与不锈钢带间的附着效果，提高结合强度，使用于冲压成型，保持镍镀层表面光亮，提高耐蚀性。提高耐蚀性。


技术研发人员：杨凌云 曾海军 曾令科
受保护的技术使用者：山东华材之星新材料有限公司
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/8/4