專利名稱：：一種用于扣式鋰離子電池殼體的表面處理不銹鋼帶及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于扣式鋰離子電池殼體的表面處理不銹鋼帶及其制備工藝，屬于扣式鋰離子電池領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，電器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，袖珍式、便攜式電器越來越多，因此對(duì)匹配電池要求越來越高，扣式鋰離子電池以其體積小、容量大、無污染等優(yōu)點(diǎn)得到越來越廣泛的應(yīng)用。為了提高電池性能，目前對(duì)扣式鋰離子電池的研究主要集中在正極材料、負(fù)極材料以及電解液三個(gè)方面，而對(duì)于通過改進(jìn)殼體材料，來提高扣式鋰離子電池的性能，還很少有此方面的研究。本發(fā)明正是通過研究扣式鋰離子電池的殼體材料，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，從而進(jìn)一步提高電池性能。目前，現(xiàn)有的用于扣式鋰離子電池殼體的不銹鋼帶存在著很多問題中國(guó)專利CN201289867Y中提到，現(xiàn)有扣式鋰離子電池殼體通常采用430不銹鋼帶或304不銹鋼帶沖壓而成，采用430不銹鋼帶沖壓而成的殼體材料導(dǎo)電性能、焊接性能及抗劃傷性能較差；采用304不銹鋼帶沖壓而成的殼體材料除具有上述不足外還有生產(chǎn)成本較高的不足之處。為解決上述問題，在中國(guó)專利CN201289867Y中提出了在430不銹鋼帶上單面鍍單層鎳，該鍍鎳面用于扣式鋰離子電池殼體外側(cè)，以提高用于扣式鋰離子殼體的不銹鋼帶的導(dǎo)電性、焊接性能以及抗劃傷性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所述的一種用于扣式鋰離子電池殼體的表面處理不銹鋼帶，是以430不銹鋼帶為基底，在其上鍍多層鎳薄膜，通過限定各鍍層的晶粒尺寸，并通過本發(fā)明的電鍍工藝，從而制備出鍍多層鎳薄膜的430不銹鋼帶。與上述專利相比，本發(fā)明制備出一種具有多層膜結(jié)構(gòu)430不銹鋼帶，本發(fā)明所制得鋼帶可以進(jìn)一步提高不銹鋼帶的導(dǎo)電性，抗劃傷性，同時(shí)也可以增強(qiáng)不銹鋼帶的耐腐蝕性，并且具有良好強(qiáng)韌性，利于沖壓成型。本發(fā)明的目的旨在提供一種用于扣式鋰離子電池殼體的表面處理不銹鋼帶，通過在430不銹鋼帶上鍍覆多層鎳鍍層，使整體鍍層的性能得到優(yōu)化，從而得到性能良好的用于扣式鋰離子電池殼體的鋼帶。本發(fā)明的另一目的旨在提供上述鋼帶適合的制備工藝。本發(fā)明的目的是通過下述方式實(shí)現(xiàn)一種用于扣式鋰離子電池殼體的表面處理不銹鋼帶，以430不銹鋼帶為基底，在鋼帶的一面鍍覆微納米晶鎳多層薄膜；底層為微米晶鎳鍍層，鍍層晶粒尺寸為0.10.5μm，厚度為0.52.0μm沖間層為納米晶鎳鍍層，鍍層的晶粒尺寸為50lOOnm，厚度為0.51μm；外層為納米晶鎳鍍層，鍍層的晶粒尺寸為2050nm，厚度為0.2O.5μm0本發(fā)明所述的一種用于扣式鋰離子電池殼體的表面處理不銹鋼帶，采用了430不銹鋼帶作為基底，430不銹鋼帶與304不銹鋼帶相比，具有較好的導(dǎo)電性、焊接性、抗劃傷性以及比較小的回彈性。本發(fā)明底層的微米晶鎳鍍層采用直流電鍍的工藝制備而成。底層晶粒尺寸為0.10.5μm的鎳鍍層，厚度特選在0.5到2μm的范圍內(nèi)，在不增加成本的基礎(chǔ)上，有效地保證本發(fā)明的鍍層具有很好耐腐蝕作用。本發(fā)明中間層的納米鎳晶鍍層采用脈沖電鍍工藝制備而成。中間層納米晶鎳鍍層的晶粒尺寸是在50IOOnm之間，中間層納米晶鎳鍍層增強(qiáng)了鍍層的硬度，減少了沖壓過程中的表面劃傷；納米晶鎳鍍層還減少了鍍層的孔隙率，提高了鍍層的抗腐蝕能力，同時(shí)低孔隙率也增強(qiáng)了鍍層的導(dǎo)電性。本發(fā)明表層的納米晶鎳鍍層采用脈沖噴射電鍍工藝制備而成。表層納米晶鎳鍍層的晶粒尺寸在2050nm之間，表層的納米晶粒更細(xì)，這進(jìn)一步增強(qiáng)了鍍層的硬度，減少了沖壓過程中的表面劃傷，同時(shí)再次減少了鍍層的孔隙率，進(jìn)一步提高了鍍層的耐腐蝕能力和導(dǎo)電性能。本發(fā)明所采用了多層膜結(jié)構(gòu)，本發(fā)明人對(duì)各層薄膜的厚度和構(gòu)成薄膜的晶粒尺寸進(jìn)行了特別的設(shè)計(jì)，使得本多層膜結(jié)構(gòu)不僅具有各個(gè)單層膜的優(yōu)點(diǎn)，還彌補(bǔ)了各自的缺點(diǎn)，同時(shí)產(chǎn)生了單層膜所沒有的性質(zhì)。本發(fā)明設(shè)計(jì)的多層膜結(jié)構(gòu)，鍍層的硬度從內(nèi)到外呈梯度增加，這種設(shè)計(jì)可以有效的減少鋼帶在沖壓過程中的鍍層脫落；本發(fā)明的多層膜結(jié)構(gòu)，鍍層由內(nèi)到外的電位逐漸變負(fù)，外面的鍍層作為犧牲陽極保護(hù)了底層，從而可以有效的提高材料的耐腐蝕能力。本發(fā)明所述的一種用于扣式鋰離子電池殼體的表面處理不銹鋼帶，經(jīng)HV-1000維氏硬度計(jì)測(cè)量，其鍍層表面硬度為HV310士10。所述的工藝包括以下步驟及工藝條件(1)鍍前表面預(yù)處理；對(duì)430不銹鋼鋼帶進(jìn)行化學(xué)除油處理。優(yōu)選除油處理為除油液為6080g/L的NaOH3050g/L的Na2CO32030g/L的Na3PO4515g/L的Na2SiO3除油液溫度8090°C除油時(shí)間35min除油完全后，放入活化劑中活化?；罨瘎?H2SO4(d=1.84)55300ml/L活化溫度室溫電解活化電流密度0.30.5A/dm2活化時(shí)間15min(2)直流電鍍微米晶鎳即底層工序鍍液包括=NiSO4·7H20250300g/LNiCl2·6H203050g/LH3BO33050g/L直流電鍍工藝參數(shù)電流密度36A/dm2pH{t3.5~4.5陽極鎳板；(3)脈沖電鍍晶粒尺寸為50IOOnm的鎳鍍層即中間層鍍液包括=NiSO4·7H20250300g/LNiCl2·6H203050g/LH3BO33050g/L烯丙基磺酸鈉0.42g/L丁炔二醇0.40.5ml/L糖精0.8lg/L脈沖電鍍工藝參數(shù)平均電流密度36A/dm2pH值3.54.5ion550msi。ff5250ms溫度4060°C陽極鎳板(4)脈沖噴射電鍍晶粒尺寸為2050nm的鎳鍍層。鍍液包括=NiSO4·7H20250300g/LNiCl2·6H203050g/LH3BO33050g/L香豆素0.050.15g/L甲醛0.20.3ml/L脈沖噴射電鍍工藝參數(shù)峰值電流密度4782A/dm2占空比1525%鍍液噴速10001500L/h溫度5565°CpH值2.53.5陽極鎳板；(5)將鍍好的鋼帶用蒸餾水沖洗干凈，然后烘干；(6)將鍍好的鋼帶置于150200°C下除氫，以除去在電鍍過程中鍍層中產(chǎn)生的Μ,ο圖1為鍍層結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1為基底，2為晶粒尺寸為0.10.5μm的微米晶鎳鍍層即底層，3為晶粒尺寸為50IOOnm的納米晶鎳鍍層即中間層，4為晶粒尺寸為2050nm的納米晶鎳鍍層外層。圖2為本發(fā)明連接器殼體材料的工藝流程圖。具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例旨在說明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定。實(shí)施例1選用厚度為0.25mm的430不銹鋼帶作為電鍍基底。一、鍍前表面預(yù)處理對(duì)基底鋼帶進(jìn)行化學(xué)除油、除銹處理。除油液為70g/L的NaOH40g/L的Na2CO325g/L的Na3PO410g/L的Na2SiO3除油液溫度80°C除油時(shí)間4min除油完全后，放入活化劑中活化。活化劑為=H2SO4(d=1.84):100ml/L活化溫度室溫電解活化電流密度0.4A/dm2活化時(shí)間3min二、直流電鍍微米晶鎳工序鍍液為=NiSO4·7H20280g/LNiCl2·6H2040g/LH3BO340g/L直流電鍍工藝參數(shù)電流密度5A/dm2pH值4陽極鎳板；時(shí)間60s鍍層厚度1μm晶粒尺寸0·25μπι三、脈沖電鍍晶粒尺寸為50IOOnm的鎳鍍層鍍液為=NiSO4·7H20280g/LNiCl2·6H2040g/LH3BO340g/L烯丙基磺酸鈉2g/L丁炔二醇0.45ml/L糖精0.9g/L脈沖電鍍工藝參數(shù)平均電流密度5A/dm2pH值4ionIOmsioff40ms溫度50°C陽極鎳板時(shí)間180s鍍層厚度0.6μπι晶粒尺寸75nmpH值通過HCl溶液和NaOH溶液調(diào)節(jié)；四、脈沖噴射電鍍晶粒尺寸為2050nm的鎳鍍層鍍液為=NiSO4·7H20280g/LNiCl2·6H2040g/LH3BO340g/L香豆素0.lg/L甲醛0.25ml/L脈沖噴射電鍍工藝參數(shù)峰值電流密度75A/dm2占空比20%鍍液噴速1400L/h溫度60°CpH值3陽極鎳板電鍍時(shí)間4s鍍層厚度0.2μπι晶粒尺寸30nm五、清洗烘干將鍍好的鋼帶用蒸餾水沖洗干凈，然后烘干。六、將鍍好的鋼帶置于200°C條件下除氫。本發(fā)明中所涉及的鍍層晶粒尺寸，通過用日本理學(xué)D/MAX-RBX-ray衍射儀測(cè)定，再根據(jù)謝樂公式計(jì)算得到。本發(fā)明中提到的鍍層厚度通過美國(guó)KLATencor公司生產(chǎn)的Alpha-St印IQ臺(tái)階儀測(cè)量得到。本發(fā)明中提到的鍍層硬度通過HV-1000維氏硬度計(jì)測(cè)量得到。性能測(cè)試按照下述方式制作出樣品，作為比較例。比較例1制備方法選用430不銹鋼帶，對(duì)其進(jìn)行除油和活化，除油和活化工藝與實(shí)施例相同，再對(duì)其進(jìn)行清洗、烘干。比較例2制備方法選用304不銹鋼帶，對(duì)其進(jìn)行除油和活化，除油和活化工藝與實(shí)施例相同，再對(duì)其進(jìn)行清洗、烘干。比較例3制備方法選用430不銹鋼帶，對(duì)其進(jìn)行除油和活化，步驟與實(shí)施例相同。再在其表面電鍍一層微米晶鎳鍍層，制備工藝如下鍍液組成NiSO4·7H20280g/LNiCl2·6H2040g/LH3BO340g/L直流電鍍工藝參數(shù)電流密度5A/dm2pH值4陽極鎳板；時(shí)間120s鍍層厚度2μπι電鍍結(jié)束后，對(duì)其進(jìn)行退火，退火工藝如下將電鍍微米晶鎳鍍層之后的鋼帶在保護(hù)氣氛(保護(hù)氣氛為25%N2+75%H2)下退火處理，退火溫度為600°C，退火時(shí)間3小時(shí)。退火結(jié)束后對(duì)其進(jìn)行清洗、烘干，除氫，除氫工藝與實(shí)施例相同。(耐腐蝕性評(píng)價(jià)方法)對(duì)實(shí)施例和比較例1、2、3制得的材料中性鹽霧實(shí)驗(yàn)，采用觀察試樣表面的定性評(píng)定方法。結(jié)果示于表1表1鹽霧實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表~~12小時(shí)24小時(shí)36小時(shí)48小時(shí)60小時(shí)72小時(shí)實(shí)施例10個(gè)銹點(diǎn)2個(gè)銹點(diǎn)4個(gè)銹點(diǎn)7個(gè)銹點(diǎn)14個(gè)銹點(diǎn)27個(gè)銹點(diǎn)比較例11個(gè)銹點(diǎn)5個(gè)銹點(diǎn)12個(gè)銹點(diǎn)26個(gè)銹點(diǎn)大量銹點(diǎn)嚴(yán)重腐蝕比較例20個(gè)銹點(diǎn)1個(gè)銹點(diǎn)3個(gè)銹點(diǎn)5個(gè)銹點(diǎn)11個(gè)銹點(diǎn)23個(gè)銹點(diǎn)比較例30個(gè)銹點(diǎn)2個(gè)銹點(diǎn)5個(gè)銹點(diǎn)11個(gè)銹點(diǎn)23個(gè)銹點(diǎn)大量銹點(diǎn)通過上述評(píng)定可以看出，本發(fā)明的實(shí)施例制得的扣式鋰離子電池殼體的耐腐蝕性能要明顯優(yōu)于直接用430不銹鋼的耐腐蝕性能，同時(shí)與用430不銹鋼帶上鍍單層微米晶鎳薄膜相比，其耐腐蝕性能也有一定的提高，與304不銹鋼帶的耐腐蝕性能相當(dāng)。(電導(dǎo)率評(píng)價(jià)方法)對(duì)實(shí)施例和比較例1、2、3所制得的材料，使用廈門鑫博特科技有限公司生產(chǎn)的金屬電導(dǎo)率測(cè)量?jī)xD60K，測(cè)試其電導(dǎo)率。結(jié)果示于表2:表2電導(dǎo)率數(shù)據(jù)表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>通過上述評(píng)定可以看出，本發(fā)明的實(shí)施例制得的鋼帶的電導(dǎo)率要明顯好于430或304不銹鋼帶，同時(shí)與單面鍍單層微米晶鎳薄膜的430不銹鋼帶相比，其電導(dǎo)率也有較大的提尚。(表面硬度評(píng)價(jià)方法)對(duì)實(shí)施例和比較例1、2、3所制得的材料，使用HV-1000維氏硬度計(jì)，分別測(cè)試其4個(gè)不同位置的表面硬度，計(jì)算其平均值。結(jié)果示于表3:表3表面硬度數(shù)據(jù)表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>通過上述評(píng)定可以看出，本發(fā)明的實(shí)施例制得的鋼帶表面硬度要明顯好于430不銹鋼帶，同時(shí)與單面鍍單層微米晶鎳薄膜的430不銹鋼帶和304不銹鋼帶相比，其表面硬度也有較大的提高。權(quán)利要求一種用于扣式鋰離子電池殼體的表面處理不銹鋼帶，其特征在于，以430不銹鋼帶為基底，在430不銹鋼帶的一面鍍覆了微納米晶鎳多層鎳薄膜；底層為微米晶鎳鍍層，鍍層晶粒尺寸為0.1～0.5μm，厚度為0.5～2.0μm；中間層為納米晶鎳鍍層，鍍層的晶粒尺寸為50～100nm，厚度為0.5～1μm；外層為納米晶鎳鍍層，鍍層的晶粒尺寸為20～50nm，厚度為0.2～0.5μm。2.制備權(quán)利要求1所述的一種用于扣式鋰離子電池殼體的表面處理不銹鋼帶，其特征在于，以430不銹鋼帶為基底，在430不銹鋼帶的一面鍍覆了微納米晶鎳多層薄膜，底層的微米晶鎳鍍層通過直流電鍍的方式制備得到，中間層的納米晶鎳鍍層通過脈沖電鍍的方式制備得到，外層的納米晶鎳鍍層，通過脈沖噴射電鍍的方式制備得到。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于扣式鋰離子電池殼體的表面處理不銹鋼帶的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟及工藝條件(1)鍍前表面預(yù)處理；對(duì)基底430不銹鋼帶進(jìn)行化學(xué)除油、活化處理；(2)直流電鍍微米晶鎳鍍層即底層工序鍍液包括=NiSO4·7H20250300g/LNiCl2·6H203050g/LH3BO33050g/L直流電鍍工藝參數(shù)電流密度36A/dm2pH值3.54.5陽極鎳板；(3)脈沖電鍍晶粒尺寸為50IOOnm的鎳鍍層即中間層鍍液包括NiSO4·7H20250300g/LNiCl2·6H203050g/LH3BO33050g/L烯丙基磺酸鈉0.42g/L丁炔二醇0.40.5ml/L糖精0.8lg/L脈沖電鍍工藝參數(shù)平均電流密度36A/dm2pH值3.54.5ion550msioff5250ms溫度4060°C陽極鎳板；(4)脈沖噴射電鍍晶粒尺寸為2050nm的鎳鍍層即外層，鍍液包括=NiSO4·7H20250300g/LNiCl2·6H203050g/LH3BO33050g/L香豆素0.050.15g/L甲醛0.20.3ml/L脈沖噴射電鍍工藝參數(shù)峰值電流密度4782A/dm2占空比1525%鍍液噴速10001500L/h溫度5565°CpH值2.53.5陽極鎳板；(5)將鍍好的鋼帶用蒸餾水沖洗干凈，然后烘干；(6)將鍍好的鋼帶置于150200°C下除氫，以除去在電鍍過程中鍍層中產(chǎn)生的氫。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于扣式鋰離子電池殼體的表面處理不銹鋼帶的制備工藝，其特征在于，所述(1)對(duì)基底430不銹鋼帶進(jìn)行化學(xué)除油、活化處理的除油液為6080g/L的NaOH3050g/L的Na2CO32030g/L的Na3PO4515g/L的Na2SiO3除油液溫度8090°C除油時(shí)間35min除油完全后，放入活化劑中活化；活化劑為=H2SO4(d=1.84)55300ml/L活化溫度室溫電解活化電流密度0.30.5A/dm2活化時(shí)間15min。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于扣式鋰離子電池殼體的表面處理不銹鋼帶及其制備工藝，適用于扣式鋰離子電池殼體材料。本發(fā)明選用430不銹鋼帶作為基底，在所述不銹鋼基底的一面電鍍?nèi)龑硬煌Я３叽绲逆嚩鄬幽?，使鍍層的性能得到?yōu)化，從而得到具有良好耐腐蝕性能、沖壓性能、導(dǎo)電性能的扣式鋰離子電池殼體材料。本發(fā)明還提供了該材料的制備工藝，即430不銹鋼帶經(jīng)過除油活化，在其一面用直流電鍍的方法電鍍一層微米晶鎳鍍層，再用脈沖電鍍的方法電鍍一層納米晶鎳鍍層，再用脈沖噴射的方法電鍍一層納米晶鎳鍍層，用蒸餾水清洗，烘干，最后除氫。文檔編號(hào)C25D5/48GK101824636SQ20101010980公開日2010年9月8日申請(qǐng)日期2010年2月10日優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日發(fā)明者劉小銣,向奎,潘俊安,潘勇申請(qǐng)人:株洲永盛電池材料有限公司