滚镀钢壳钝化剂及钝化工艺的开发

摘要

随着移动互联网、物联网等信息技术的兴起和体验经济时代的降临,移动终端、传感器、计算器、创意电动玩具等电子产品的普及和更新速度不断加快,各类一次、二次电池电池,如锌锰电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池等的使用量和需求量也与日俱增。其中电池壳体作为电池承压、承重、耐候、集流的有机组成部分,对整个电池的安全性能和使用寿命有重大影响,所以高质量电池钢壳的制备具有十分重要的研究意义。目前电池钢壳的制造工艺主要有预镀和滚镀两种。其中滚镀工艺制得的钢壳表面镍镀层致密且没有微裂纹,但其镀液的深镀能力和匀镀能力较差,导致钢壳表面镍镀层不均匀、孔隙率较高,钢壳的耐腐蚀性能不理想,从而影响到整个电池的安全性能和使用寿命。为提高滚镀钢壳的耐腐蚀性能,通常对钢壳进行后续钝化处理,在钢壳表面制备一层均匀致密的保护性薄膜。
　　本课题是受国内某钢壳滚镀公司的委托,旨在开发出一种适宜于滚镀钢壳的钝化剂,并研究其钝化处理工艺。具体要求为:滚镀钢壳钝化处理后不影响原有外观,且8h中性盐雾实验无锈点。本论文的主要研究内容如下:
　　(1)重铬酸钾的钝化工艺研究。在室温25℃的重铬酸钾4g/L和碳酸钠1g/L的钝化液中,采用不同的电流、滚筒转速和处理时间对滚镀钢壳进行钝化处理,然后通过中性盐雾实验测试了样品的耐腐蚀性能。结果表明,当每只钢壳的钝化电流为0.02A、滚筒转速为25r/min、处理时间为5min时,钢壳的钝化效果最显著,4h中性盐雾实验无锈点,但未达到预期8h中性盐雾实验无锈点的要求。
　　(2)不同钝化剂的钝化效果研究。提高钝化温度至60℃,在上述最佳的钝化工艺参数下,采用三种不同的钝化剂:重铬酸钾、铬酸钾和铬酐对滚镀钢壳进行钝化处理,然后通过蓝点实验和中性盐雾测试了钝化处理钢壳的耐腐蚀性能。结果表明,铬酐浓度为22.4g/L和碳酸钠浓度为4g/L的钝化液具有最佳钝化效果,钝化处理的钢壳表面30s无蓝点,12h中性盐雾实验无锈点,但其钝化工艺重复性有待改善。
　　(3)处理温度和铬酐浓度对滚镀钢壳钝化效果的影响。在不同的铬酐浓度和钝化温度下对滚镀钢壳进行钝化处理,然后通过中性盐雾实验测试了钝化处理钢壳的耐腐蚀性能。结果表明,当铬酐浓度为22.4g/L、钝化温度为25℃时钝化处理的钢壳具有最佳的钝化效果,12h中性盐雾实验无锈点,且钝化工艺稳定,实用价值突出。
　　(4)滚镀钢壳的微观形貌和耐腐蚀性能表征。通过扫描电子显微镜(SEM)及自带能谱分析仪(EDS)表征了钢壳的微观结构,通过电化学工作站测试了钢壳的耐腐蚀性能。结果表明,滚镀钢壳钝化处理后,孔隙率显著降低,表面平整致密;腐蚀电位增大,腐蚀电流降低,阳极钝化区电位范围变宽,传质电阻显著增大。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 金属的钝化理论

1.3钝化工艺的发展状况

1.4 本论文的选题依据和主要研究内容

第2章 实验工艺及测试方法

2.1 实验所用的主要试剂及设备

2.2 工艺流程

2.3 滚镀钢壳钝化处理

2.4 实验的检测方法

2.5 废水处理

2.6 本章小结

第3章 实验进程及工艺优化

3.1重铬酸钾的钝化工艺研究

3.2 不同钝化剂的钝化效果研究

3.3处理温度和铬酐浓度对钢壳钝化效果的影响

3.4 锈斑出现的原因简析

3.5 本章小结

第4章 滚镀钢壳的微观形貌及耐腐蚀性能表征

4.1 引言

4.2 滚镀钢壳的的微观形貌表征

4.3 滚镀钢壳的耐腐蚀性能表征

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 论文展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的学术成果

附 录1

附 录2