一种电池钢带及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电池钢带及其制备方法，其技术方案要点是包括镀镍基带，镀镍基带的两侧面由里向外依次形成有Ni‑Cr合金层与Cr‑Nb合金层，Cr‑Nb合金层上依次电镀有过渡铜层、酸锡层与半光亮镍层，由于Ni‑Cr合金层与Cr‑Nb合金层中均含有金属Cr，根据相似相溶理论，两个合金层会进行互渗，提高了镀镍基带的拉伸强度与延展性；同时，在Cr‑Nb合金层上电镀过渡铜层、酸锡层与半光亮镍层，提高了该镀镍基带的可焊性、导电性以及优良的美观感。

【技术实现步骤摘要】
一种电池钢带及其制备方法
本专利技术涉及合金材料，特别涉及一种电池钢带及其制备方法。
技术介绍
目前，电池工业正处在前所未有的高速发展与扩张时期，特别是新型电池材料、电池工艺与装备技术受到电池科研工作者与业界的广泛关注与深入研究。电池性能的改善除与电池材料的进步有关外，还与电池零部件的质量密切相关。镀镍钢带是电池的重要组成部件，它既是电池活性物质的载体，同时又是电极的导电骨架，起到集中传导电子、均匀分配电流的作用；镀镍钢带具有良好的电子导电能力和耐腐蚀性能，而且价格低廉、性能稳定，适合大规模连续生产，是电池生产中应用最广泛的集流材料。现有专利中申请公布号为CN103343367A的中国专利公开了一种镀镍钢带及其制备方法，包括钢基带，钢基带的两侧面由里向外依次电镀有铁-镍结合层、暗镍层和半光亮镍层，铁-镍结合层和半光亮镍层的电镀工艺为脉冲电镀工艺，暗镍层的电镀工艺为直流电镀工艺，在钢基带上通过镀制三种不同的镀层，使镀层与钢基带的结合力增强，耐腐蚀和焊接等性能得到明显改善。但是，上述镀镍钢带上镀制了三种不同的含镍镀层，显著提高了镍含量，由于镀镍钢带冲制成电池钢壳要经过多道工序，而高镍含量钢带的硬度与拉伸强度会显著降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电池钢带，该钢带兼具有优异的耐腐蚀性与良好的拉伸强度和延展性。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种电池钢带，包括镀镍基带，所述镀镍基带的两侧面由里向外依次形成有Ni-Cr合金层与Cr-Nb合金层，所述Cr-Nb合金层上依次电镀有过渡铜层、酸锡层与半光亮镍层。通过采用上述技术方案，在镀镍基带上依次设置Ni-Cr合金层与Cr-Nb合金层，有利于提高镀镍基带在耐高温条件下的耐腐蚀性能；Ni-Cr合金层内合金的组织结构致密，晶粒大小均匀，增强了镀镍基带的硬度，其内含有微量的氧化物，极钝的金属Cr富有延展性，镀制Ni-Cr合金层增强了金属Cr在镀镍基带上的耐用性；Cr-Nb合金层中均匀致密，由于金属铌具有较好的延展性，抗变形能力强，镀制的Cr-Nb合金层具有良好的变形能力，由于Ni-Cr合金层与Cr-Nb合金层中均含有金属Cr，根据相似相溶原理，两种合金层会进行互渗，提高了镀镍基带的拉伸强度与延展性；同时，在Cr-Nb合金层上电镀过渡铜层、酸锡层与半光亮镍层，提高了该镀镍基带的可焊性、导电性以及优良的美观感。本专利技术进一步设置为：所述Ni-Cr合金层中Cr含量在32~35%之间。通过采用上述技术方案，Cr含量越高，Ni-Cr合金层的钝化能力越强，Ni-Cr合金层不仅可以抗高温氧化，还可用于水溶液中，特别是强氧化性水溶液中，在实际应用中，它可用于硫酸、磷酸、低浓度的盐酸、氢氟酸等环境中，在蒸汽以及碱中耐蚀性也极好。本专利技术进一步设置为：所述Cr-Nb合金层中Nb含量在18~22之间。通过采用上述技术方案，Cr-Nb合金层中Nb含量在18~22之间时，在Cr-Nb合金层中发生了Cr的外氧化和内氧化，形成了两层结构的氧化膜，这两层氧化膜的相组成分别为Cr2O3和CrNbO4，保证了Cr-Nb合金层具有优良的高温力学性能，同时还具有优异的高温抗氧化性。本专利技术进一步设置为：所述Ni-Cr合金层中包括总重量百分比为3~5%的钼和硅的混合材料，所述钼和硅的摩尔比为3~5：1。通过采用上述技术方案，在Ni-Cr合金中加入金属钼和硅，金属钼的熔点为2620℃，原子间结合力极高，所以强度极高；热膨胀系数小，导电率大，导热性能好；在常温下不与盐酸、氢氟酸及碱溶液发生反应，仅溶于硝酸或浓硫酸中；由于镍、铬两种金属的膨胀系数较大，金属铬较难进入金属镍中，添加硅元素一方面对镍离子与铬离子有相互促进放电、加速共沉积的作用；另一方面可作为稳定该Ni-Cr合金层的有效元素，在高温下不易发生分解；还能够在合金层的表面形成二氧化硅氧化膜层，阻碍氧的继续侵入，有利于提高该合金层的屈服强度，提高高温使用性能，改善该镀镍基带的高温抗蠕变性和抗蠕变断裂能力，在Ni-Cr合金层中掺入钼和硅的摩尔比为3~5：1，显著提高了Ni-Cr合金层的强度、硬度、导热导电性、耐腐蚀性能以及抗高温蠕变性、抗蠕变断裂能力。本专利技术进一步设置为：所述Cr-Nb合金层中包括总重量百分比为3~5%的锆和硅的混合材料，所述锆和硅的摩尔比为3~5：1。通过采用上述技术方案，在Cr-Nb合金层中掺入锆和硅的混合材料，金属锆在大多数有机酸、无机酸、盐溶液中具有极强的耐蚀性，并且在高温环境中，能够承受高压；硅一方面可作为稳定该Cr-Nb合金层的有效元素，在高温下不易发生分解，另一方面能够在合金层的表面形成二氧化硅氧化膜层，阻碍氧的继续侵入，有利于提高该合金层的屈服强度，提高高温使用性能，改善该镀镍基带的高温抗蠕变性和抗蠕变断裂能力，在Cr-Nb合金层中掺入钼和硅的摩尔比为3~5：1，显著提高了Cr-Nb合金层的强度、硬度、导热导电性、耐腐蚀性能以及抗高温蠕变性、抗蠕变断裂能力。本专利技术进一步设置为：所述过渡铜层包括碱铜层和酸铜层，所述碱铜层采用在Cr-Nb合金层上滚镀碱铜。通过采用上述技术方案，碱铜层作为半光亮镍层的打底层，提高了半光亮镍层与Cr-Nb合金层之间的结合力，避免发生半光亮镍层的脱落现象；酸铜层有利于增加该镀镍基带的光亮平整性；滚镀碱铜的方式，有利于提高碱铜层在Cr-Nb合金层上附着的牢固性。本专利技术的另一目的在于公开了一种电池钢带的制备方法，包括如下步骤：（1）在镀镍基带表面上用超声波除油，再水洗，然后放入稀硫酸中去锈活化；（2）以纳米NiO粉体为Ni源、纳米铬粉为Cr源，通过热扩渗在活化后的镀镍基带的表面上形成Ni-Cr合金层；（3）在Ni-Cr合金层上采用脉冲电沉积制备Cr-Nb合金层，在沉积过程中先进行低温预热处理，再进行高温重结晶处理；（4）将制备Cr-Nb合金层后的镀镍基带装入滚筒内进行电镀碱铜层，在碱铜层上采用直流电镀工艺制备酸铜层；（5）在酸铜层上采用酸性硫酸盐镀锡工艺电镀形成酸锡层；在酸锡层上采用脉冲电镀工艺制备半光亮镍层。通过采用上述技术方案，首先对镀镍基带表面进行活化处理，然后通过热扩渗处理工艺向镀镍基带表面上渗入镍元素与铬元素，形成致密均匀的Ni-Cr合金层；然后向Ni-Cr合金层上电沉积Cr-Nb合金，进行低温预热处理以及高温重结晶处理均是为了增强Cr-Nb合金层在Ni-Cr合金层表面附着的紧固性；设置碱铜层提高了半光亮镍层与Cr-Nb合金层之间结合的牢固性，酸锡层有助于增强该镀镍基带的可焊性，在镀镍基带上依次镀制Ni-Cr合金层、Cr-Nb合金层、过渡铜层、酸锡层与半光亮镍层，制备了具有良好的耐腐蚀性能、较高的拉伸强度与优异的延展性的电池钢带。本专利技术进一步设置为：步骤（2）中热扩渗的温度为1200~1400℃。通过采用上述技术方案，热扩渗温度低于1200℃时，在镀镍基带的表面上形成单一的α-Ni固溶体相，而在热扩渗温度高于1200℃时，则会在镀镍基带表面上逐渐渗入金属Cr，有利于形成致密均匀的Ni-Cr合金层。本专利技术进一步设置为：步骤（3）中低温预热处理的条件为，在保护气氛或真空环境下，温度为600~800℃，处理时间为3~5小时；高温重结晶处理条件为，在保护气氛或真空环境下，温度为900~本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池钢带，包括镀镍基带，其特征在于：所述镀镍基带的两侧面由里向外依次形成有Ni‑Cr合金层与Cr‑Nb合金层，所述Cr‑Nb合金层上依次电镀有过渡铜层、酸锡层与半光亮镍层。

【技术特征摘要】
1.一种电池钢带，包括镀镍基带，其特征在于：所述镀镍基带的两侧面由里向外依次形成有Ni-Cr合金层与Cr-Nb合金层，所述Cr-Nb合金层上依次电镀有过渡铜层、酸锡层与半光亮镍层。2.根据权利要求1所述的一种电池钢带，其特征在于：所述Ni-Cr合金层中Cr含量在32~35%之间。3.根据权利要求1所述的一种电池钢带，其特征在于：所述Cr-Nb合金层中Nb含量在18~22%之间。4.根据权利要求2所述的一种电池钢带，其特征在于：所述Ni-Cr合金层中包括总重量百分比为3~5%的钼和硅的混合材料，所述钼和硅的摩尔比为3~5：1。5.根据权利要求3所述的一种电池钢带，其特征在于：所述Cr-Nb合金层中包括总重量百分比为3~5%的锆和硅的混合材料，所述锆和硅的摩尔比为3~5：1。6.根据权利要求1所述的一种电池钢带，其特征在于：所述过渡铜层包括碱铜层和酸铜层，所述碱铜层采用在Cr-Nb合金层上滚镀碱铜。7.一种电池钢带的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓东，滕大庆，罗国忠，
申请(专利权)人：无锡市力达金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32