专利名称：一种电池钢壳用镀镍铬钢带的制备方法
技术领域：
本发明涉及钢铁材料加工技术领域，特别涉及一种电池钢壳用镀镍铬钢带的制备方法。
背景技术：
现有的二次电池和碱性一次电池的钢壳生产工艺是用低碳钢带成型后再用滚动镀一层镍镀层。由于滚动镀镍的过程中清洗困难、镀深能力不足和电镀尖端放电等原因，目前这种工艺逐渐被另一种工艺所取代，该工艺是在低碳钢带连续镀镍后，通过连续退火扩散形成镍/铁扩散层，并有效控制扩散层厚度，控制镀镍表面的铁的暴露率。美国专利US5679181公开一种耐蚀性镍镀层钢带的生产工艺，该工艺在冷轧钢带 的至少一面镀镍，使镍镀层部分或全部成为铁/镍扩散层，镀镍层表面铁的暴露率占4 % 30%。欧洲专利EP1111697公开一种用于电池壳或有相同结构的表面处理钢带及钢带和电池的生产工艺，该工艺是在300 650°C于惰性气体或除氧气氛中热处理4 10h，在各自的边界形成铁/镍和镍/铋扩散层。电池的壳体采用具有铁/镍扩散层、镍层、镍/铋扩散层、铁/镍/铋合金层中至少I层的钢带生产。这种经表面处理的钢带生产的电池壳有优异的耐碱性和长时间维持足够放电水平的特性。美国专利US4910096公开一种深度扩散的镀镍冷轧钢带，该钢带是在冷轧钢带上电沉积I 6 μ m的镍层，再在其上镀O. 01 I. O μ m的钴层，于580 710°C温度下热处理形成深度扩散层。该钢带的制备方法具有经济、可塑性强、镀层扩散深、耐蚀性好等特点。美国专利US5587248公开一种耐蚀性镀镍钢带及其生产工艺，该工艺是在至少冷轧钢带的一面镀镍，并使镍镀层部分或全部形成铁/镍扩散层，且镍镀层表面铁的暴露率不大于30%。美国专利US5335841公开一种具有优异耐蚀性内表面焊管的生产工艺，该工艺至少在钢带的一面上涂覆双层钨涂层，第一层为镍或钻或其合金，第二层使用相对第一层金属熔点要低的金属或合金。将钢带加工成管后热处理使焊管没有裸露的钢基体。该焊管具有优异的耐蚀性和实用性。日本专利JP3104855公开一种扩散处理镍钢带及生产工艺，该工艺在钢带双面形成镍的扩散层，一面镍的扩散层镍控制在2 10g/m2的范围内，另一面镍的扩散层镍为2g/m2。再在镍扩散层两层上电沉积镍层，相应地控制一面在2 10g/m2的范围内，另一面为2g/m2。加热上表面使镍渗人形成扩散层，另外在此基础上还可以在双面继续镀镍，从而易于使上下表面形成不同质量的镍扩散层。该工艺可以满足内外表面耐蚀性能要求的不同。中国专利CN1600904A公开一种覆镍深冲钢带及其生产方法，在钢带上连续电沉积镍I 2 μ m镍，并通过热处理和激光热冲击处理，使镍镀层形成铁/镍扩散层，并控制露铁率在3%以内，然后通过精整工序制得所需尺寸的防腐钢带。该钢带具有优异的耐蚀性和实用性。
虽然目前许多研究工作对镀镍工艺、退火工艺、脉冲激光冲击工艺取得了一定进展，在不同程度上提高了镍镀层性能和耐腐蚀性能。但是，已有工艺主要是集中于镍薄镀层的电沉积，这样在深度轧压、深冲等一些工艺加工过程中容易由于涂层过薄而裸露出基体；而由于厚涂层与基体的界面应力过大或由于热处理工艺不适当，厚涂层容易出现涂层脱落、起皮现象。现有覆镍钢带的扩散层主要是Fe-Ni或Fe-Ni-C扩散层，露铁率较高，容易降低防腐性能，而且热处理工艺不合适，容易在界面处形成相界，这对于工程材料界面力学性能是极其有害的。此外，在延伸率、抗拉强度、硬度方面不能形成较好的匹配关系。这些覆镍钢带的不足，使得其不适宜电池钢壳的使用工况。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种电池钢壳用镀镍铬钢带的制备方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下一种电池钢壳用镀镍铬钢带的制备方法，其特征在于，所述钢带的化学成分 以重量百分比计由下列组份组成C 0. 15-0. 20%, Si 0. 2-0. 4%, Mn :0. 5-0. 7%, Als O. 01-0. 02%, Ti 0. 05-0. 08%, P O. 03%, S O. 01%, Ni 0. 3-0. 5%, Nb 0. 7-0. 9%, N (O. 015%, O O. 006%，其余为Fe和不可避免的杂质，所述的制备方法包括如下步骤(2)按照上述成分进行冶炼、连铸、修磨、热轧，制备成热轧钢板，(2)退火退火温度为770_790°C，退火后采用稀盐酸酸洗；(3)冷轧采用多道次冷轧，每道次的冷轧压下率为20-30%，中间进行退火，温度为770-790°C，冷轧至成品厚度；然后进行退火，退火温度为770-790°C，退火时间为3_5小时，然后进行酸洗；(4)将酸洗后的冷轧板置于溶液槽内，电镀铬层，铬层的厚度控制在I. 5-2. 5 μ m ；其中所述的电镀铬层的溶液成分为无水铬酸酐600-620g/L，盐酸20-25ml/L，余量为水，阴极电流密度20-32A/dm2，镀液温度47_48°C，浸镀时间3_5min ；(5)将镀铬后的低碳钢带置于溶液槽内，在镀铬后的低碳钢带上电镀镍层，镍层的厚度控制在6-8 μ m ;所述的电镀镍层的镀液成分氨基磺酸镍560-600g/L，氯化镍12_14g/L，硼酸35-45g/L，余量为水，pH 3. 5-4. 5，镀液温度45_55°C，阴极电流密度4_7A/dm2，浸镀时间6 8min ；(6)将镀镍层后的低碳钢带置于溶液槽内，进行钝化处理；(7)然后将钝化处理后的镀铬镍层钢带进行扩散除氢退火处理。本发明具有如下有益效果(I)为实现较好的镀覆效果，本发明对低碳钢的成分进行了调整，添加了适量的Ti、Ni和Nb等合金元素，并控制N，O的含量，以改善表面状态。(2)针对所调整的钢的成分，调整了冷轧工艺和退火工艺的参数。(3)通过添加铬涂层作为扩散阻挡层，能有效阻挡铁的扩散，而且由于扩散层中形成了铬含量20% 30%的类不锈钢结构的防腐层，双重地增加了防腐性能。(4)针对镀铬和镀镍的双层镀覆设计思路，调整了镀铬和镀镍的镀液成分，以及镀覆工艺，使得涂层还具有表面光亮、较低孔隙率、较高机械性能的特征。
具体实施例方式实施例一—种电池钢壳用镀镍铬钢带的制备方法，所述钢带的化学成分以重量百分比计由下列组份组成c 0. 15%, Si 0. 4%, Mn :0. 5%, Als :0. 02%, Ti :0. 05%, P ^ O. 03 %, S ^ O. 01%, Ni 0. 5%, Nb :0. 7%, N ·.( O. 015%, O ·.( O. 006%，其余为 Fe 和不可避免的杂质，所述的制备方法包括如下步骤(3)按照上述成分进行冶炼、连铸、修磨、热轧，制备成热轧钢板，(2)退火退火温度为770°C，退火后采用稀盐酸酸洗；(3)冷轧采用多道次冷轧，每道次的冷轧压下率为20%，中间进行退火，温度为770°C,冷轧至成品厚度；然后进行退火，退火温度为770-°C,退火时间为5小时,然后进行 酸洗；(4)将酸洗后的冷轧板置于溶液槽内，电镀铬层，铬层的厚度控制在I. 5μπι ;其中所述的电镀铬层的溶液成分为无水铬酸酐620g/L，盐酸20ml/L，余量为水，阴极电流密度32A/dm2，镀液温度47°C，浸镀时间5min。( 5 )将镀铬后的低碳钢带置于溶液槽内，在镀铬后的低碳钢带上电镀镍层，镍层的厚度控制在6 μ m ;所述的电镀镍层的镀液成分氨基磺酸镍600g/L，氯化镍12g/L，硼酸45g/L，余量为水，pH 3. 5，镀液温度55°C，阴极电流密度4A/dm2，浸镀时间8min。(6)将镀镍层后的低碳钢带置于溶液槽内，进行钝化处理；(7)然后将钝化处理后的镀铬镍层钢带进行扩散除氢退火处理。实施例二一种电池钢壳用镀镍铬钢带的制备方法，所述钢带的化学成分以重量百分比计由下列组份组成c 0. 20%, Si 0. 2%, Mn :0. 7%, Als :0. 01%, Ti :0. 08%, P ^ O. 03 %, S ^ O. 01%, Ni 0. 3%, Nb :0. 9%, N :彡 O. 015%, O ·.( O. 006%，其余为 Fe 和不可避免的杂质，所述的制备方法包括如下步骤(4)按照上述成分进行冶炼、连铸、修磨、热轧，制备成热轧钢板，(2)退火退火温度为790°C，退火后采用稀盐酸酸洗；(3)冷轧采用多道次冷轧，每道次的冷轧压下率为30%，中间进行退火，温度为790°C,冷轧至成品厚度；然后进行退火，退火温度为790°C,退火时间为5小时,然后进行酸洗；(4)将酸洗后的冷轧板置于溶液槽内，电镀铬层，铬层的厚度控制在2. 5μπι ;其中所述的电镀铬层的溶液成分为无水铬酸酐600g/L，盐酸25ml/L，余量为水，阴极电流密度20A/dm2，镀液温度48°C，浸镀时间3min。(5)将镀铬后的低碳钢带置于溶液槽内，在镀铬后的低碳钢带上电镀镍层，镍层的厚度控制在8 μ m ;所述的电镀镍层的镀液成分氨基磺酸镍560g/L，氯化镍14g/L，硼酸35g/L，余量为水，pH 4. 5，镀液温度45°C，阴极电流密度7A/dm2，浸镀时间6min。(6)将镀镍层后的低碳钢带置于溶液槽内，进行钝化处理；(7)然后将钝化处理后的镀铬镍层钢带进行扩散除氢退火处理。实施例三
一种电池钢壳用镀镍铬钢带的制备方法，所述钢带的化学成分以重量百分比计由下列组份组成c 0. 18%, Si 0. 3%, Mn :0. 6%, Als :0. 015%, Ti :0. 065%, P ^ O. 03%, S ^ O. 01%, Ni 0. 4%, Nb :0. 8%, N ·.( O. 015%, O ·.( O. 006%，其余为 Fe 和不可避免的杂质，所述的制备方法包括如下步骤(5)按照上述成分进行冶炼、连铸、修磨、热轧，制备成热轧钢板，(2)退火退火温度为780°C，退火后采用稀盐酸酸洗；(3)冷轧采用多道次冷轧，每道次的冷轧压下率为25%，中间进行退火，温度为780°C,冷轧至成品厚度；然后进行退火，退火温度为780°C,退火时间为4小时,然后进行酸洗；(4)将酸洗后的冷轧板置于溶液槽内，电镀铬层，铬层的厚度控制在2 μ m ;
其中所述的电镀铬层的溶液成分为无水铬酸酐610g/L，盐酸22ml/L，余量为水，阴极电流密度26A/dm2，镀液温度48°C，浸镀时间4min。(5)将镀铬后的低碳钢带置于溶液槽内，在镀铬后的低碳钢带上电镀镍层，镍层的厚度控制在7 μ m ;所述的电镀镍层的镀液成分氨基磺酸镍580g/L，氯化镍13g/L，硼酸40g/L，余量为水，pH 4. 0，镀液温度50°C，阴极电流密度6A/dm2，浸镀时间7min。(6)将镀镍层后的低碳钢带置于溶液槽内，进行钝化处理；(7)然后将钝化处理后的镀铬镍层钢带进行扩散除氢退火处理。申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
权利要求
1. 一种电池钢壳用镀镍铬钢带的制备方法，其特征在于，所述钢带的化学成分以重量百分比计由下列组份组成C 0. 15-0. 20%, Si 0. 2-0. 4%, Mn :0. 5-0. 7%, Al s :0. 01-0. 02%,Ti 0. 05-0. 08%, P O. 03%, S O. 01%, Ni 0. 3-0. 5%, Nb 0. 7-0. 9%, N O. 015%,.0:^ 0. 006%，其余为Fe和不可避免的杂质，所述的制备方法包括如下步骤 (1)按照上述成分进行冶炼、连铸、修磨、热轧，制备成热轧钢板， (2)退火退火温度为770-790°C，退火后采用稀盐酸酸洗； (3)冷轧采用多道次冷轧，每道次的冷轧压下率为20-30%，中间进行退火，温度为770-790°C，冷轧至成品厚度；然后进行退火，退火温度为770-790°C，退火时间为3_5小时，然后进行酸洗； (4)将酸洗后的冷轧板置于溶液槽内，电镀铬层，铬层的厚度控制在I.5-2. 5μπι;其中所述的电镀铬层的溶液成分为无水铬酸酐600-620g/L，盐酸20-25ml/L，余量为水，阴极电流密度20-32A/dm2，镀液温度47_48°C，浸镀时间3_5min ； (5 )将镀铬后的低碳钢带置于溶液槽内，在镀铬后的低碳钢带上电镀镍层，镍层的厚度控制在6-8 μ m ;所述的电镀镍层的镀液成分氨基磺酸镍560-600g/L，氯化镍12_14g/L，硼酸35-45g/L，余量为水，pH 3. 5-4. 5，镀液温度45_55°C，阴极电流密度4_7A/dm2，浸镀时间.6 8min ； (6)将镀镍层后的低碳钢带置于溶液槽内，进行钝化处理； (7 )然后将钝化处理后的镀铬镍层钢带进行扩散除氢退火处理。
全文摘要
本发明公开了一种电池钢壳用镀镍铬钢带的制备方法，本发明对低碳钢的成分进行了调整，添加了适量的Ti、Ni和Nb等合金元素，并控制N，O的含量，以改善表面状态。并针对所调整的钢的成分，调整了冷轧工艺和退火工艺的参数。通过添加铬涂层作为扩散阻挡层，能有效阻挡铁的扩散，而且由于扩散层中形成了铬含量20％～30％的类不锈钢结构的防腐层，双重地增加了防腐性能。针对镀铬和镀镍的双层镀覆设计思路，调整了镀铬和镀镍的镀液成分，以及镀覆工艺，使得涂层还具有表面光亮、较低孔隙率、较高机械性能的特征。
文档编号C25D3/12GK102876971SQ201210358069
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者宋志方 申请人:无锡市方正金属捆带有限公司