CN101922031A - 双镀层钢带及电镀工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双镀层钢带及电镀工艺，特别适用于电极制造用的穿孔钢带、冲孔钢带的电镀。本发明所要结局的技术问题是为了克服钢带上镀纯镍层存在成本高，且耐腐蚀性低的问题。本发明双镀层钢带是在基体钢带上镀有2-4μm的镍铁合金镀层；镍铁合金镀层上面镀有0.5～2μm的镍层。本发明采用镍铁合金镀层部分代替纯的镍层，成本较低；同时，本发明电镀方法，采用硫酸亚铁滴入电镀溶液中的方式补充电镀过程中消耗的Fe²⁺离子，不需要控制阳极的铁板和镍板的面积比例，工艺维护简单。

Description

双镀层钢带及电镀工艺

技术领域

本发明涉及镀有镍铁合金层/镍镀层的双镀层钢带及电镀工艺，特别适用于电极制造用的穿孔钢带、冲孔钢带的电镀。

背景技术

电源制造行业广泛使用厚度0.2mm以下的穿孔钢带、冲孔钢带作为电极连接件或骨架，钢带上通常电镀厚度为3～5μm的镍层，目的是为了防止钢带基体在电极制造过程及电池使用过程中钢带被腐蚀。

钢带上镀纯镍层存在成本高，且耐腐蚀性低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了降低穿孔钢带、冲孔钢带镀镍成本，同时提高钢带耐腐蚀性。

本发明的技术方案是：镍铁合金镀层部分代替纯的镍层，基体钢带上镀有2-4μm的镍铁合金镀层；镍铁合金镀层上面镀有0.5～2μm的镍层。

其中，镍铁合金镀层中含铁量为25～30％，铁含量会影响镀层机械性能(主要是硬度、及内应力)，铁含量过高的内应力大，不利于电极制造。

由于双层镀层，镍铁合金镀层和镍层之间存在电位差，且孔隙率相对较低，因此，在产生腐蚀时，会优先与中间镍铁合金镀层反应，从而达到保护基体的目的，基体耐腐蚀性能得到提高。

本发明的电镀方法是将钢带清理干净后，先电镀镍铁合金后电镀镍。

值得注意的是本发明不能先镀镍层后镀镍铁合金层，因为镍铁合金在表面会产生黄色斑点，采用先镀镍铁合金层后镀镍的方法可以避免产生黄色斑点(铁的腐蚀产物)。

为了消除上一工序溶液，避免对下一工序造成影响，或者是影响镀层最后的外观质量，可在每一工序后增加清洗步骤。

其中，清理钢带表面可采用现有方法去油、并酸浸蚀清除被镀零件表面的锈迹及氧化皮。

现有技术中有自行车钢圈、铜板等表面镀镍铁合金镀层的工艺，通常采用镍板+纯铁板的组合阳极，采用镍板、纯铁板的面积比例来控制电镀溶液中镍离子与铁离子的比例，存在操作困难的问题。且，只镀镍铁合金，镀层耐腐蚀能力不足，表面会很快产生黄色斑点(铁的腐蚀产物)。

本发明电镀镍铁合金不采用现有的镍板+纯铁的组合阳极，而采用镍板为单一阳极，采用在电解液中滴加FeSO₄溶液的方式补充电解过程中消耗的铁，通过滴加速度控制电解液中镍离子与铁离子的比例，操作简单。

电镀溶液配方为：

NiSO₄·7H₂O 220～250g/L；

H₃BO₃30～40g/L；

NaC10～15g/L；

FeSO₄·7H₂O 25～35g/L；

十二烷基硫酸钠0.1～0.3g/L；

稳定剂少量(这里使用的稳定剂一般采用抗坏血酸1～2g/L，也可以使用市售的商品稳定剂，如广州二轻生产的BH稳定剂)。还可以使用柠檬酸、葡萄糖酸、酒石酸及其复配混合物。

采用稳定剂的目的是避免镀液中的二价铁离子被氧化成三价铁离子，从而导致镀层脆性增加，机械性能降低，甚至产生毛刺。

硫酸亚铁配置成浓度为20％～25％的溶液缓慢滴入电镀溶液中，补充电镀过程中消耗的Fe²⁺离子，使得Fe²⁺浓度维持在5～7g/L。

具体实施方式之一，电镀镍铁合金时，在镀槽旁设置一加料槽，电镀槽和加料槽通过两根液体输送管连同，形成连续循环；硫酸亚铁溶液在加料槽完成滴加，通过循环管输送至电镀槽补充电解过程中消耗的Fe²⁺，详见图1。

为了防止镀层出现毛刺及针孔，连同电镀槽和加料槽的液体输送管中间设置过滤装置，使得电镀槽中电镀液过滤除去固体杂质后再进入加料槽；同时，加料槽完成硫酸亚铁溶液加料，过滤后再进入电镀槽。

其中，电镀温度在50～70℃为宜，电流密度2～10A/dm²，走带速度可根据所需电镀层厚度要进行调整。温度过低，电镀速度慢，容易烧焦，温度过高，稳定剂容易氧化分解，二价铁容易被氧化成三价铁。

电镀用的电源可采用高频开关电源或其它电源。

其中，电镀镍可采用通用的电镀镍配方及电镀镍工艺。

具体实施时，钢板经去油、水清洗、阴阳极联合电解去油、水清洗、酸浸蚀、水清洗、电镀镍铁合金、水清洗、电镀镍、水清洗、碱中和、干燥、收卷。

本发明的有益效果：

镍铁合金镀层部分代替纯的镍层成本较低(镍铁合金镀层中含铁量为25～30％，铁的价格非常便宜，目前价格为4元/kg左右，镍的价格较高，目前为190元/kg左右)。

另外，本发明电镀方法，采用硫酸亚铁滴入电镀溶液中的方式，补充电镀过程中消耗的Fe²⁺离子，不需要控制阳极的铁板和镍板的面积比例，工艺维护简单。

具体实施方式

本发明的一个实施方式，包括以下步骤：

(1)去油：采用各类酸性或碱性去油溶液均可，目的是去除钢带表面的油污。

(2)用水清洗；

(3)阴阳极联合电解去油；

(4)用水清洗；

(5)酸浸蚀；目的是清除被镀零件表面的锈迹及氧化皮；

(6)用水清洗；

(7)电镀镍铁合金：电镀溶液配方为NiSO₄·7H₂O 220～250g/L；H₃BO₃30～40g/L；NaCl0～15g/L，FeSO₄·7H₂O 25～35g/L，十二烷基硫酸钠0.1～0.3g/L，稳定剂少量(这里使用的稳定剂一般采用抗坏血酸1～2g/L，也可以使用市售的商品稳定剂，如广州二轻生产的BH稳定剂)温度50～70℃，电流密度2～10A/dm²，走带速度可根据厚度要进行调整。阳极材料采用单一的电解镍板，将硫酸亚铁配置成浓度为20％～25％的溶液缓慢滴注加入电镀溶液。电镀用的电源为高频开关电源但不限于高频开关电源。

金属镍有很强的钝化能力，为了防止镍阳极钝化，加入阳极活性剂，能促进阳极溶解，保证镍离子的正常补充。通常用NaCl、氯化镍等，当阳极镍变成镍离子离开阳极时，由于氯离子的存在，很快形成氯化镍，而氯化镍水溶性好，这样使镍离子迅速从阳极区扩散到镀液内部，从而防止阳极钝化。但是添加过多会使阳极溶解过快。

添加十二烷基硫酸钠、正辛基硫酸钠等表面活性剂是为了防止镀层产生针孔，加入过多过少都会使镀层表面发花。

硼酸H₃BO₃是缓冲剂，具有稳定pH值的作用，pH值控制在3.0～5.0(优选3.5～4.5)。但是，硼酸的量过多会造成毛刺和粗糙。

(8)用水清洗

(9)电镀镍：可采用通用的电镀镍配方及工艺电镀镍0.5～2μm。

(10)用水清洗

(11)中和：将钢带从pH值为8～12的碱性溶液中通过。目的是将钢带表面中和成碱性状态，防止储存、使用过程中锈蚀。

(12)干燥：将钢带牵引入烘箱中通过，烘干。

(13)收卷。

以下通过具体实施例的方式对本发明做进一步详述。

实施例1：电镀厚度为0.1mm，宽度为23mm的穿孔钢带

(1)去油：采用各类酸性或碱性去油溶液均可，目的是去除钢带表面的油污。

(2)用水清洗；

(3)阴阳极联合电解去油；

(4)用水清洗；

(5)酸浸蚀；

(6)用水清洗；

(7)电镀镍铁合金：电镀溶液配方为NiSO₄·7H₂O 220g/L；H₃BO₃30g/L；NaCl 12g/L，FeSO₄·7H₂O 28g/L，十二烷基硫酸钠0.1g/L，BH稳定剂18ml/L，温度55℃，电流密度5A/dm²，电镀时间3min。

镍铁合金厚度2.3μm。

(8)用水清洗

(9)电镀镍：通用的电镀镍配方及工艺电镀镍0.5～2μm

(10)用水清洗

(11)中和：将钢带从pH值为8～12的碱性溶液中通过。

(12)干燥：将钢带牵引入烘箱中通过，烘干。

(13)收卷。

将钢带浸泡在20％的氢氧化钠溶液中7d，温度控制在65±2℃，镀层无腐蚀。

弯曲试验法检测钢带结合力合格。

实施例2：电镀厚度为0.1mm，宽度为180mm的冲孔钢带

(1)去油：采用各类酸性或碱性去油溶液均可，目的是去除钢带表面的油污。

(2)用水清洗；

(3)阴阳极联合电解去油；

(4)用水清洗；

(5)酸浸蚀；

(6)用水清洗；

(7)电镀镍铁合金：电镀溶液配方为NiSO₄·7H₂O240g/L；H₃BO₃32g/L；NaCl 14g/L，FeSO₄7H₂O31g/L，十二烷基硫酸钠0.2g/L，抗坏血酸1.5g/L)温度65℃，电流密度8A/dm²，电镀时间2min。

镍铁合金厚度为3.1μm。

(8)用水清洗

(9)电镀镍：通用的电镀镍配方及工艺电镀镍0.5～2μm

(10)用水清洗

(11)中和：将钢带从PH值为8～12的碱性溶液中通过。

(12)干燥：将钢带牵引入烘箱中通过，烘干。

(13)收卷。

将钢带浸泡在20％的氢氧化钠溶液中7d，温度控制在65±2℃，镀层无腐蚀。

弯曲试验法检测钢带结合力合格。

实施例3：电镀厚度为0.1mm，宽度为160mm的穿孔钢带

(1)去油：采用各类酸性或碱性去油溶液均可，目的是去除钢带表面的油污。

(2)用水清洗；

(3)阴阳极联合电解去油；

(4)用水清洗；

(5)酸浸蚀；

(6)用水清洗；

(7)电镀镍铁合金：电镀溶液配方为NiSO₄·7H₂O245g/L；H₃BO₃35g/L；NaCl 13g/L，FeSO₄7H₂Og/L，十二烷基硫酸钠0.15g/L，抗坏血酸1.8/L)温度62℃，电流密度5A/dm²，电镀时间3min。

镍铁合金厚度为2.5μm。

(8)用水清洗

(9)电镀镍：通用的电镀镍配方及工艺电镀镍0.5～2μm

(10)用水清洗

(11)中和：将钢带从PH值为8～12的碱性溶液中通过。

(12)干燥：将钢带牵引入烘箱中通过，烘干。

(13)收卷。

将钢带浸泡在20％的氢氧化钠溶液中7d，温度控制在65±2℃，镀层无腐蚀。

弯曲试验法检测钢带结合力合格。

Claims (10)

1.双镀层钢带，其特征在于：基体钢带上镀有2-4μm的镍铁合金镀层；镍铁合金镀层上面镀有0.5～2μm的镍层。

2.根据权利要求1所述的双镀层钢带，其特征在于：镍铁合金镀层中含铁量为25～30％。

3.权利要求1所述的双镀层钢带的电镀工艺，其特征在于：将钢带表面清理干净后，先电镀镍铁合金后电镀镍。

4.根据权利要求3所述的电镀工艺，其特征在于：电镀镍铁合金镀层采用镍板为单一阳极，通过在电解液中滴加FeSO₄溶液的方式补充电解过程中消耗的Fe²⁺，使得Fe²⁺浓度维持在5～7g/L。

5.根据权利要求4所述的电镀工艺，其特征在于：电镀镍铁合金时，在镀槽旁设置一加料槽，电镀槽和加料槽通过两根液体输送管连同，形成连续循环；硫酸亚铁溶液在加料槽完成滴加，通过循环管输送至电镀槽补充电解过程中消耗的Fe²⁺。

6.根据权利要求5所述的电镀工艺，其特征在于：连同电镀槽和加料槽的液体输送管中间设置过滤装置，使得电镀槽中电镀液过滤除去固体杂质后再进入加料槽；同时，加料槽完成硫酸亚铁溶液加料，过滤后再进入电镀槽。

7.根据权利要求6所述的电镀工艺，其特征在于：通过滴加FeSO₄溶液的速度控制电解液中Fe²⁺浓度。

8.根据权利要求7所述的电镀工艺，其特征在于：滴加的FeSO₄溶液的质量百分比浓度为20％～25％的溶液。

9.根据权利要求3-8任一项所述的电镀工艺，其特征在于：电镀镍铁合金时电镀溶液配方为：

NiSO₄·7H₂O 220～250g/L；

H₃BO₃30～40g/L；

NaC10～15g/L；

FeSO₄·7H₂O 25～35g/L；

十二烷基硫酸钠0.1～0.3g/L；

稳定剂少量，所述稳定剂为抗坏血酸、BH稳定剂、柠檬酸、葡萄糖酸、酒石酸或其复配混合物，优选抗坏血酸1～2g/L。

10.根据权利要求3-9所述的电镀工艺，其特征在于：电镀温度50～70℃，电流密度2～10A/dm²。