專利名稱：：鎳基合金粉的表面化學(xué)鍍鎳方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于金屬材料的表面化學(xué)處理領(lǐng)域。主要涉及貯氫合金粉的表面處理。由貯氫合金制成的貯氫電池由于其高比能量密度、高充放電速率、耐過充放電、無(wú)記憶效應(yīng)和低污染等特點(diǎn)，引起人們的關(guān)注，并已工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。作為這類電池負(fù)極主要成份的貯氫合金粉的性能直接影響電池的性能。如含鑭的鎳基貯氫合金粉在充氫過程中，其分子結(jié)構(gòu)由LaNi5變成LaNiH6，晶格體積膨脹，膨脹率可達(dá)24％。另外，由于此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，充氫時(shí)更增加了體積的膨脹，兩種因素造成的體積膨脹引起了合金內(nèi)應(yīng)力的增加。在如此大的內(nèi)應(yīng)力作用下，合金粉發(fā)生破裂，粉化。用這樣的合金粉作為負(fù)極所制造的電池，當(dāng)充、放電周期增加時(shí)，電池容量便會(huì)降低，低到一定程度時(shí)，電池就不能再使用。這說明，作為負(fù)極的貯氫合金粉的粉碎直接影響了電池的壽命。為了解決上述問題，人們?cè)捎没瘜W(xué)微包鎳的方法對(duì)貯氫合金粉進(jìn)行表面處理，改善貯氫電池的壽命。在現(xiàn)有技術(shù)中，堿性化學(xué)鍍鎳工藝是對(duì)貯氫合金粉進(jìn)行表面處理中較典型的和先進(jìn)的方法(《J.Less-CommonMetals》172-194(1991)P1194-1204)。該文章只是簡(jiǎn)單地論述了化學(xué)鍍鎳方法，但沒有具體的工藝報(bào)導(dǎo)。電鍍手冊(cè)(《電鍍手冊(cè)》上冊(cè)1977年電鍍手冊(cè)編寫組編國(guó)防工業(yè)出版社出版P508)中給出了片狀合金的化學(xué)鍍鎳工藝。該種工藝要求被鍍工件表面積與鍍液體積之比(比表面)為幾個(gè)平方分米/升。若表面積太大，會(huì)造成溶液的自分解。對(duì)于合金粉的化學(xué)鍍鎳來(lái)說，粉的粒度小于200目，即小于75微米。當(dāng)每升溶液中含有2克合金粉時(shí)，其比表面積即為200平方分米/升(以球形粉計(jì)算)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于手冊(cè)上所給出的工藝可實(shí)施范圍。實(shí)際合金粉并非球型，其表面積會(huì)更大。直接使用《電鍍手冊(cè)》上的工藝，定會(huì)造成化學(xué)鍍鎳溶液的自分解，使鍍鎳工藝不能進(jìn)行。與此同時(shí)，這種工藝所要求的溫度較高(65-90℃)，故處理設(shè)備較復(fù)雜，投資大，能量消耗也大；另外，此方法所使用的鍍液需要反復(fù)使用，因此鍍液需要隨時(shí)維護(hù)，造成操作困難。本發(fā)明的目的在于提供一種能在室溫下進(jìn)行的，且設(shè)備及方法簡(jiǎn)單，投資小，能耗低的鎳基合金粉的表面化學(xué)鍍鎳方法。針對(duì)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明鎳基合金粉的表面化學(xué)鍍鎳方法包括前處理和化學(xué)鍍鎳處理兩個(gè)步驟先將貯氫合金粉置于酸性溶液中進(jìn)行前處理，處理后的貯氫合金粉經(jīng)去離子水沖洗，再在堿性溶液中進(jìn)行化學(xué)鍍鎳處理。即前處理在酸性溶液中進(jìn)行，處理溫度10-35℃，處理時(shí)間2-20分鐘。酸性溶液可采用鹽酸溶液或硫酸溶液中任一種。鹽酸溶液的化學(xué)組成(體積比)為鹽酸(含HCl37％)1-5毫升/升，余為去離子水；硫酸溶液的化學(xué)組成(體積比)為硫酸(含H2SO498％)0.2-5毫升/升，余為去離子水。酸性溶液的pH值為2-3?；瘜W(xué)鍍鎳在堿性溶液中進(jìn)行。鎳基合金粉經(jīng)前處理后，用去離子水沖洗數(shù)遍，然后再放入堿性溶液中進(jìn)行化學(xué)鍍鎳?；瘜W(xué)鍍鎳的溫度為30-50℃，時(shí)間為30-60分鐘?；瘜W(xué)鍍鎳所采用的堿性溶液的化學(xué)組成(體積比)為底液75-85％，添加液15-25％；化學(xué)鍍鎳時(shí)需加入減速劑，其加入量為0.0005-0.005克/升。底液的化學(xué)組成(體積比)為硫酸鎳60-100克/升，檸檬酸三鈉20-40克/升，氯化銨10-35克/升，次亞磷酸鈉20-50克/升，氫氧化鈉10-30克/升，余為去離子水。添加液的化學(xué)組成(體積比)為次亞磷酸鈉100-300克/升，氫氧化鈉80-150克/升，余為去離子水。減速劑的化學(xué)組成(體積比)為硫脲1-3毫克/升或硫代硫酸鈉0.5-2毫克/升中任一種，余為去離子水。在化學(xué)鍍鎳處理時(shí)，先將底液和鎳基合金粉放入容器中，然后再逐步加入添加液和減速劑。鎳基合金粉經(jīng)化學(xué)鍍鎳處理后，先用去離子水沖洗數(shù)遍，然后再用自來(lái)水沖洗，直到溶液的pH值達(dá)到7為止。至此完成本發(fā)明鎳基合金粉的表面化學(xué)鍍鎳的處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)①對(duì)于粒度小于200目的鎳基貯氫合金粉進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，本發(fā)明切實(shí)可行。②能明顯地改善鎳基貯氫合金粉的性能，從而提高貯氫電池的使用壽命。③本發(fā)明能在室溫下實(shí)施，故設(shè)備簡(jiǎn)單，能耗低。附圖1為采用本發(fā)明處理的和未經(jīng)處理的鎳基貯氫合金粉所制作的電池的放電容量與充放電周期數(shù)之間的關(guān)系圖。圖中橫座標(biāo)為放電次數(shù)，縱座標(biāo)為放電容量(mA·h)，曲線1、2、3為經(jīng)本發(fā)明處理的鎳基貯氫合金粉所制作的電池的放電曲線，曲線4為未經(jīng)處理的鎳基貯氫合金粉所制作的電池的放電曲線。實(shí)施例采用本發(fā)明所述的鎳基合金粉的表面化學(xué)鍍鎳方法處理了三批富鑭的鎳基貯氫合金粉，該合金粉的化學(xué)成份(原子百分比)為MlNi3.7Mn0.3Co0.6Al0.3Ti0.1其中Ml是純度為98％的富鑭稀土。三批合金粉的粒度＜0.07mm。首先將三批合金粉分別進(jìn)行前處理，前處理所采用的酸性溶液化學(xué)組成及處理參數(shù)如表1所示。前處理后，將合金粉從容器中取出，并用去離子水沖洗一遍，隨后再進(jìn)行化學(xué)鍍鎳處理。化學(xué)鍍鎳處理所采用的堿性溶液的化學(xué)組成和處理參數(shù)如表2、表3、表4、表5所示。化學(xué)鍍鎳處理后，對(duì)三批合金粉先分別用去離子水沖洗，然后再用自來(lái)水沖洗，直到溶液的pH值達(dá)7止。三批合金粉經(jīng)表面化學(xué)鍍鎳處理后，并分別取樣，作為負(fù)極，制作貯氫電池，然后測(cè)量電池的放電容量隨充放電次數(shù)增加所發(fā)生的變化。測(cè)量結(jié)果如附圖1所示。從圖中看出，經(jīng)本發(fā)明處理的貯氫合金粉的電池的容量隨周期的減小明顯低于未處理合金粉；即電池壽命明顯得到改善。表1實(shí)施例前處理采用的酸性溶液的化學(xué)組成及處理參數(shù)</tables>表2實(shí)施例化學(xué)鍍鎳所采用的堿性溶液的化學(xué)組成及處理參數(shù)</tables>表3實(shí)施例堿性溶液中底液的化學(xué)組成(體積比)</tables>表4實(shí)施例堿性溶液中添加液的化學(xué)組成(體積比)</tables>表5實(shí)施例中減速劑的化學(xué)組成</tables>權(quán)利要求1一種鎳基合金粉的表面化學(xué)鍍鎳方法，其特征在于①該方法包括前處理和化學(xué)鍍鎳處理兩個(gè)步驟；②前處理在酸性溶液中進(jìn)行，處理溫度10-35℃，處理時(shí)間2-20分鐘；③酸性溶液可采用鹽酸溶液或硫酸溶液中任一種；鹽酸溶液的化學(xué)組成(體積比)為鹽酸(含HCl37％)1-5亳升/升，余為去離子水；硫酸溶液的化學(xué)組成(體積比)為硫酸(含H2SO498％)0.2-5毫升/升；余為去離子水，酸性溶液的pH值為2-3；④化學(xué)鍍鎳處理在堿性溶液中進(jìn)行，并加入減速劑，鎳基合金粉經(jīng)前處理后，用去離子水沖洗，然后再放入堿性溶液中進(jìn)行化學(xué)鍍鎳；化學(xué)鍍鎳的溫度為30-50℃，時(shí)間為30-60分鐘；⑤化學(xué)鍍鎳所用堿性溶液的化學(xué)組成(體積比)為底液75-85％添加液15-25％化學(xué)鍍鎳處理時(shí)需加入減速劑，加入量為0.0005-0.003克/升底液的化學(xué)組成(體積比)為硫酸鎳60-100克/升，檸檬酸三鈉20-40克/升，氯化銨10-35克/升，次亞磷酸鈉20-50克/升，氫氧化鈉10-30克/升，余為去離子水；添加液的化學(xué)組成(體積比)為次亞磷酸鈉100-300克/升，氫氧化鈉80-150克/升；余為去離子水；減速劑的化學(xué)組成(體積比)為硫脲1-3毫克/升或硫化硫酸鈉0.5-2毫克/升中任一種，余為去離子水。2.在化學(xué)鍍鎳處理時(shí)，先將底液和貯氫合金粉放入容器中，然后再逐步加入添加液和減速劑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于鎳基合金粉經(jīng)化學(xué)鍍鎳處理后，先用去離子水沖洗數(shù)遍，然后用自來(lái)水沖洗，直到溶液的pH值達(dá)到7時(shí)為止。全文摘要本發(fā)明屬于金屬材料表面化學(xué)處理領(lǐng)域。主要涉及貯氫合金粉的表面處理。本發(fā)明所述的鎳基合金粉的表面化學(xué)鍍鎳方法包括前處理和化學(xué)鍍鎳處理兩個(gè)步驟。前處理在酸性溶液中進(jìn)行;酸性溶液可采用鹽酸溶液或硫酸溶液中任一種?；瘜W(xué)鍍鎳處理在堿性溶液中進(jìn)行,堿性溶液由底液,添加液和減速劑組成。本發(fā)明可有效地對(duì)貯氫合金粉進(jìn)行表面化學(xué)鍍鎳,并顯著提高鎳基合金粉的性能,從而也提高用它制作的電池的使用壽命。文檔編號(hào)C23C18/31GK1198972SQ9810129公開日1998年11月18日申請(qǐng)日期1998年4月21日優(yōu)先權(quán)日1998年4月21日發(fā)明者付靜媛,吳建民,李蓉,張文鵬,李軍,吳幼林,莫付江申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院