高倍率镉镍电池极耳的电镀工艺改进 张甲敏1，祝勇1，陈军龙2 （1.河南科技学院化学化工学院，河南新乡453003；2.河南新乡一三四厂，河南新乡453002） 摘要：高倍率镉镍电池使用的极耳(即导电片)一直采用滚镀方式进行镀镍，废品多且电镀周期长，难以满足生产需要。采取挂镀的方法，导电片也存在上端厚下端薄，造成点焊困难，常常发生烧坏点焊机线圈的问题。采用先镀0.2mm×37mm钢带，然后冲切成导电片的方法可以缩短生产周期，节省成本，保证质量稳定。导电片浸防锈水(200g/L亚硝酸钠+150g/L尿素)后烘干，可存放6个月而不生锈。点焊前，导电片以质量分数为2%的碳酸钠或氢氧化钠清洗，可抑制其腐蚀。 关键词：镉镍电池；导电片；钢带；电镀工艺；防锈；碱洗 中图分类号：TQ153.12文献标志码：A 文章编号：1004-227X(2010)07-0014-03 1·前言 极耳(导电片)是0.2mm厚钢带冲切成的薄片零件(见图1)，是高倍率电池导电的重要部件。薄片零件的电镀非常困难，但是为了保证产品性能的需要，使成品车间加工方便，必须提高电镀质量。 开口高倍率电池产品投产以来，其导电片一直采用滚镀镍工艺，弊病甚多，如废品多、返修品多、选品难、电镀周期长、产量低等，质量不好，难以满足生产需要。滚镀一桶导电片需要8~10h，烘干需要2h，选品需要2h，而且镀层厚度不均匀，厚的一边常出现镍疙瘩，薄的一边常漏镀和生锈，合格率一般在70%以下。转到下工序后，常常因为部分镍层偏厚造成不易点焊或部分生锈而引起质量反馈。后来曾采取挂镀的方法，但导电片一直是上端厚下端薄，成品车间点焊时普遍困难，常常发生烧坏点焊机线圈的问题。 综上所述，导电片的电镀方法和工艺过程必须进行改进才能满足质量要求。 为了改变上述状况，提出了先镀0.2mm×37mm钢带，然后将其冲切成导电片的工艺设想。起初，有人认为行不通，其理由是在库存期间和在成品车间清洗工序中，切面很容易生锈。但笔者认为，库存和清洗期间生锈可以设法解决。于是以防锈作为主攻目标，首先进行探索性工艺试验，然后进行由小到大的批量试验，直至投产。 2·工艺分析和实验验证 2.1探索性工艺试验情况 0.2mm×37mm的钢带电镀镍6μm，取1kg冲切成导电片。分别浸不同的防锈溶液，搁置一段时间后，观察其切面生锈情况。不同防锈溶液配方及操作条件如下。 (1)一般机油，浸后空干搁置。 (2)防锈水：200g/L亚硝酸钠+150g/L尿素，蒸馏水溶解，室温，浸后空干搁置。 (3)运河牌8211防锈清洗剂：自来水溶解，质量分数5%~8%，室温，浸后烘干搁置。 (4)防锈碱液：5g/L氢氧化钠+5g/L碳酸钠，自来水溶解，室温，浸后烘干搁置。 (5)切片后直接干燥存放。 试验结果见表1。
从表1可以看出，在存放期间，以浸机油或浸防锈水的防锈效果最好，清洗剂和碱液次之。这是第一阶段试验结果。 第二阶段重点要解决在成品车间清洗、脱水、烘干过程中不生锈。成品车间按原清洗工艺(水洗─酒精脱水─烘干─点焊)进行的结果，有50%左右切面微黄(有锈斑)。可见，按成品车间原清洗工艺行不通，必须对其进行改进。 由于铁和镍在碱性环境中十分稳定，因此采用稀碱溶液浸洗、烘干后，不会引起化学腐蚀。另外，铁的电位虽然比镍高，但铁的电化学腐蚀可以得到克服，因为氢氧化钠在电化学腐蚀中，对铁的阳极过程具有有效的缓蚀作用，而碳酸钠对镍的阴极过程又具有有效的抑制作用。因此铁上镀镍的切面在氢氧化钠和碳酸钠的介质中，不会引起铁的明显腐蚀。经过试验和生产实践，摸索出了一套合理的清洗工艺。 2.2新工艺流程及操作要求 工艺流程为：0.2mm×37mm钢带电镀镍6μm─冲切成导电片─浸防锈水贮存─热水洗─清洗剂除油─热水洗─冷水洗─浸稀碱(质量分数2%的碳酸钠或氢氧化钠)─酒精脱水─甩干─分散烘干或滚动烘干─点焊。 工艺要求如下： (1)0.2mm×37mm钢带电镀镍层必须致密，结合力牢固，不得有亮度不够或失光。 (2)仓库应以存放电镀带为主，安排生产计划应尽量做到随用随切，镀后切片应尽量缩短存放期，特殊情况下应浸防锈水存放。 (3)冲切工序应尽可能少用机油，以防止下道工序认为有油污而用水清洗。 (4)成品车间的清洗工序必须严格做到浸碱浓度为2%，上下波动在1%~3%范围。碱液浓度偏低时，切面发黄，不易点焊。 (5)脱水后的烘干过程中严禁堆积过厚，否则不利于水分散发。应尽量薄层摊放，定时翻动。需要注意的是，冲切后的导电片严禁高温加高湿并行，夏季可切后浸稀碱或防锈水。 2.3实验验证 先后以30、100和200kg的逐次批量生产进行验证，效果良好。成品车间按新工艺进行清洗可以达到100%切面不发黄，并且点焊均匀，质量稳定，质量和产量都取得了突破性进展。 3·技术、经济效果 3.1新、旧工艺的技术效果对比 新、旧工艺的技术效果对比见表2。
从表2可以看出，前5项比较中，新工艺显然优于旧工艺。只有最后一项──切面露铁，是此项工作要解决的问题。生产应用证明，新工艺不仅可行，而且方便了成品车间的操作，再也不会出现点焊难的问题，也未发现镍瘤和大面积锈蚀。新工艺生产周期短、产量大，而且质量均匀。 3.2经济效果 (1)提高工效。原滚镀工艺生产周期长，镀层不均匀；而电镀0.2mm×37mm钢带的生产周期短，镀层均匀。经测算，镀带是滚镀产量的3.8倍，也就是说新工艺的产量净提高了2.8倍，而且废品极少。按年产量137t计，镀带需工时22459人均小时，而滚镀则需要工时85625人均小时，节省了63166人均小时，节省劳务工资35530.8元。 (2)降低废品率。滚镀废品率一般在30%左右，而镀带废品率一般为0.3%~1.5%。 (3)节约金属镍。由于导电片滚镀镍厚度为12~14μm，而镀带镀镍厚度为3~6μm。按9213.7t计算，每年可节约镍519.35kg，按镍价60元/kg计算，合计节省31161.27元。 参考文献： [1]洪榕,邝少林.深孔镀镍工艺及其添加剂[J].电镀与涂饰,1996,15(4):2-6,17. [2]高风雷.深孔镀镍后处理工艺及其维护[J].材料保护,2002,35(6):55 |
