电池钢壳滚镀镍生产工艺控制.pdf

1、第 26卷 第 1期 电 镀 与 涂 饰Electropla ting 电 池 钢 壳 ;工 艺 控 制 ;前 处 理 ;后 处 理中 图 分 类 号 : TQ153. 12; TG178 文 献 标 识 码 : B文 章 编 号 : 1004 - 227X (2007) 01 - 0030 - 04Production process con trol of barrel n ickel pla ting ofsteel ba ttery shell / / HE Xiang2hui, GU Yao2qianAbstract: The p rocess of barrel nickel p

2、lating of steel bat2tery shell is strictly controlled in order to reduce p roductioncost and imp rove p roduct quality. One step method, twostep s method and three step s method of barrel nickel p latingof steel battery shell were compared, and the p rocess of twostep s method is found to be easy to

3、 control and manage. Thepaper also introduced the control of p retreatment p rocess,p lating p rocess ( including temperature, time, current, pHof p lating bath, pH of bath in reclaim ing tank and the me2thod of water compensation ) , as well as post2treatmentp rocess ( including bleaching, neutrali

4、zation, rust p reven2tion, dewatering and drying). The control of post treatmentp rocess is the most important in the p roduction p rocess con2trol of barrel nickel p lating of steel battery shell.Keywords: barrel nickel p lating; steel battery shell;p rocess control; p retreatment; post2treatmentF

5、irst2author s address: Shanghai J inyang Metal SurfaceTreatment CO. , LTD, Shanghai 200137, China1 前 言近 年 来 ,我 国 正 在 大 力 推 行 清 洁 生 产 工 作 ,能 源问 题 已 经 越 来 越 引 起 人 们 的 注 意 。 随 着 近 期 原 材 料的 飞 速 涨 价 ,节 约 也 已 经 得 到 众 多 电 镀 厂 家 的 重 视 。在 环 保 、 节 能 这 样 的 背 景 下 对 现 有 电 镀 工 艺 进 行 合 理完 善 ,对 设 备 进 行 合 理 改 造 ,对 技

6、 术 管 理 工 作 严 加 落实 ,可 以 最 大 限 度 地 降 低 成 本 ,提 高 产 品 质 量 。 在 做好 技 术 管 理 的 同 时 ,更 要 把 电 镀 废 水 对 环 境 的 污 染 纳入 工 厂 管 理 范 围 ,以 达 到 提 高 原 材 料 和 资 源 的 利 用率 122 。电 镀 钢 壳 滚 镀 镍 技 术 在 我 国 发 展 已 有 10多 年 的时 间 ,但 关 于 此 方 面 的 文 章 很 少 。 本 文 结 合 笔 者 的 实际 经 验 对 电 池 钢 壳 滚 镀 镍 工 艺 进 行 了 比 较 详 细 地 论述 ,通 过 对 工 艺 的 严 格 控 制

7、 以 达 到 降 低 生 产 成 本 ,提高 产 品 质 量 的 目 的 ,并 对 业 内 起 到 一 定 的 指 导 作 用 。2 电 池 钢 壳 滚 镀 镍 生 产 方 法2. 1 电 池 钢 壳 滚 镀 镍 一 步 法电 池 钢 壳 滚 镀 镍 一 步 法 就 是 冲 压 成 型 后 的 电 池钢 壳 从 除 油 电 镀 后 处 理 都 是 在 电 镀 生 产 线 上 一步 完 成 ,不 需 要 中 转 过 程 。 工 艺 流 程 如 下 :化 学 除油 1 热 水 洗 2 化 学 除 油 3 热 水 洗 4 冷 水 洗 5 化学 除 油 6 热 水 洗 7 冷 水 洗 8 酸 洗 9

8、冷 水 洗 10 活化 11 冷 水 洗 12 滚 镀 镍 13 3次 回 收 水 洗 14 流 动 水洗 15 漂 白 16 冷 水 洗 17 中 和 18 纯 水 洗 19 纯 水洗 20 防 锈 21 纯 水 洗 22 脱 水 23 干 燥 24。 此 方 法 的优 点 是 电 镀 生 产 线 的 距 离 较 短 ,生 产 线 上 配 备 的 人 员较 少 ;缺 点 是 电 镀 溶 液 维 护 难 。 因 为 此 种 方 法 中 滚 筒在 生 产 线 上 一 步 到 底 (从 第 1道 工 序 到 最 后 一 道 工 序用 的 是 同 一 个 滚 筒 ) ,前 处 理 除 油 过 程 中

9、 溶 液 中 的 油污 较 重 ,大 量 的 油 污 和 除 油 液 黏 附 在 滚 筒 壁 上 ,在 后续 的 清 洗 过 程 中 这 些 油 污 很 难 清 洗 干 净 ,进 入 电 镀 槽032007年 1月 电 池 钢 壳 滚 镀 镍 生 产 工 艺 控 制 电 镀 与 涂 饰Electropla ting 二 是 在 整 个 电 镀 过 程 中钢 壳 要 增 加 1次 装 卸 过 程 ,这 样 钢 壳 的 碰 伤 较 为 严重 ,但 从 统 计 学 角 度 看 这 种 碰 伤 也 不 过 只 有 万 分 之几 ,所 以 不 会 存 在 太 大 的 问 题 。 综 合 考 虑 发 现

10、,电 池钢 壳 滚 镀 镍 二 步 法 在 工 艺 上 容 易 控 制 与 管 理 。 因 此 ,国 内 众 多 厂 家 都 采 用 此 种 方 法 进 行 电 镀 生 产 。2. 3 电 池 钢 壳 滚 镀 镍 三 步 法所 谓 电 池 钢 壳 滚 镀 镍 三 步 法 ,就 是 在 二 步 法 的 基础 上 在 进 入 电 镀 后 处 理 漂 白 工 序 前 再 设 立 一 道 中 转(也 作 二 次 换 筒 )。 工 艺 流 程 如 下 :化 学 除 油 1 热 水洗 2 化 学 除 油 3 热 水 洗 4 冷 水 洗 5 换 筒 6 化 学除 油 7 热 水 洗 8 冷 水 洗 9 酸

11、洗 10 冷 水 洗 11 活化 12 冷 水 洗 13 滚 镀 镍 14 3次 回 收 水 洗 15 流 动 水洗 16 换 筒 17 漂 白 18 冷 水 洗 19 中 和 20 纯 水洗 21 纯 水 洗 22 防 锈 23 纯 水 洗 24 脱 水 25 干 燥 26。这 种 电 镀 生 产 线 中 前 处 理 、 电 镀 和 电 镀 后 处 理 过程 中 所 使 用 的 滚 筒 全 部 都 是 各 段 独 立 ,均 不 存 在 交 叉污 染 现 象 。 此 种 方 法 的 优 点 是 : 工 艺 管 理 更 加 容易 ; 镀 液 的 使 用 周 期 更 长 ,可 延 长 进 行 大

12、处 理 的 时间 ; 电 镀 溶 液 较 少 地 带 入 到 后 处 理 工 序 中 ,这 样 漂白 溶 液 的 使 用 周 期 比 二 步 法 也 要 更 长 。 但 是 此 种 方法 钢 壳 的 碰 伤 较 为 严 重 ,不 适 合 生 产 经 过 减 薄 拉 伸 的钢 壳 。3 电 池 钢 壳 滚 镀 镍 前 处 理 工 艺 控 制在 电 池 钢 壳 滚 镀 镍 工 艺 中 电 镀 的 前 处 理 是 工 艺中 非 常 关 键 的 一 步 ,基 体 材 料 表 面 处 理 的 好 坏 直 接 影响 到 镀 层 的 质 量 ,尤 其 对 电 池 钢 壳 滚 镀 镍 后 镀 层 的 均匀 性

13、 影 响 甚 大 ,另 外 影 响 到 镀 液 的 深 度 性 能 ,这 反 过来 又 直 接 影 响 到 镀 层 的 均 匀 性 能 ,所 以 应 非 常 重 视 电镀 前 处 理 。 笔 者 建 议 要 进 行 3次 除 油 过 程 ,前 2道 除油 主 要 是 除 去 钢 壳 表 面 的 重 油 污 ,第 3道 除 油 的 目 的是 确 保 除 油 的 彻 底 性 ,以 进 一 步 地 保 证 除 油 效 果 ,所以 宜 采 用 低 浓 度 除 油 液 。3. 1 前 处 理 工 艺 配 方第 1道 化 学 除 油 液 的 配 方 如 下 :FMc283 5% (质 量 分 数 )NaO

14、H 10 15 g/LCL - 10 2 3 mL /L (除 油 ) 60 t(除 油 ) 30 m in第 2道 化 学 除 油 液 的 配 方 同 第 1道 化 学 除 油 液第 3道 化 学 除 油 液 的 配 方 如 下 :FMC283 2% 3% (质 量 分 数 )NaOH 5 g/LCL210 1 mL /L (除 油 ) 60 t(除 油 ) 15 m in说 明 :配 方 中 FMC283和 CL210均 属 上 海 高 维 日化 有 限 公 司 产 品 。4 电 池 钢 壳 滚 镀 镍 电 镀 工 艺 控 制采 用 标 准 5#钢 壳 ,滚 筒 装 载 量 7000只 左

15、 右 ,镀 槽容 积 800 L,电 镀 时 间 180 m in.4. 1 镀 液 配 方硫 酸 镍 220 g/L氯 化 镍 70 g/L硼 酸 40 g/LJY21添 加 剂 2 mL /L开 缸 剂 1 g/L柠 檬 酸 三 钠 20 g/L 50 pH 4. 6 4. 8说 明 :添 加 剂 、 开 缸 剂 均 属 于 笔 者 所 在 公 司 自 行配 制 。4. 2 温 度 的 控 制硫 酸 盐 型 镀 镍 溶 液 温 度 的 合 理 选 用 还 是 相 当 有讲 究 的 。 温 度 太 高 主 盐 在 溶 液 中 的 溶 解 性 好 ,但 此 时能 源 耗 用 较 高 ,当 高

16、于 70 时 镀 液 中 的 光 亮 剂 就 会13第 26卷 第 1期 电 镀 与 涂 饰Electropla ting 温 度 低 ,主 盐 和 硼 酸 在 溶 液中 的 溶 解 度 较 低 ,此 时 溶 液 的 内 电 阻 较 高 ,槽 电 压 也会 升 高 ,消 耗 大 量 的 电 能 ,当 低 于 25 时 ,硼 酸 和 主盐 就 有 可 能 析 出 并 黏 附 在 阳 极 上 ,降 低 阳 极 电 流 效 率或 者 以 晶 粒 形 式 分 散 在 溶 液 中 ,在 阴 极 表 面 结 晶 析 出从 而 引 起 电 镀 层 麻 点 、 发 花 等 各 种 弊 病 4 。 所 以 应

17、严格 控 制 镀 液 的 温 度 ,在 保 证 产 品 质 量 的 前 提 下 尽 量 做到 节 能 。 电 池 钢 壳 滚 镀 镍 溶 液 温 度 一 般 控 制 在 4850 。4. 3 电 镀 时 间 的 控 制电 池 钢 壳 是 一 种 深 孔 、 盲 孔 镀 件 ,而 且 每 一 只 滚筒 的 装 载 量 较 大 ,所 以 只 有 保 证 充 分 的 电 镀 时 间 才 能确 保 每 只 钢 壳 在 滚 筒 壁 处 均 匀 受 镀 的 时 间 相 近 ,这 样也 才 能 保 证 每 只 钢 壳 具 有 较 好 的 均 一 性 。 笔 者 建 议时 间 控 制 在 180 m in左

18、右 比 较 合 理 。4. 4 电 流 的 控 制在 电 池 钢 壳 滚 镀 镍 工 艺 中 ,电 流 是 工 艺 参 数 中 最关 键 的 因 素 之 一 。 只 有 良 好 的 电 流 配 给 ,才 能 使 镀 液发 挥 出 很 好 的 深 镀 性 能 。 另 外 ,添 加 剂 只 有 在 合 理 的小 电 流 处 才 能 发 挥 出 较 好 的 走 位 性 ,但 是 这 种 性 能 并不 是 很 强 ,因 此 只 有 保 证 一 定 的 时 间 才 能 使 内 孔 获 得一 定 的 厚 度 ,使 镀 层 致 密 性 好 ,达 到 合 格 产 品 的 质 量要 求 。 实 验 室 采 用

19、试 管 法 测 试 镀 液 深 镀 性 能 时 明 显地 发 现 ,在 相 同 的 时 间 内 镀 液 的 深 镀 性 能 0. 25 A电流 下 是 0. 5 A电 流 下 的 1倍 还 多 ,由 此 更 加 能 够 说 明只 有 在 低 电 流 时 添 加 剂 才 能 发 挥 出 更 好 的 深 镀 性 能 。电 流 和 时 间 是 一 对 相 互 制 约 又 相 互 促 进 的 电 镀工 艺 参 数 ,如 果 大 电 流 短 时 间 ,钢 壳 外 壁 厚 度 可 以 达到 要 求 ,但 此 时 内 孔 底 部 往 往 很 难 获 得 镀 层 ;反 过 来 ,如 果 小 电 流 长 时 间

20、 ,钢 壳 不 仅 外 壁 厚 度 符 合 要 求 而 且内 孔 底 部 厚 度 也 大 部 分 在 0. 1 m以 上 。 所 以 ,在 电池 钢 壳 滚 镀 镍 中 ,保 证 小 电 流 的 配 给 才 是 唯 一 可 行 的办 法 ,通 常 电 流 维 持 在 0. 015 0. 03 A /只 。4. 5 镀 液 pH的 控 制pH也 是 镀 液 工 艺 性 能 指 标 之 一 。 pH的 高 低 直接 影 响 到 镀 液 的 分 散 性 能 。 pH高 一 点 镀 液 的 分 散 性能 好 ,但 当 pH 5. 4时 ,溶 液 就 会 变 浑 浊 ,此 时 有 较 多的 N i(OH

21、) 2析 出 ,造 成 了 溶 液 中 N i2 +的 大 量 流 失 ; pH低 一 点 ,溶 液 的 分 散 性 能 较 差 ,但 电 池 钢 壳 电 镀 对 此要 求 并 不 是 很 高 ,而 此 时 钢 壳 镀 镍 层 的 洁 白 度 较 好 。一 般 控 制 pH在 4. 6 4. 8之 间 。4. 6 回 收 槽 pH及 补 水 方 式 的 控 制回 收 槽 主 要 作 用 是 减 少 镀 液 的 流 失 ,但 很 多 企 业对 此 并 没 有 给 予 太 多 重 视 ,其 实 做 好 回 收 槽 工 艺 管 理也 是 相 当 有 必 要 的 。 其 一 ,大 槽 镀 液 的 补

22、充 一 般 都 是将 回 收 槽 中 的 溶 液 打 入 到 大 槽 中 ,如 果 回 收 槽 里 杂 质很 多 就 会 直 接 污 染 大 槽 镀 液 ;其 二 ,回 收 槽 工 艺 的 管理 有 利 于 钢 壳 质 量 的 提 高 。 笔 者 建 议 控 制 pH = 3. 8 4. 0,这 样 有 如 下 好 处 : 第 一 ,溶 液 澄 清 ,不 会 有N i(OH) 2生 成 ;第 二 ,钢 壳 在 回 收 槽 中 内 孔 及 外 表 面不 会 再 次 生 成 黄 色 的 铁 锈 迹 ,这 就 给 后 处 理 减 轻 了 很大 的 压 力 ;第 三 ,大 槽 中 pH是 不 断 上

23、升 的 ,这 样 在 补充 槽 液 时 有 利 于 pH的 控 制 。回 收 槽 中 补 水 方 式 有 很 多 ,其 中 较 为 合 理 的 是 逐级 逆 流 补 给 ,这 样 可 以 保 证 回 收 槽 中 溶 液 的 浓 度 始 终保 持 逐 级 递 减 的 态 势 。 例 如 ,采 用 三 级 回 收 方 式 ,在补 水 时 就 要 把 水 加 入 到 第 三 级 回 收 槽 中 ,利 用 水 的 自压 方 式 溶 液 就 会 回 流 到 第 二 、 第 一 级 回 收 槽 中 ,这 样 3个 回 收 槽 中 溶 液 的 浓 度 就 会 始 终 保 持 一 定 的 梯 度 。5 电 池

24、 钢 壳 滚 镀 镍 后 处 理 工 艺 的 讨 论后 处 理 是 电 池 钢 壳 滚 镀 镍 后 一 道 非 常 重 要 的 工序 ,所 以 要 给 予 足 够 的 重 视 ,否 则 难 以 获 得 品 质 优 良的 镀 镍 电 池 钢 壳 。 笔 者 所 在 公 司 得 到 的 镀 层 最 薄 处只 有 0. 1 m,但 钢 壳 的 质 量 一 直 处 于 行 业 内 领 先 水平 ,虽 然 其 它 厂 家 可 以 做 到 0. 3 0. 5 m ,但 钢 壳 的质 量 并 不 一 定 会 好 很 多 ,这 一 方 面 跟 钢 壳 镀 镍 层 的 微观 结 构 有 关 (此 方 面 笔 者

25、 的 另 一 篇 文 章 会 详 细 论 述 ) ,但 另 一 方 面 主 要 是 后 处 理 不 够 充 分 ,所 以 后 处 理 工 艺的 好 坏 直 接 影 响 钢 壳 成 品 的 质 量 。5. 1 漂 白漂 白 可 以 去 除 钢 壳 表 面 和 内 孔 的 锈 迹 ,使 钢 壳 表面 和 内 孔 更 加 洁 白 。 漂 白 剂 的 选 用 也 非 常 有 讲 究 ,有柠 檬 酸 或 酒 石 酸 或 它 们 的 混 合 酸 ,现 市 面 上 也 有 很 多性 能 较 好 的 漂 白 剂 ,各 厂 家 可 根 据 自 身 情 况 先 做 小 槽实 验 然 后 选 用 。 笔 者 所 在

26、 公 司 使 用 的 漂 白 剂 具 有 性能 优 良 、 漂 白 效 果 好 、 使 用 寿 命 长 等 优 点 。 不 同 厂 家的 钢 壳 所 使 用 的 钢 带 材 料 也 不 相 同 ,所 以 漂 白 剂 的 浓度 也 不 同 ,这 要 根 据 实 验 而 定 。 如 果 漂 白 剂 的 浓 度 太低 则 钢 壳 内 孔 黄 斑 较 多 ,如 果 漂 白 剂 浓 度 太 高 则 钢 壳表 面 会 有 很 多 锈 点 ,所 以 漂 白 剂 的 浓 度 一 定 要 控 制 恰当 。5. 2 中 和最 好 采 用 二 道 或 三 道 中 和 。 如 果 只 有 一 道 中 和 ,那 么 就

27、 在 漂 白 后 清 水 洗 槽 中 加 入 适 量 的 碱 ,这 样 效(下 转 第 34页 )23第 26卷 第 1期 电 镀 与 涂 饰Electropla ting 另 外 钢 壳 表 面 也 会 增 加 一 定 的 滑 度 ,有利 于 电 池 生 产 组 装 。 现 市 面 上 的 防 锈 剂 有 很 多 种 ,但最 好 选 用 常 温 且 低 电 阻 的 防 锈 剂 ,具 体 用 量 可 根 据 钢壳 种 类 和 客 户 需 求 而 调 整 。5. 4 脱 水脱 水 是 为 了 脱 去 钢 壳 表 面 吸 附 的 大 量 水 分 以 利于 烘 干 处 理 。 目 前 普 遍 采 用

28、 离 心 式 脱 水 机 ,在 快 速 旋转 的 同 时 将 水 甩 出 。 钢 壳 脱 水 彻 底 时 容 易 被 烘 干 ,但脱 水 机 转 速 过 高 或 脱 水 时 间 过 长 时 就 会 造 成 钢 壳 表面 碰 伤 ,一 般 可 选 择 3 5 r/ s,钢 壳 壁 较 厚 时 可 选 择 上限 ,反 之 选 择 下 线 。5. 5 烘 干烘 干 一 般 可 选 用 旋 转 式 烘 箱 或 平 行 传 送 式 烘 箱 。烘 干 温 度 的 确 定 要 兼 顾 多 方 面 考 虑 。 如 果 使 用 的 防 锈剂 不 耐 高 温 ,烘 干 温 度 最 好 不 要 超 过 100 ;如

29、 果 防 锈剂 耐 高 温 ,旋 转 式 烘 箱 温 度 可 控 制 在 (110 5) ,平行 传 送 式 烘 箱 温 度 可 控 制 在 ( 130 5) ,烘 箱 上 要设 置 适 当 的 排 风 口 以 排 除 蒸 汽 。6 结 语文 中 有 许 多 论 述 尚 属 笔 者 第 一 次 提 出 或 正 在 实践 中 应 用 摸 索 ,由 于 各 厂 家 实 际 情 况 不 同 ,仅 供 参 考 。本 文 对 电 池 钢 壳 滚 镀 镍 生 产 工 艺 控 制 具 有 如 下实 际 意 义 : 迎 合 我 国 正 在 进 行 的 清 洁 生 产 审 核 工 作 ,可 以做 到 “ 节 能

30、 、 降 耗 、 减 污 、 增 效 ” 的 目 的 。 电 镀 前 处 理 、 电 镀 和 电 镀 后 处 理 ,各 段 工 艺 控 制得 当 就 可 以 最 大 限 度 地 节 约 原 材 料 ,降 低 生 产 成 本 。 提 高 产 品 质 量 ,降 低 次 品 率 ,增 强 企 业 的 竞 争实 力 。 例 如 :笔 者 所 在 公 司 经 过 不 断 的 技 术 提 升 后 目前 成 品 率 可 以 达 到 99. 9%。参 考 文 献 : 1 顾 卫 忠 .电 池 钢 壳 滚 镀 技 术 J .电 镀 与 涂 饰 , 2005, 24 (10) : 12213. 2 贾 金 平 ,谢 少 艾 ,陈 虹 锦 . 电 镀 废 水 处 理 技 术 及 工 程 实 例 M . 北京 :化 学 工 业 出 版 社 , 2003: 5210. 3 FAANK A,MSF . The effect of barrel design on drag out J . Plating& Surface Finishing, 2002, 89 (1) : 32240. 4 GEORGE A D. N ickel p lating J . Plating & Surface Finishing,2001, 88 (8) : 38 40.编 辑 :彭 元 芳 43