预镀镍钢壳表面无铬钝化工艺的研究

论文摘要

随着电子信息技术的蓬勃发展,以及人们环保意识的不断提高,新一代安全绿色高效的电池相继研发并应用。电池钢壳作为电池最重要的部件之一,需要具有良好的耐腐蚀性能。为了提高钢壳的耐腐蚀性,人们通常对钢壳进行电镀镍处理。镀镍钢壳按成型工艺分为滚镀镍钢壳和预镀镍钢壳,其中,预镀镍钢壳因具有成品率高、性能均一等优点,应用越来越广泛。然而,预镀镍钢壳在加工过程中,部分镀层开裂而使钢壳的耐腐蚀性能降低,所以必须对预镀镍钢壳进行表面钝化处理来提高其耐腐蚀性能。长期以来,铬酸盐钝化应用最为广泛,但六价铬毒性大且致癌,严重污染环境,危害人们健康。针对上述问题,本文对预镀镍钢壳表面无铬钝化工艺进行了相关研究。本文首先研究植酸对预镀镍钢壳耐腐蚀性能的影响,然后研究植酸与其它缓蚀剂复配后的钝化效果,最后通过对比实验研究不同钝化条件下钝化膜的耐腐蚀性能。主要研究内容及结果如下:（1）采用线性扫描伏安法和交流阻抗法,通过改变钝化液的植酸浓度和pH值,研究植酸在预镀镍钢壳表面的覆盖度与耐腐蚀性能的关系,结果表明:植酸浓度为10 g/L,pH=5时,植酸转化膜覆盖度最大,耐腐蚀性能最好。并对最佳植酸浓度和钝化液pH值条件下所形成的植酸转化膜,进行了表面形貌和成分分析。同时根据植酸特有的分子结构对植酸转化膜的耐腐蚀机理进行了分析。（2）通过正交实验研究含有植酸的复合钝化液,确定了钝化体系配方:植酸10 g/L,钼酸钠6 g/L,缓蚀添加剂58g/L,十二烷基苯磺酸钠35 g/ L,络合剂58 g/ L。采用电化学工作站进一步对钝化工艺进行研究,确定最佳工艺条件为:钝化时间为12001500 s,钝化液pH=5,钝化温度为4060℃。（3）通过5 wt%的CuSO4点滴实验方法、极化曲线和交流阻抗方法,对未钝化处理、植酸钝化处理和复合钝化处理的预镀镍钢壳的耐蚀性能进行了对比研究。结果表明:复合钝化处理后的预镀镍钢壳耐腐蚀性能最好。并对复合钝化处理后的预镀镍钢壳表面所形成的钝化膜进行了表面形貌和成分分析。同时根据缓蚀剂分子之间的协同效应分析了复合钝化膜的耐腐蚀性机理。以上研究表明:含有植酸的复合钝化液的钝化效果明显优于单纯植酸钝化液的钝化效果,为无铬钝化工艺的研究提供了一定的指导作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 无铬钝化的发展状况
• 1.2.1 无机钝化
• 1.2.2 有机钝化
• 1.2.3 有机无机复合钝化
• 1.3 本论文的选题依据和主要内容
• 1.3.1 本论文的选题依据
• 1.3.2 本论文的主要研究内容
• 第2章 实验与测试方法
• 2.1 实验试剂与仪器
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验过程
• 2.2.1 碱性除油
• 2.2.2 钝化处理
• 2.3 测试方法
• 2.3.1 高温高湿腐蚀实验
• 2.3.2 硫酸铜点滴实验
• 2.3.3 电化学分析
• 2.3.4 微观形貌和元素成分分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 植酸对预镀镍钢壳耐腐蚀性能的影响
• 3.1 引言
• 3.2 植酸浓度的影响
• 3.2.1 植酸浓度对线性扫描伏安曲线的影响
• 3.2.2 植酸浓度对交流阻抗的影响
• 3.3 植酸pH 的影响
• 3.3.1 植酸pH 对线性极化曲线的影响
• 3.3.2 植酸pH 对交流阻抗的影响
• 3.4 植酸转化膜的形貌与成分
• 3.4.1 植酸转化膜的表面形貌
• 3.4.2 表面成分分析
• 3.5 植酸转化成膜机理分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 复合钝化工艺对预镀镍钢壳耐蚀性能的研究
• 4.1 引言
• 4.2 钝化液配方及工艺条件研究
• 4.2.1 钝化液配方的确定
• 4.2.2 工艺条件的确定
• 4.3 钝化膜耐蚀性研究
• 4.3.1 腐蚀实验
• 4.3.2 Tafel 曲线
• 4.3.3 交流阻抗分析
• 4.4 钝化膜的表面形貌和成分分析
• 4.4.1 钝化膜的表面形貌
• 4.4.2 钝化膜的成分分析
• 4.5 耐腐蚀机理分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 论文展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文及申请专利