电池钢带、使用该钢带的电池钢壳及该钢壳的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种电池钢带、使用该钢带的电池钢壳及该钢壳的制备方法，本发明专利技术的钢带先在表面分别形成镍电镀层，且内表面的镀镍层大于等于外表面，然后通过热处理使钢带表面的镀层与基体互渗透形成Fe‑Ni合金层，这种由热处理而形成的Fe‑Ni合金层结构致密，防腐性能好，与Fe基体之间的结合力远远大于常规电镀层与Fe基体之间的结合力，降低了钢壳冲制时产生裂隙的可能性，并可以为在表面形成结合力良好的后电镀Ni层提供了条件；本发明专利技术的钢壳经过预镀镍和后镀镍两次镀镍，既具有内表面镍层厚的特点，提高了电池的贮存电性能，又具有比单纯的电镀镍层好得多的致密性与防腐蚀能力，解决了电池长期贮存时钢壳基体铁的溶出造成电池漏液的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池用钢带、钢壳
，具体指一种电池钢带、使用该钢带的电池钢壳及该钢壳的制备方法。
技术介绍
电池用钢壳采用的是在铁基材表面镀镍的工艺进行防腐蚀，而镀镍工艺又通常分为预镀镍与后镀镍两种工艺。国外电池厂家主要使用预镀镍工艺。这种工艺是先将镍镀在钢壳的原材料——钢带基材表面，成为预镀镍钢带后再进行拉伸冲制成钢壳。预镀镍工艺具有以下的优点：(1)由于预镀镍工艺是先将镍电镀到钢壳的原材料钢带表面，这是一种平面电镀工艺，因此不但镀层均匀，而且钢带表面电镀层的厚度也不会受到制约，可以保证钢带的任一面均可以得到均匀且足够厚度的镍镀层，不存在后电镀工艺中关键性的钢壳内表面镀层厚度不足的问题。(2)钢带在电镀后还可以通过热处理将使镀层与基体交界处合金化，不但提高了镀层与基体的结合力还使镀层更致密，进一步提高镀层的防腐蚀能力。预镀镍工艺也存在一些不足：(1)材料成本高。钢带在拉伸冲制成钢壳时会产生30％以上的边角料，而预镀镍钢带中的镍是均匀镀在钢带上的，因此这些镀在边角料上镍的浪费使钢壳的成本增加，导致预镀镍工艺的生产成本高于后镀镍工艺；(2)碱性电池使用这种工艺在长期贮存时电池容易引起漏液。预镀镍钢带在钢壳拉伸冲制过程中表面的镍层也被不断地拉伸变形，镀层会产生裂隙，而原有的裂隙等不良点会不断被拉伸、扩大，形成大量直通Fe基体的裂隙，电池在长期贮存过程中这些裂隙下面的Fe基体上的铁成份会逐渐溶出而引起电池漏液，影响电池的贮存寿命；(3)钢壳在拉伸冲制过程中产生的这些直通基体的裂隙容易导致电池外表面的生锈。为了解决上述问题，国内一些生产厂家开发了一种叫闪镀的技术，就是在预镀镍钢带冲成钢壳后，再在钢壳表面闪镀一层非常薄的镍来填充这种在拉伸过程中镍镀层产生的裂隙，这种闪镀的薄镍镀层在短时间内特别是电池进行高温及高温高湿试验时有比较明显的改善效果，但这种闪镀镍层一方面由于镀层太薄而作用时间并不长，另一方面这种闪镀镍层由于是在镍镀层上进行的电镀，往往与基体镍层没有较好的结合力，闪镀层甚至会在镍基体表面形成龟壳状脱起，电池实际的长期贮存的效果并不理想。国内的电池用钢壳尤其是碱性电池用钢壳普遍采用的是后镀镍工艺，就是先将原坯钢带拉伸冲制成钢壳，再对钢壳进行深孔镀镍。后镀镍工艺相对于预镀镍工艺主要具有成本低、镀层表面致密性好的特点，但相对预镀镍工艺也存在一些的问题：(1)受深孔电镀工艺的深镀能力限制，采用深孔镀镍工艺的后镀镍工艺在电镀时由于钢壳内表面受钢壳口部电力线屏蔽使用的影响，镀层的沉积速度远低于外部，钢壳内表面镍镀层的厚度受到限制，无法达到正常的工艺要求的厚度，影响了电池的贮存电性能。后电镀的钢壳内侧底部的镍镀层通常只能达到0.25左右，很难再增加，因为即使通过各种方法增加厚度(譬如曾有厂家镀到0.35微米)，镀层的孔隙率就会大幅度增加，电池的贮存寿命反而迅速缩短，甚至一两年的时间就出现漏液。由于后电镀工艺生产的钢壳的内表面的镍镀层比较薄，电池在贮存一定时间(譬如半年以上)电性的下降幅度要比预镀镍工艺的电池大5％左右；(2)受深孔电镀工艺的限制，钢壳外表面的镀层沉积速度要远大于内表面的镀层沉积速度，为了尽可能地增加内表面的镀层厚度就要同步增加外表面镀层的厚度，造成钢壳外表面的镀层厚度远高于钢壳外部正常防腐所需要的厚度，造成高价的镍金属的浪费与电镀成本的提高。例如，对于LR6钢壳来说，当内表面底部镀层厚度达到0.25微米时，钢壳头部外表面镀层的厚度平均达到3.5微米以上，最厚处甚至超过了5微米，而外表面镍镀层的作用主要是防锈，通常2微米就足够了，这就造成外表面镍用量的浪费、提高了电镀成本；(3)尽管后电镀工艺的镍镀层不再需要拉伸加工、没有了拉伸过程中产生镀层裂隙的问题，理论上来说电镀层的致密性相对较好，但由于深孔电镀需要加入大量电镀添加剂，以及电镀过程中添加剂不断分解的产物对镀层的影响等原因，电镀工艺及生产过程管理等问题会严重影响镀层质量，一旦工艺设计不合理或是镀槽液的控制出现问题或波动，容易造成镀层孔隙率的大幅度上升等问题，严重时其孔隙率情况反而会高于预镀镍工艺生产的钢壳，电池的贮存寿命甚至反而低于预镀镍工艺；(4)后电镀工艺的镀层中存在着一定量的硫，它是电镀添加剂分解的产解，镀层中硫的存在会影响镀层的耐腐蚀性能，镀层表面在几个月的时间内就会逐渐发黄氧化，同时影响到表面导电、造成电池使用时虚假的电量不足等问题；(5)后电镀工艺在钢壳的切口处容易产生大量的镍花，这些镍花在电池生产时容易剥落成镍粉，极易混入电池造成电池漏液。后电镀工艺还有一个现实的问题：随着政府环保力度的加强，分散型的钢壳电镀厂家越来越感受到环保方面的压力，电镀的成本主要是环保成本越来越高，提高电镀的生产效率就意味着降低电镀的成本。综合起来，从技术角度来说，预镀镍工艺向电池提供的是电池贮存电性能方面的优势，因为钢壳对电池贮存电性能的影响与内表面的镀镍层的厚度有关，而与致密性无关；而电池的贮存寿命则不仅与镍镍层的厚度有关，更与镀镍层的致密性有关。后电镀工艺虽然在钢壳的内表面镍层厚度上有不足，但由于其致密性较好，因此在电池的贮存寿命方面反而要好于预镀镍工艺。因此，对于电池尤其是碱性电池来说，要同时达到贮存电性能与贮存寿命兼顾，就需要一种在钢壳内表面镀镍层的厚度与致密性两者都得到兼顾的钢壳制造工艺，并且如果能够在生产成本等其它方面再有进一步的改进，则对于电池技术尤其是碱性电池技术来说将具有非同寻常的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种不但有效提高电镀层结合牢固度及致密性，更具有在制成钢壳后可以再次进行电镀镍的电池钢带。本专利技术所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种使用上述电池钢带的电池钢壳，该电池钢壳具有较好的防腐蚀及防锈功能，内壁又具有足够的镍层厚度，使电池具有较好的贮存电性能。本专利技术所要解决的又一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种上述电池钢壳的制备方法，该方法能有效平衡钢壳内外镀层的厚度，提高生产效率、降低生产成本；同时提高镀层的致密性及其与钢壳基体之间的结合力，增强钢壳的防腐性能，避免电池漏液问题的发生，延长电池的储存寿命。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电池钢带，包括Fe基体，其特征在于：所述Fe基体的两个面上分别形成有Fe-Ni合金层，其中，Fe基体内表面的Fe-Ni合金层厚度为0.2μm以上，Fe基体外表面的Fe-Ni合金层厚度为0.05μm以上，且所述Fe基体内表面的Fe-Ni合金层厚度大于Fe基体外表面一侧的Fe-Ni合金层厚度。在上述方案中，所述的Fe-Ni合金层是由Fe基体与其表面的镀Ni层经热处理合金化而获得；所述Fe基体内表面的Fe-Ni合金层厚度为0.2～1.2μm，Fe基体外表面的Fe-Ni合金层厚度为0.05～1.0μm。所述Fe基体内表面的Fe-Ni合金层由厚度为0.2～0.6μm的镀Ni层与Fe基体互相渗透形成，所述Fe基体外表面的Fe-Ni合金层由厚度为0.05～0.5μm的镀Ni层与Fe基体互相渗透形成，其中，所形成的Fe-Ni合金层厚度会因热处理的方式、温度、时间的不同而存在差异，只要保证Fe基体中的Fe原子一直渗透到Ni镀层表面即可。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池钢带，包括Fe基体，其特征在于：所述Fe基体的两个面上分别形成有Fe‑Ni合金层，其中，Fe基体内表面的Fe‑Ni合金层厚度为0.2μm以上，Fe基体外表面的Fe‑Ni合金层厚度为0.05μm以上，且所述Fe基体内表面的Fe‑Ni合金层厚度大于Fe基体外表面的Fe‑Ni合金层厚度。

【技术特征摘要】
1.一种电池钢带，包括Fe基体，其特征在于：所述Fe基体的两个面上分别形成有Fe-Ni合金层，其中，Fe基体内表面的Fe-Ni合金层厚度为0.2μm以上，Fe基体外表面的Fe-Ni合金层厚度为0.05μm以上，且所述Fe基体内表面的Fe-Ni合金层厚度大于Fe基体外表面的Fe-Ni合金层厚度。2.根据权利要求1所述的电池钢带，其特征在于：所述的Fe-Ni合金层是由Fe基体与其表面的镀Ni层经热处理合金化而获得，所述Fe基体内表面的Fe-Ni合金层厚度为0.2～1.2μm，Fe基体外表面的Fe-Ni合金层厚度为0.05～1.0μm。3.根据权利要求2所述的电池钢带，其特征在于：所述Fe基体内表面的Fe-Ni合金层由厚度为0.2～0.6μm的镀Ni层与Fe基体互相渗透形成，所述Fe基体外表面的Fe-Ni合金层由厚度为0.05～0.5μm的镀Ni层与Fe基体互相渗透形成。4.一种使用权利要求1或2或3所述电池钢带的电池钢壳，其特征在于：该电池钢壳由所述的电池钢带拉伸冲制形成，所述钢带的内表面位于电池钢壳的内侧，所述钢带的外表面位于电池钢壳的外侧，且所述电池钢壳的内侧面上具有包覆在Fe-Ni合金层表面的后镀Ni层，所述电池钢壳底部的后镀Ni层的厚度为0.05～0.3μm，所述电池钢壳的外侧面上具有包覆在Fe-Ni合金层表面的后镀Ni层，该后镀Ni层的厚度为1.0～3.5μm。5.根据权利要求4所述的电池钢壳，其特征在于：所述电池钢壳底部内侧后镀Ni层的厚度为0.06～0.2μm，所述电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：忻锋光，
申请(专利权)人：宁波堇山新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33