大电流预镀镍电池钢带的制备工艺及表面质量控制技术的研究

发布时间：2017-07-05 00:02

  本文关键词：大电流预镀镍电池钢带的制备工艺及表面质量控制技术的研究

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【摘要】：预镀镍电池钢带是电池外壳的主要制作材料,对电池的安全、存储电能等性能有重要作用。预镀镍钢带不仅要满足耐腐蚀性能的要求,而且要满足在冲压制作电池壳过程的要求。为解决在大电流电镀过程中出现的孔隙、毛刺、翘边等问题,本文在镀液高速度循环条件下,利用大电流对钢带进行电镀,然后对镀镍钢带进行热处理、平整,获取不同的预镀镍钢带样品,并对其进行性能测试。本论文主要研究了以下内容:(1)采用冷轧低碳钢带为基材,利用镀液高速循环的方法,在大电流的条件下采用预镀镍、暗镀镍、半光亮镍、光亮镍多种镀镍工艺结合的方法对冷轧低碳钢带进行电沉积。利用XRD、SEM等测试方法对不同工艺获取的预镀镍电池钢带的微观结构进行表征。研究表明,采用镀液高速循环的方法,在大电流的条件下多种镀镍工艺结合的预镀镍钢带表面相貌更加平整,晶粒更加均匀;采用塔菲尔曲线外推法、交流阻抗法、中性盐雾试验等测试方法对不同样品的耐腐蚀性能进行测试。研究表明,采用镀液高速循环的方法,在大电流的条件下多种镀镍工艺结合的预镀镍钢带腐蚀电位最正,为-4.08V;传质电阻最大,达到1284?cm2,耐腐蚀性能较好。(2)在氮气保护气氛中对镀镍钢带进行不同的的温度的热处理,利用XRD、SEM等测试方法对不同温度热处理获取的预镀镍电池钢带的微观结构进行表征。研究表明,热处理后镀层在(111)、(200)有择优取向,500℃热处理使晶体再结晶成核,形成新的的晶粒组织,使镍镀层由高能状态转变为较稳定的低能状态;采用中性盐雾试验、塔菲尔曲线外推法、交流阻抗法等测试方法对不同温度热处理样品的耐腐蚀性能进行测试。研究表明,500℃热处理样品得到的塔菲尔曲线的自腐蚀电位最正,为-3.03V,自腐蚀电流最小,同时传质电阻最大,达到2326?cm2,耐盐雾腐蚀时间最长。对不同样品进行力学性能测试。研究表明,热处理可以使预镀镍钢带硬度降低,500℃热处理时,屈强比为0.793,延伸率为39.8%,粗糙度最小;利用辉光放电仪对预镀镍钢带镀层及扩散层铁镍含量和深度对应关系进行表征,研究表明,500℃热处理时得到铁镍扩散层扩散程度最均匀。(3)对500℃热处理的镀镍钢带进行平整处理。研究表明,平整工艺能够使预镀镍钢带表面形貌更加光滑,晶粒均匀,耐蚀性能更加优良,同时平整工艺能够提升预镀镍钢带的力学性能,降低粗糙度。综上所述,采用镀液高速循环,在大电流条件下多种电镀工艺结合制备的镀镍钢带,经过500℃热处理、平整处理,具有较好的力学性能、耐腐蚀性能,能够满足制作电池壳的存储性能和安全性能电位需求。
【关键词】：预镀镍 电池钢带 高速循环 大电流 热处理 耐腐蚀性能 力学性能
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ153
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 电池外壳的作用12
• 1.2 镀镍钢材在电池壳中的应用12-13
• 1.3 镀镍钢电池壳制备方法13-15
• 1.4 电镀镍的研究15-17
• 1.4.1 镀镍工业的发展15-16
• 1.4.2 多层膜性能及研究进展16-17
• 1.5 合金17-19
• 1.5.1 合金的分类17-18
• 1.5.2 热处理对金属材料的性能的影响18-19
• 1.6 对镀镍板冲压成型19-20
• 1.7 平整对金属材料的影响20-21
• 1.8 本文的研究内容与意义21-24
• 1.8.1 本文选题背景21
• 1.8.2 本文主要研究内容21-24
• 第2章 实验材料与研究方法24-32
• 2.1 实验药品、实验材料及仪器24-25
• 2.1.1 实验药品及材料24
• 2.1.2 实验仪器24-25
• 2.2 实验原理25
• 2.3 电镀前处理25-27
• 2.3.1 除油26
• 2.3.2 酸洗26-27
• 2.4 电镀液的配制27-28
• 2.5 电镀实验过程28-29
• 2.6 热处理29
• 2.7 性能测试29-32
• 2.7.1 SEM表征29-30
• 2.7.2 辉光放电分析30
• 2.7.3 电化学性能测试30
• 2.7.4 力学性能测试30
• 2.7.5 耐腐蚀性能测试30-32
• 第3章 电镀工艺对镀镍钢带性能的影响32-44
• 3.1 电镀工艺的研究32-33
• 3.1.1 电镀工艺方法的确定32
• 3.1.2 试验方法32-33
• 3.2 表面形貌分析33-34
• 3.3 X射线衍射分析34-35
• 3.4 镀镍钢板硬度测定35-36
• 3.5 表面粗糙度测定36-37
• 3.6 电化学性能测试37-41
• 3.6.1 电化学测试原理及方法37-38
• 3.6.2 塔菲尔直线外推法测钢带的耐蚀性38-39
• 3.6.3 交流阻抗技术测钢带的耐蚀性39-41
• 3.7 盐雾实验测试41-42
• 3.8 本章小结42-44
• 第4章 热处理工艺对预镀镍钢带性能的影响44-60
• 4.1 热处理工艺研究44
• 4.2 预镀镍电池钢带表面微观形貌表征44-46
• 4.3 预镀镍电池钢带截面形貌分析46-47
• 4.4 预镀镍电池钢带粗糙度测定47-48
• 4.5 预镀镍电池钢带力学性能测试48-50
• 4.5.1 拉伸性能测定48-50
• 4.5.2 维氏硬度测定50
• 4.6 预镀镍电池钢带X射线衍射分析50-52
• 4.7 辉光放电分析52-54
• 4.8 电化学性能测试54-56
• 4.8.1 塔菲尔直线外推法测耐腐蚀性能54-55
• 4.8.2 交流阻抗技术测耐腐蚀性能55-56
• 4.9 盐雾试验分析56-57
• 4.10 本章小结57-60
• 第5章 平整工艺对预镀镍钢带性能的影响60-66
• 5.1 平整工艺研究60
• 5.2 预镀镍电池钢带表面微观形貌表征60
• 5.3 预镀镍电池钢带X射线衍射分析60-61
• 5.4 预镀镍电池钢带力学性能测试61-62
• 5.4.1 拉伸性能测定61-62
• 5.4.2 维氏硬度测定62
• 5.5 电化学性能测试62-64
• 5.5.1 塔菲尔直线外推法测耐腐蚀性能62-63
• 5.5.2 交流阻抗技术测耐腐蚀性能63-64
• 5.6 盐雾试验分析64
• 5.7 本章小结64-66
• 结论66-68
• 参考文献68-72
• 致谢72

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本文编号：519759