一种预镀镍钢壳表面处理剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及金属表面处理剂技术领域，具体涉及一种预镀镍钢壳表面处理剂及其制备方法和应用，包括如下组分：硅酸锂、硅酸钠、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、聚乙二醇和去离子水。本发明专利技术的表面处理剂用于碱性锌锰电池预镀镍钢壳的表面处理，可同时实现封闭保护和提高达因值的表面改性效果，有利于提升钢壳的防锈抗腐蚀能力以及导电石墨层在钢壳表面的粘附力；经处理后的预镀镍钢壳，可采用更经济环保的水性石墨乳喷涂技术对钢壳内表面进行导电层的喷涂，相较于传统油性石墨乳喷涂技术所形成的石墨涂层，该水性石墨涂层更加均匀与致密，与钢壳之间粘附更加牢固，使得钢壳的电子导电性和化学稳定性更高，从而提高了碱性锌锰电池的放电性能和储存性能。性能和储存性能。性能和储存性能。

【技术实现步骤摘要】
一种预镀镍钢壳表面处理剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及金属表面处理剂
，具体涉及一种预镀镍钢壳表面处理剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在碱性锌锰电池(后称碱锰电池)中，预镀镍钢壳即作为电池的容器，也是正极材料二氧化锰(MnO2)的集流体。为了增加MnO2与钢壳的电接触性和防止MnO2对钢壳的氧化腐蚀，通常会对清洗及封闭处理后的钢壳内表面喷涂石墨作为导电涂层和隔离保护层。目前，国内的碱锰电池生产技术一般仍采用成本较高的油性石墨乳来进行喷涂，油性石墨乳的溶剂多为丁酮，有毒且对环境有污染。国外一些先进的电池生产企业如金霸王、雷特威、劲量和瓦塔等已基本转向采用新型经济环保的水性石墨乳喷涂技术。为了绿色可持续发展的战略需求，国内碱锰电池的工业化产业迫切需要将水性石墨乳喷涂技术应用到实际的生产工艺中。
[0003]然而，要实现水性石墨乳在钢壳内表面均匀和致密的喷涂，以及石墨与钢壳之间粘附力的提升，仍面临着诸多难题与挑战。除了生产设备的相应调整和改造，还需要解决一些电池钢壳的表面性质问题。按照目前常规的生产工艺，在封闭处理工序中采用商用的预镀镍钢壳表面处理剂，处理后钢壳表面达因值(表面张力的量度)偏低，且防锈抗腐蚀性能也不够理想。若对其内表面进行水性石墨乳的喷涂，所喷涂的水性石墨乳液面很快就会发生收缩，且所形成的石墨涂层均匀性、致密性与粘附力差，容易脱落，应用效果不佳。因此，急需开发一种能同时提高钢壳表面达因值与抗腐蚀能力的表面处理剂，以加快水性石墨乳喷涂技术在碱锰电池生产行业的应用进程。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种预镀镍钢壳表面处理剂，该表面处理剂的主要成分为硅酸锂、硅酸钠、聚醚改性聚二甲基硅氧烷和聚乙二醇，采用上述原料制得的不表面处理剂仅能提高钢壳的抗腐蚀能力，更能显著提高钢壳表面的达因值。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供一种预镀镍钢壳表面处理剂的制备方法，该制备方法简单，操作控制方便，利于工业化生产，同时可有效克服以往常规预镀镍钢壳表面处理剂制备过程中存在的弊端。
[0006]本专利技术的再一目的在于提供一种预镀镍钢壳表面处理剂在水性石墨乳喷涂中的应用，对经过该表面处理剂处理后的预镀镍钢壳喷涂水性石墨乳，可在其内表面形成均匀、致密且粘附能力强的石墨导电涂层，提高碱锰电池的放电性能和储存性能。
[0007]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种预镀镍钢壳表面处理剂，包括如下组分：硅酸锂、硅酸钠、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、聚乙二醇和去离子水。
[0008]优选的，所述表面处理剂以去离子水为溶剂，包括以下质量浓度的组分：硅酸锂
180
‑
220g/L、硅酸钠20
‑
40g/L、聚醚改性聚二甲基硅氧烷40
‑
60g/L和聚乙二醇5
‑
15g/L。
[0009]更优选的，所述表面处理剂以去离子水为溶剂，包括以下质量浓度的组分：硅酸锂180
‑
220g/L、硅酸钠20
‑
40g/L、聚醚改性聚二甲基硅氧烷40
‑
60g/L和聚乙二醇5
‑
10g/L。
[0010]优选的，所述聚醚改性聚二甲基硅氧烷采用武汉拉那白医药化工有限公司生产的聚醚改性聚二甲基硅氧烷，产品型号为FER423。
[0011]优选的，所述聚乙二醇为聚乙二醇PEG6000。
[0012]本专利技术中的预镀镍钢壳表面处理剂以水为溶剂，所添加的硅酸锂易于在金属表面发生反应成膜，对镍镀层有很好的防锈封闭作用，同时加入的硅酸钠可改善其成膜反应，加强膜的致密性和与镍镀层的附着力；聚醚改性聚二甲基硅氧烷在金属表面具备优异的润湿延展性能，有利于钢壳表面张力的提高；聚乙二醇作为润湿剂和粘度调节剂，可提高封闭保护膜的完整性与连续性，并可与聚醚改性聚二甲基硅氧烷协同地提高钢壳表面达因值。得益于上述的作用，用该处理剂对清洗后的预镀镍钢壳进行表面处理，使得钢壳不仅具备优异的防锈抗腐蚀能力，且还有较高的表面张力，利于水性石墨乳在钢壳内表面的喷涂，形成一层不易脱落且均匀致密的石墨导电涂层。
[0013]本专利技术还提供了一种预镀镍钢壳表面处理剂的制备方法，包括如下步骤：
[0014]S1、根据所需质量及各组分的质量浓度比例称取硅酸锂、硅酸钠、聚醚改性聚二甲基硅氧烷和聚乙二醇备用；
[0015]S2、取1/3的去离子水加热至60
‑
80℃，加入聚醚改性聚二甲基硅氧烷和聚乙二醇搅拌至完全溶解并混合均匀，得到混合物A，备用；
[0016]S3、取1/3的去离子水，加入硅酸锂和硅酸钠搅拌至完全溶解并混合均匀，得到混合物B，备用；
[0017]S4、将混合物A和混合物B混合，加入剩余的去离子水量定容，搅拌均匀，得到表面处理剂。
[0018]本专利技术中的表面处理剂通过上述方法制得，而该制备方法简单，操作控制方便，利于工业化生产，同时可有效克服以往常规预镀镍钢壳表面处理剂制备过程中存在的弊端。
[0019]本专利技术还提供了一种预镀镍钢壳表面处理剂在水性石墨乳喷涂中的应用，包括如下步骤：
[0020]1)将表面处理剂用去离子水稀释，得到处理液，并加热至60
‑
80℃，备用；
[0021]2)将经过常规清洗除油的预镀镍钢壳浸入步骤1)加热后的处理液中，搅拌5
‑
10min，进行表面处理；
[0022]3)将经步骤2)处理后的预镀镍钢壳置于温度为150
‑
200℃的条件下烘15
‑
30min，得到处理后的钢壳；
[0023]4)对步骤3)处理后的钢壳内表面喷涂水性石墨乳并置于温度为120
‑
160℃的条件下烘0.5
‑
1.5min，得到带石墨涂层的钢壳。
[0024]本专利技术中的预镀镍钢壳表面处理剂在水性石墨乳喷涂中的应用时，上述表面处理剂的浓度以及处理的时间和温度可根据实际生产条件选用合适的方案。用该表面处理剂对清洗后的预镀镍钢壳进行表面处理，使得钢壳不仅具备优异的防锈抗腐蚀能力，且还有较高的表面张力，利于水性石墨乳在钢壳内表面的喷涂，形成一层不易脱落且均匀致密的石墨导电涂层。
[0025]优选的，步骤1)中所述稀释后得到的处理液浓度为表面处理剂的0.2
‑
0.8
‰
。
[0026]优选的，步骤4)中，所述水性石墨乳采用日本黑铅工业株式会社生产的水性石墨乳，产品型号为VARNIPHITE#525。
[0027]优选的，步骤4)中所述喷涂水性石墨乳采用的是碱性锌锰电池生产中的石墨喷涂工艺，即采用生产线上的自动喷涂装置对钢壳内壁进行石墨乳喷涂，其中，喷涂压力为2.5mPa，喷涂速度为300个/min。
[0028]优选的，每个钢壳的石墨涂层载量为15...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预镀镍钢壳表面处理剂，其特征在于：包括如下组分：硅酸锂、硅酸钠、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、聚乙二醇和去离子水。2.根据权利要求1所述的一种预镀镍钢壳表面处理剂，其特征在于：所述表面处理剂以去离子水为溶剂，包括以下质量浓度的组分：硅酸锂180
‑
220g/L、硅酸钠20
‑
40g/L、聚醚改性聚二甲基硅氧烷40
‑
60g/L和聚乙二醇5
‑
15g/L。3.根据权利要求1所述的一种预镀镍钢壳表面处理剂，其特征在于：所述表面处理剂以去离子水为溶剂，包括以下质量浓度的组分：硅酸锂180
‑
220g/L、硅酸钠20
‑
40g/L、聚醚改性聚二甲基硅氧烷40
‑
60g/L和聚乙二醇5
‑
10g/L。4.根据权利要求1所述的一种预镀镍钢壳表面处理剂，其特征在于：所述聚乙二醇为聚乙二醇PEG6000。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述的预镀镍钢壳表面处理剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、根据所需质量及各组分的质量浓度比例称取硅酸锂、硅酸钠、聚醚改性聚二甲基硅氧烷和聚乙二醇备用；S2、取1/3的去离子水加热至60
‑
80℃，加入聚醚改性聚二甲基硅氧烷和聚乙二醇搅拌至完全溶解并混合均匀，得到混合物A，备用；S3、取1/3的去离子水，加入硅酸锂和硅酸钠搅拌至完全溶解并混合均...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢奕彤，汪刚耀，莫照熙，钟耀棠，李伟善，黄建琴，王艳，
申请(专利权)人：连州市凌力电池配件有限公司，
类型：发明
国别省市：