專利名稱:一種鍍鎳電池鋼殼防銹處理劑及其使用方法
技術領域:
本發(fā)明涉及鍍鎳電池鋼殼防銹處理領域,具體涉及一種鍍鎳電池鋼殼防銹處理劑 及其使用方法。
背景技術:
隨著各種堿性鋅錳、鎳鎘、鎳氫電池在國內(nèi)的普遍使用,其電池外殼-鋼殼的用 量日益增加。目前生產(chǎn)制作鍍鎳電池鋼殼有兩種工藝一種是預鍍鎳電池鋼殼,就是在 0. 25 0. 3mm厚的鋼帶上鍍鎳,然后經(jīng)多次沖壓成型。另一種是滾鍍鎳鋼殼,是先將鋼帶沖 壓成型后再滾鍍鎳。前一種工藝在沖壓過程中鍍鎳層開裂,出現(xiàn)裂紋,露出基底,從而易腐 蝕生銹;后一種工藝由于電池鋼殼是盲孔,管徑與孔深之比達1 4以上,使表面鍍層厚度 不均勻,且易形成針孔,也易生銹。所以,無論是哪種工藝生產(chǎn)的電池鋼殼,對其進行防銹處 理都十分必要的。傳統(tǒng)的處理劑主要是以鉻酸鹽為主的六價鉻鈍化。鉻酸鹽鈍化具有鈍化膜耐蝕性 好,技術成熟,成本低廉,使用操作簡單,外觀漂亮且自修復能力等優(yōu)點,而成為鍍層常用的 鈍化處理方法,但由于六價鉻毒性高且有致癌性,含六價鉻的鈍化廢液的排放將受到越來 越嚴格的控制,依照歐盟ROHS法規(guī)和我國將實施的電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法,嚴格 控制六價鉻等有毒成分的含量,因此,采用環(huán)境友好型無鉻鈍化技術已受到人們的極大關 注。目前報道的無鉻轉(zhuǎn)化處理工藝主要有磷酸鹽處理、磷酸鹽-高錳酸鉀處理、氟鋯酸鹽或 氟鈦酸鹽處理、錫酸鹽處理、釩鹽處理、鈷鹽處理等等,但是與傳統(tǒng)的鉻酸鹽處理技術相比 較,在提高處理效率、降低處理溫度、改善耐腐蝕性能方面還有待改進,尚不能取代鉻酸鹽 處理技術,因此研制高效、無污染的成膜防銹處理技術,是迫在眉睫的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種成膜均勻、致密性好、防銹性強、使用方便且不影響導 電性、不造成環(huán)境污染的鍍鎳電池鋼殼防銹處理劑。本發(fā)明的另一目的在于提供上述防銹處理劑的使用方法。本發(fā)明所述的防銹處理劑,包括如下重量百分比組分組成的水溶液植酸0.5 10% ;
氧化劑0.5 10% ;
輔助氧化劑0.1 5% ;
絡合劑0.1 2% ;
緩蝕劑0.1 2% ;
潤濕劑0.05廣 0. 3%
PH調(diào)節(jié)劑005 2%。 為使反應速度均勻,使成膜均勻,形成耐腐蝕性以及致密性很好的防銹膜,還可加 入重量比0. 1 的聚乙烯醇。
所述的氧化劑包括鉬酸鹽,鎢酸鹽中的一種或兩種。所述的鉬酸鹽或鎢酸鹽為它們的鈉鹽、鉀鹽或銨鹽。所述的輔助氧化劑包括硝酸鹽、高錳酸鹽、氯酸鹽、雙氧水中的一種或兩種。所述的絡合劑包括銨鹽、醋酸鹽、草酸鹽或有機羧酸。所述的有機羧酸包括檸檬酸、酒石酸、丙二酸、丁二酸、丁烯二酸或蘋果酸或它們 的鹽。所述的緩蝕劑包括有機物唑類緩蝕劑苯并三氮唑、甲基苯并三唑、巰基苯并噻 唑、三苯環(huán)咪唑季銨鹽或松香咪唑啉。所述的潤濕劑包括十二烷基苯磺酸鈉,烷基酚聚氧乙烯醚中的一種或兩種;所述 的PH調(diào)節(jié)劑包括三乙醇胺,三乙胺中的一種或兩種。上述的鍍鎳電池鋼殼防銹處理劑的使用方法,是將電池鋼殼表面做防銹處理,處 理溫度為20 60°C,pH值為2 6,處理時間為3 20min。本發(fā)明選用植酸作為主成膜劑,其分子式為C6H18O24P6,相對分子量為660. 08,廣泛 存在于油類和谷類的種子中。它具有獨特的分子結(jié)構(gòu),理化性能和天然無毒性,是一種較理 想的綠色環(huán)保型緩蝕劑。分子結(jié)構(gòu)中含有能同金屬配位的24個氧原子,12個羥基和6個磷 酸基,6個磷酸基只有一個處于a位,其它5個均在e位上,其中有4個磷酸基處于同一平面 上,因此植酸是一種少見的金屬多齒螯合劑,植酸與Fe3+、M2+、Cu2+、Zn2+、Mg2+等金屬離子有 著較強的螯合作用,形成的螯合物在金屬表面形成一層致密的單分子保護膜,能有效地阻 止O2與腐蝕介質(zhì)滲入金屬表面,從而起到防護作用。對于植酸的轉(zhuǎn)化過程可推測植酸是一 種多元中強酸,在水溶液中發(fā)生電離,其電離方程式如下RH12+H20-RHn:H30+RH11^-H2O-RH1O2--H3O+......其中R = C6H6(PO3)6植酸溶液中存在氏0+,當金屬與溶液接觸時,金屬易失去電子,帶正電荷。同時,由 于溶液中的RHn_和RH1:等帶負電荷,并且具有6個磷酸基,每個磷酸基中的氧原子都可以 作為配位原子和金屬離子進行螯合。因此極易與金屬表面呈正電性的金屬離子結(jié)合形成絡 合物,在金屬表面形成一層致密的保護膜,能有效地阻止浸蝕性陰離子進入金屬表面,隔離 金屬基體與腐蝕介質(zhì),從而在一定程度上保護了金屬基底。本發(fā)明選用鉬酸鹽或鎢酸鹽的鈉鹽、鉀鹽或銨鹽,或者是兩者的混合物,作為無機 氧化劑。鉬酸鹽和鎢酸鹽均為弱氧化劑,以鉬酸鹽為例,它與基體金屬發(fā)生下列反應Fe2++Mo0 廣—[Fe2+......MoO42I[Fe2-......MoO42I — [Fe3-......MoO42I[Fe3-......MoO42I — [Fe-Mo2-Fe2O3]產(chǎn)物[Fe-Mo2-Fe2O3]即為鈍化膜的主要成分,若鉬酸鹽濃度較低,Mo042_不足以 在基體上形成具有保護作用的膜層,只有當濃度提高到一定的量級(含量為1.0%效果是 最佳),具有保護作用的鈍化膜才能形成,而要建立完整有效的致密保護膜層,需要相當高 的濃度,這就需要提高緩蝕劑的成本,所以要與植酸進行復配使用,利用協(xié)同效應來配制高 效、低成本的防銹劑。
本發(fā)明選用硝酸鹽、高錳酸鹽、氯酸鹽或雙氧水作為輔助氧化劑,可提高成膜速 度、減少處理時間、增強防腐性能。本發(fā)明選用有機物唑類作為緩蝕劑,例如苯并三氮唑(BTA)、甲基苯并三唑、巰 基苯并噻唑(MBT)、三苯環(huán)咪唑季銨鹽、松香咪唑啉等等。以苯并三氮唑唑類為例,其分子中 N-H化學鍵上的氫原子被金屬原子M取代,形成M-N共價鍵。由于苯并三氮唑分子中另外2 個氮原子的孤電子對也會與金屬原子形成配位鍵,所以金屬原子和苯并三氮唑分子交替形 成一種復雜的配合物膜。本發(fā)明選用三乙醇胺或三乙胺或兩者混合物作為pH調(diào)節(jié)劑,pH的范圍在2 6之 間。本發(fā)明選用十二烷基苯磺酸鈉,烷基酚聚氧乙烯醚(0P-10)或其混合物作為潤濕 劑。在防銹劑中加入少量的潤濕劑,可以降低溶液的表面張力,改善轉(zhuǎn)化膜的生成與成長過 程,使氧化物沉淀在成膜反應中更容易吸附到電池鋼殼的表面,提高轉(zhuǎn)化膜在電池鋼殼的 沉積能力與附著力,還可以使表面平整和轉(zhuǎn)化膜致密。本發(fā)明所述的防銹處理劑,還可以加入含量為0. 1 的聚乙烯醇,可使反應速 度均勻,使成膜均勻,形成耐腐蝕性以及致密性很好的防銹膜。本發(fā)明所述的防銹處理劑,是一種環(huán)境友好型處理劑,代替了有毒的鉻酸鹽處理 液,解決目前的代鉻處理液成膜效率較低的問題,克服了有機膜處理液成膜厚和導電性差 等問題。本發(fā)明提供了一種可在鍍鎳鋼殼表面形成一層薄而致密,具有良好耐腐蝕性的保 護膜,且該膜不影響電池的導電性。本發(fā)明還提供了上述防銹劑的使用方法,包括如下步驟(1)電池鋼殼表面做預處理,其工藝流程為,除油_水漂洗_活化_浸防銹劑_水 漂洗-烘干。(2)使用處理液進行防銹處理,處理溫度為20 60°C,pH值為2 6,處理時間為 3 20min ;轉(zhuǎn)化處理完成后,即在電池鋼殼表面形成一層復合膜。(3)用蒸餾水沖洗鋼殼,然后在50 80°C溫度下烘干,即可。
具體實施例方式本實驗采用預鍍鎳電池鋼殼作為試樣。采用高溫高濕試驗(溫度60 0C,濕度90 % RH)來檢測和評價經(jīng)處理后的電池鋼殼 的抗腐蝕能力。試驗鍍鎳電池鋼殼防銹處理的工藝條件處理溫度20 60°C,pH值為2 6,處理時間3 20min,處理方式浸泡,干燥 方式50 80°C烘干。實施例1使用本發(fā)明防銹劑在預鍍電池鋼殼表面制備防銹膜a.將電池鋼殼進行化學除油,除油液為70g/L的Na0H、40g/L的Na2C03、25g/L的 Na3PCV 10g/L的Na2SiO3混合溶液。將電池鋼殼浸泡在除油溶液中加熱到80 90°C,5 10分鐘后取出,水洗時觀察表面是否停留小水珠,如有則需繼續(xù)除油。除油干凈后,自來水 沖洗,去離子水漂洗。
b.將經(jīng)a步處理后的電池鋼殼浸入草酸1 2%的活化液中,室溫下,處理1 2min,反應完成用去離子水沖洗。c.將經(jīng)b步驟處理后的電池鋼殼置于本發(fā)明的防銹劑中,防銹劑的成分為植酸 0. 5 %,鉬酸鈉1. 0 %,硝酸鈉0.2%,檸檬酸鈉0.2%,苯并三氮唑0.1%,十二烷基苯磺酸鈉 0. 05%,聚乙烯醇0. 5%,其余為水,用三乙醇胺調(diào)節(jié)PH值達到3,處理溫度為室溫,處理10 分鐘。d.將經(jīng)c步驟處理后的電池鋼殼用去離子水沖洗,在80°C下烘干后保存,經(jīng)上述 處理過的電池鋼殼表面形成一層無色透明的耐腐蝕薄膜。將用本實施例配方處理過的電池鋼殼進行高溫高濕對比試驗,通過10天的高溫 高濕試驗,以1-10為等級排列,10代表無腐蝕表面,本實施例的耐腐蝕性能達8級。實施例2將電池鋼殼與實施例1的同樣預處理后,置于本發(fā)明的處理劑中,處理劑的成分 為植酸1.0%,鎢酸鈉1.0%,氯酸鈉0.2%,檸檬酸鈉0.2%,苯并三氮唑0.2%,十二烷基苯 磺酸鈉0. 05%,聚乙烯醇0. 5%,其余為水,用三乙醇胺調(diào)節(jié)pH值達到5,處理溫度為40°C, 處理時間10分鐘。上述處理過的電池鋼殼表面形成一層無色透明的耐腐蝕薄膜。將用本實施例配方處理過的電池鋼殼進行高溫高濕試驗,通過10天的高溫高濕 試驗,本實施例的耐腐蝕性能達9級。實施例3將電池鋼殼與實施例1的同樣預處理后,置于本發(fā)明的處理劑中,處理劑的成分 為植酸1. 5 %,鉬酸鈉0. 5 %,鎢酸鈉0. 5 %,硝酸鈉0. 2 %,酒石酸鈉0. 2 %,松香咪唑啉 0.2%,十二烷基苯磺酸鈉0. 05 %,聚乙烯醇1. 0 %,其余為水,用三乙醇胺調(diào)節(jié)pH值達到5, 處理溫度為40°C,處理時間20分鐘。上述處理過的電池鋼殼表面形成一層無色透明的耐腐
蝕薄膜。將用本實施例配方處理過的電池鋼殼進行高溫高濕試驗,通過10天的高溫高濕 試驗,本實施例的耐腐蝕性能達9級。以上顯示的僅為本發(fā)明的較佳實施例而已,不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍, 因此依本發(fā)明申請范圍所作的等同變化,仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種鍍鎳電池鋼殼防銹處理劑,其特征在于,包括如下重量百分比組分組成的水溶液植酸0.5 10% ;氧化劑0.5 10% ;輔助氧化劑0.1 5% ;絡合劑0.1 2% ;緩蝕劑0.1 2% ;潤濕劑0.05廣 0. 3%PH調(diào)節(jié)劑005 2%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍鎳電池鋼殼防銹處理劑,其特征在于,還加入重量比0.1 的聚乙烯醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍鎳電池鋼殼防銹處理劑,其特征在于,所述的氧化劑包括 鉬酸鹽,鎢酸鹽中的一種或兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鍍鎳電池鋼殼防銹處理劑,其特征在于,所述的鉬酸鹽或鎢 酸鹽為它們的鈉鹽、鉀鹽或銨鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍鎳電池鋼殼防銹處理劑,其特征在于所述的輔助氧化劑 包括硝酸鹽、高錳酸鹽、氯酸鹽、雙氧水中的一種或兩種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍鎳電池鋼殼防銹處理劑,其特征在于所述的絡合劑包括 銨鹽、醋酸鹽、草酸鹽或有機羧酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鍍鎳電池鋼殼防銹處理劑,其特征在于所述的有機羧酸包 括檸檬酸、酒石酸、丙二酸、丁二酸、丁烯二酸或蘋果酸或它們的鹽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍鎳電池鋼殼防銹處理劑,其特征在于所述的緩蝕劑包括 有機物唑類緩蝕劑苯并三氮唑、甲基苯并三唑、巰基苯并噻唑、三苯環(huán)咪唑季銨鹽或松香 咪唑啉。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍鎳電池鋼殼防銹處理劑,其特征在于所述的潤濕劑包括 十二烷基苯磺酸鈉,烷基酚聚氧乙烯醚中的一種或兩種;所述的pH調(diào)節(jié)劑包括三乙醇胺, 三乙胺中的一種或兩種。
10.一種權(quán)利要求1-9任一項所述的鍍鎳電池鋼殼防銹處理劑的使用方法,其特征在 于將電池鋼殼表面做防銹處理,處理溫度為20 60°C,pH值為2 6,處理時間為3 20mino
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鍍鎳電池鋼殼防銹處理劑及其使用方法,其配方主要組成(重量百分比)為植酸0.5~10%,氧化劑0.5~10%,輔助氧化劑0.1~5%,絡合劑0.1~2%,緩蝕劑0.1~2%,潤濕劑0.05~0.3%,pH調(diào)節(jié)劑0.05~2%,余量為水。為提高處理劑的成膜均勻性和致密性,還可以加入0.1~1%的聚乙烯醇。該處理劑具有良好的分散能力,滲透能力和封閉能力,封塞滾鍍鎳電池殼表面的微孔和預鍍鎳電池殼表面的裂紋,從而防止氧氣和其它介質(zhì)對電池殼的侵蝕,提高殼體的抗鹽霧、潮濕、霉菌等惡劣環(huán)境的能力。膜層具有良好的附著力、均勻性、致密性,且不影響導電性。本發(fā)明還公開了使用上述處理劑進行電池殼體防銹處理的方法。本發(fā)明工藝簡單、使用方便、成本低、無腐蝕性,不會造成環(huán)境污染問題。
文檔編號C23C22/40GK102002698SQ20101056346
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者周兆峰, 堵艷艷, 惠建科, 杜超, 潘勇 申請人:湘潭大學