[发明专利]一种镀覆含纳米线的多层复合薄膜的钢带及其制备方法

权利要求书

1.一种镀覆含纳米线的多层复合薄膜的钢带，其特征在于，以钢带为基底(1)，在钢带对应于电池壳体外表面的一面上镀覆一层晶粒尺寸为0.1～0.5μm，厚度为0.5～2.0μm的微米晶镍镀层作为外底层(2)；镀覆一层晶粒尺寸为50～100nm，厚度为0.5～1.5μm的纳米晶镍镀层作为外中间层(3)；镀覆一层晶粒尺寸为20～50nm，厚度为0.1～1μm的纳米晶镍-钴合金镀层作为外表层(4)；在钢带对应于电池壳体内表面的一侧表面上镀覆一层晶粒尺寸为0.1～0.5μm，厚度为0.5～2.0μm的微米晶镍镀层作为内底层(5)；镀覆一层晶粒尺寸为50～100nm，厚度为0.5～1.5μm的含纳米线的镍复合薄膜作为内中间层(6)；镀覆一层晶粒尺寸为20～50nm，厚度为0.1～1μm的纳米晶镍-钴合金镀层作为内表层(7)。

2.根据权利要求1所述的钢带，其特征在于，所述的纳米线为镍纳米线、钴纳米线、铋纳米线中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的钢带，其特征在于，所述的纳米线为铋纳米线。

4.根据权利要求1所述的钢带，其特征在于，所述的含纳米线的镍复合镀层中纳米线的含量为0.5～5wt％。

5.根据权利要求1或4所述的钢带，其特征在于，所述的含纳米线的镍复合镀层中纳米线的含量为2wt％。

6.根据权利要求1或2或4所述的钢带，其特征在于，所述的纳米线直径为20～40nm，长度为0.5～1μm。

7.根据权利要求1所述的钢带，其特征在于，所述的外表层(4)和内表层(7)的钴含量为0.5～5wt％。

8.根据权利要求1或7所述的钢带，其特征在于，所述的外表层(4)和内表层(7)的钴含量为2wt％。

9.权利要求1所述的钢带的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

[1]钢带镀前处理；

[2]钢带两面直流电镀外底层(2)和内底层(5)

镀液组成：NiSO₄·7H₂O    250～300g/L；

          NiCl₂·6H₂O    30～50g/L；

          硼酸           30～50g/L；

直流电镀工艺参数：电流密度：3～6A/dm²；

                  pH值：    3.5～4.5；

                  温度：    40～60℃；

                  阳极：    镍板；

[3]扩散退火

将经过第[2]步电镀之后的钢带在25％N₂+75％H₂保护气氛下退火处理，退火温度为200～750℃，退火时间2～12小时；

[4]脉冲电镀外中间层(3)

镀液组成：NiSO₄·7H₂O    250～300g/L；

          NiCl₂·6H₂O    30～50g/L；

          硼酸           30～50g/L；

          香豆素         0.05～0.15g/L；

          甲醛           0.2～0.3ml/L；

脉冲电镀工艺参数：平均电流密度：3～6A/dm²；

                  pH值：        3.5～4.5；

                  i_on：         5～50ms；

                  i_off：        5～250ms；

                  温度：        40～60℃；

                  阳极：        镍板；

[5]脉冲电镀内中间层(6)；

[6]脉冲喷射电镀外表层(4)和内表层(7)

镀液组成：NiSO₄·7H₂O      180～220g/L；

          NiCl₂·6H₂O      40～60g/L；

          CoSO₄·7H₂O      10～15g/L；

          硼酸             25～35g/L；

          烯丙基磺酸钠     0.4～2g/L；

          丁炔二醇         0.4～0.5ml/L；

          糖精             0.8～1g/L；

脉冲喷射电镀工艺参数：

峰值电流密度：47～82A/dm²；

占空比：      15～25％；

镀液喷速：    1000～1500L/h；

温度：        55～65℃；

pH值：        2.5～3.5；

阳极：        镍-钴合金管；

[7]清洗烘干

将两侧均镀覆多层镀层的钢带用蒸馏水冲洗干净，然后烘干；

[8]保温除氢

将镀好的钢带置于150～200℃条件下保温，以除去在电镀过程中镀层中产生的氢。

10.根据权利要求9所述的钢带的制备方法，其特征在于：所述的第[5]步包括以下步骤和条件：

①含纳米线的镍复合薄膜镀液的配制：称取NiSO₄·7H₂O和NiCl₂·6H₂O溶于去离子水中，经磁力搅拌并加热，加热温度60℃，将混合物完全溶解，得到溶液A；称取H₃BO₃放入另一容器，然后加入去离子水，经磁力搅拌并加热，加热温度60℃，得到透明澄清的溶液B；将溶液B加入溶液A，再加入糖精钠，磁力搅拌20min，然后再加入直径为20～40nm，长度为0.5～1μm的纳米线和十六烷基三甲基溴化铵，经超声波搅拌30min后得到含悬浮状纳米线的镍复合镀层镀液；

②含纳米线的镍复合薄膜的制备：将第①步得到的含悬浮状纳米线的镍复合镀层镀液放入带超声波的60℃恒温水浴，并进行超声搅拌，然后把经过第[4]步处理的钢带放入复合镀层镀液中，连接电源的负极，正极接镍板，进行脉冲电镀，直到获得所需厚度的含纳米线的镍复合镀层，断电结束；

含悬浮状纳米线的镍复合薄膜镀液组成：

NiSO₄·7H₂O           200～300g/L；

NiCl₂·6H₂O           40～60g/L；

硼酸                  30～40g/L；

糖精钠                1.0-1.5g/L；

纳米线                1-5g/L；

十六烷基三甲基溴化铵  1.4-4.2×10^-3mol(g纳米线)^-1；

脉冲电镀工艺参数：

平均电流密度          3～5A/dm²；

i_on                   5～50ms；；

i_off                  5～250ms；

超声波搅拌频率        40～60Hz；

超声波搅拌功率        200～400W；

温度                  40～70℃；

pH值                  3.5～5.5；

阳极                  镍板。