專利名稱：一種鍍鎳電池鋼殼有機防銹劑及其使用方法
技術領域：
本發(fā)明涉及金屬防腐蝕領域，具體涉及一種鍍鎳電池鋼殼有機防銹劑及其使用方法。
背景技術：
隨著消費電子的日益普及和更新?lián)Q代，鋅錳、堿錳和鎳氫電池等一次或二次電池消耗量越來越大，而這些電池的外殼大多選用鍍鎳鋼殼。目前鍍鎳鋼殼的生產(chǎn)主要采用滾鍍或預鍍工藝。滾鍍工藝，就是先將鋼帶沖壓成電池鋼殼，然后在鋼殼表面滾鍍一層鎳鍍層；預鍍工藝就是先在鋼帶上電鍍一層鎳鍍層，然后再沖壓成電池外殼。滾鍍工藝因為在電鍍過程中電流在時間和空間上分布不均勻，同時電池鋼殼是盲孔零件，易造成鋼殼表面鍍鎳層不均勻，針孔較多，容易生銹；預鍍工藝因為鎳鍍層要經(jīng)歷沖壓過程，沖壓容易導致鍍層開裂甚至脫落，引起電池鋼殼耐腐蝕性能的下降。根據(jù)以上分析可以發(fā)現(xiàn)，無論是采用滾鍍工藝還是預鍍工藝生產(chǎn)的鍍鎳鋼殼，要使鍍鎳電池鋼殼具有良好的耐腐蝕性能，進一步的防銹處理不可或缺。目前，應用廣泛的鋼殼防銹處理主要是以六價鉻為主的鉻酸鹽鈍化工藝，鉻酸鹽鈍化工藝簡單，外表美觀，性能穩(wěn)定，形成的鈍化成膜性能較好且具有自修復能力。但是因為六價鉻是劇毒物質且有致癌作用，六價鉻濃度超過IOppm就會對水生物產(chǎn)生致死作用。其應用范圍正在受到越來越多的限制，歐盟ROHS法規(guī)和我國的電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法，都嚴格限制六價鉻等有毒成分的含量。因此開發(fā)和推廣無鉻防銹劑勢在必行。當前研究和開發(fā)深度較大的防銹劑有亞硝酸鹽、鎢酸鹽、鑰酸鹽，硅酸鹽和苯甲酸鹽等氧化膜型防銹劑；硫酸鋅、碳酸氫鈣和聚磷酸鹽等沉淀膜型防銹劑；烷基類、硫醇類、硫脲類、羧基類和醛基類等吸附膜型防銹劑。但是上述防銹劑與傳統(tǒng)的鉻酸鹽相比，適用范圍較窄、工藝復雜、防銹效果不夠理想且重現(xiàn)性不好，有待進一步研究改進，全面取代鉻酸鹽的道路還有一段距離。因此研究穩(wěn)定性良好、防銹效果顯著、無環(huán)境副作用的新型防銹劑是大勢所趨。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種使用簡便、成膜性好、防銹效果顯著的環(huán)境友好型鍍鎳電池鋼殼有機防銹劑。本發(fā)明的另一目的在于提供上述防銹劑的使用方法。一種鍍鎳電池鋼殼有機防銹劑，包括以下重量比組分組成的水溶液鄰氨基苯硫酹0. 05 5% ；無水乙醇5 30% ；緩蝕劑0.05 5%;濕潤劑0.05 5%;pH 調節(jié)劑0. 05 1% ;所述的緩蝕劑包括含羥基化合物、含醛基化合物、含胺基化合物或咪唑類化合物；所述的濕潤劑包括十二烷基硫酸鈉，聚乙二醇中的一種或兩種；所述的pH調節(jié)劑包括三乙醇胺，三乙胺的一種或兩種。所述的含羥基化合物包括三羥甲基丙烷、六羥甲基三聚氰胺、羥基乙叉二磷酸(HEDPA)、對苯基苯酚、2-羥基乙胺的一種或兩種。所述的含醛基化合物包括苯乙醛、甲基乙基乙醛、十一烯醛、鈴蘭醛、桂醛、香蘭素 的一種或兩種。所述的含胺基化合物包括2，4_ 二硝基苯胺，三亞乙基四胺，三聚氰胺，環(huán)己胺，4-硝基苯胺、糠胺的一種或兩種。所述的咪唑類化合物包括4，5- 二甲基咪唑、N-酰基咪唑、咪唑鎗鹽、I-甲基-2-乙基咪唑、N-烷基咪唑一種或兩種。所述的鍍鎳電池鋼殼有機防銹劑的使用方法將鍍鎳電池鋼殼表面在所述的鍍鎳電池鋼殼有機防銹劑中做浸泡處理；浸泡處理溫度為20 50°C，pH值為7 9，處理時間為I 5h ;浸泡處理完成后用蒸餾水沖洗鋼殼，然后在50 80°C溫度下烘干即可。鍍鎳電池鋼殼在鍍鎳電池鋼殼有機防銹劑中做浸泡處理前經(jīng)過除油、水漂洗、活化、水漂洗的過程，屬于常規(guī)處理過程。本發(fā)明防銹劑的制備方法，即按照上述重量比將各組分溶解于水中即可。本發(fā)明選用鄰氨基苯硫酚作為主成膜劑，其分子式為C6H7NS,相對分子質量為125. 20，屬于硫醇類，能在金屬表面形成自組裝單分子膜(SAMs)。其成膜機理為鐵元素最外層d軌道未完全充滿電子，可以接受外來電子成鍵，而鄰氨基苯硫酚含有的S、N和苯環(huán)具有非共價電子對，可向金屬中的空d軌道轉移而形成配位鍵，從而在金屬表面吸附一層致密的納米單分子薄膜，使得介質與金屬表面分割開來，起到保護金屬的作用。RH2-N +Fe == RH2N — Fe本發(fā)明選用無水乙醇作為有機溶劑，其原因在于鄰氨基苯硫酚不溶于純水，易溶于無水乙醇。本發(fā)明選用胺類作為緩蝕劑，例如2，4- 二硝基苯胺，三亞乙基四胺，三聚氰胺，環(huán)己胺，4-硝基苯胺，糠胺。以三聚氰胺為例，其極性基團(MT)中心原子N含有弧對電子，可以和金屬M表層電子構成配位鍵，達到化學吸附在金屬表面的作用。另外苯基上的電子，也起著和弧對電子同樣的作用，與弧對電子協(xié)同實現(xiàn)了抑制陽極反應的目的，從而阻止了金屬表面上腐蝕的發(fā)生和發(fā)展，繼而避免了金屬基底的腐蝕。本發(fā)明選用十二烷基硫酸鈉，聚乙二醇中或其混合物做為濕潤劑。在防銹劑中加入少量了的濕潤劑，可降低溶液表面張力，實現(xiàn)防銹劑有效成分的均勻分布，促進防銹劑有效成分在鋼殼表面的物理吸附，繼而實現(xiàn)化學吸附，在鋼殼表面形成一層均勻致密的保護膜。本發(fā)明選用三乙醇胺，三乙胺或其混合物作為pH調節(jié)劑，其pH值范圍在7 9之間，其原因在于防銹劑在酸或強堿中產(chǎn)生水解反應，使得親水極性基團發(fā)生轉換，比如三聚氰胺分子中的極性基NH2-轉化為0H—，不能提供弧對電子與金屬表面電子之間構成配位鍵，也就無法在金屬表面吸附一層均勻致密的保護膜。本發(fā)明所述的防銹劑，是一種環(huán)境相容性好的防銹劑，可以代替有毒的六價鉻防銹劑，解決了目前有機防銹劑使用復雜，成膜不均，防銹效果不理想等問題。本發(fā)明所述的防銹劑可在鍍鎳鋼殼表面定向吸附一層附著牢固、膜層致密的保護膜，阻止和避免了鋼殼表面腐蝕的產(chǎn)生和發(fā)展。本發(fā)明還提供了上述防銹劑的使用方法，具體包括如下步驟(I)電池鋼殼表面的預處理，工藝流程為，除油-水漂洗-活化-水漂洗；(2)使用防銹液進行浸泡處理，處理溫度為20 50°C，pH值為7 9，處理時間為I 5h ;浸泡完畢后，即在電池鋼殼表面定向吸附一層均勻致密的納米級薄膜；(3)用蒸餾水沖洗鋼殼，然后在50 80°C溫度下烘干即可。
具體實施方式

以下實施例旨在進一步說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。本實驗采用滾鍍鎳電池鋼殼作為試樣。采用中性鹽霧實驗NSS(5% NaCL，溫度35±2°C，相對濕度彡95% )來評價防銹處理后的電池鋼殼的耐腐蝕性能。試驗鍍鎳電池鋼殼的防銹處理的工藝條件處理溫度20 50°C ；pH值為7 9 ;處理時間I 5h ;處理方式浸泡；干燥方式50 80°C烘干。實施例I使用本發(fā)明的有機防銹劑在滾鍍鎳電池鋼殼表面制備防銹膜a.將電池鋼殼進行化學除油，除油液組分為NaOH 40g/L、Na2C0330g/L、Na3P0420g/L、Na2Si0320g/L。將電池鋼殼浸泡在80 90°C的除油液5 lOmin，取出后用清水沖洗，若鋼殼表面有小水珠停留，則需繼續(xù)除油；若無小水珠停留，則用去離子水漂洗。b.將經(jīng)a步驟處理后的電池鋼殼浸入5% H2SO4 (體積分數(shù))的室溫溶液中活化處理60 90s,而后用去離子水沖洗。c.將經(jīng)b步驟處理的電池鋼浸泡于本發(fā)明的防銹劑中，防銹劑的成分為2. 5%鄰氨基苯硫酚、20%無水乙醇、0. 5%三聚氰胺和5%十二烷基硫酸鈉，余量為水，用10%三乙醇胺調節(jié)PH值達到8 (使得防銹劑中pH調節(jié)劑的質量比例在0. 05 I % )，浸泡溫度為室溫25 °C，浸泡時間Ih。d.將經(jīng)c步驟處理后的電池鋼殼用蒸餾水沖洗，在60°C下烘干后保存。將用本實施例配方處理過的電池鋼殼進行96小時中性鹽霧評級，本實施例的耐腐性性能達8級。實施例2將電池鋼殼采用與實施例I相同的預處理后，浸泡于本發(fā)明的防銹劑中，防銹劑的成分為I. 5%鄰氨基苯硫酚、15%無水乙醇、I. 5%三聚氰胺和3%十二烷基硫酸鈉，余量為水，用10%三乙醇胺調節(jié)pH值達到7 (使得防銹劑中pH調節(jié)劑的質量比例在0. 05 1% )，浸泡溫度為室溫25°C，浸泡時間3h。然后用蒸餾水沖洗鋼殼，在60°C溫度下烘干。將用本實施例配方處理過的電池鋼殼進行96小時中性鹽霧評級，本實施例的耐腐性性能達9級。實施例3
將電池鋼殼采用與實施例I相同的預處理后，浸泡于本發(fā)明的防銹劑中，防銹劑的成分為0. 5%鄰氨基苯硫酚、8%無水乙醇、2. 5%三聚氰胺和0. 25%十二烷基硫酸鈉，余量為水，用10%三乙醇胺調節(jié)pH值達到8 (使得防銹劑中pH調節(jié)劑的質量比例在0. 05 1% )，浸泡溫度為室溫25°C，浸泡時間3h。然后用蒸餾水沖洗鋼殼，在60°C溫度下烘干。將用本實施例配方處理過的電池鋼殼進行96小時中性鹽霧評級，本實施例的耐腐性性能達8級。實施例4將電池鋼殼采用與實施例I相同的預處理后，浸泡于本發(fā)明的防銹劑中，防銹劑的成分為2. 5%鄰氨基苯硫酚、25%無水乙醇、I. 5%三聚氰胺和5%十二烷基硫酸鈉，余量 為水，用10%三乙醇胺調節(jié)pH值達到9 (使得防銹劑中pH調節(jié)劑的質量比例在0. 05 1% )，浸泡溫度為室溫25°C，浸泡時間5h。然后用蒸餾水沖洗鋼殼，在60°C溫度下烘干。將用本實施例配方處理過的電池鋼殼進行96小時中性鹽霧評級，本實施例的耐腐性性能達8級。實施例5將電池鋼殼采用與實施例I相同的預處理后，浸泡于本發(fā)明的防銹劑中，防銹劑的成分為2. 5%鄰氨基苯硫酚、20%無水乙醇、0. 5%三聚氰胺和3%十二烷基硫酸鈉，余量為水，用10%三乙醇胺調節(jié)pH值達到8 (使得防銹劑中pH調節(jié)劑的質量比例在0. 05 1% )，浸泡溫度為室溫25°C，浸泡時間5h。然后用蒸餾水沖洗鋼殼，在60°C溫度下烘干。將用本實施例配方處理過的電池鋼殼進行96小時中性鹽霧評級，本實施例的耐腐性性能達9級。
權利要求
1.一種鍍鎳電池鋼殼有機防銹劑，其特征在于，包括以下重量比組分組成的水溶液 鄰氨基苯硫酹:0. 05 5% ； 無水乙醇5 30% ； 緩蝕劑:0. 05 5% ; 濕潤劑:0. 05 5% ; pH調節(jié)劑:0. 05 1% ; 所述的緩蝕劑包括含羥基化合物、含醛基化合物、含胺基化合物或咪唑類化合物； 所述的濕潤劑包括十二烷基硫酸鈉，聚乙二醇中的一種或兩種； 所述的PH調節(jié)劑包括三乙醇胺，三乙胺的一種或兩種。
2.根據(jù)權利要求I所述的鍍鎳電池鋼殼有機防銹劑，其特征在于，所述的含羥基化合物包括三羥甲基丙烷、六羥甲基三聚氰胺、羥基乙叉二磷酸、對苯基苯酚或2-羥基乙胺的一種或兩種。
3.根據(jù)權利要求I所述的鍍鎳電池鋼殼有機防銹劑，其特征在于，所述的含醛基化合物包括苯乙醛、甲基乙基乙醛、十一烯醛、鈴蘭醛、桂醛、香蘭素的一種或兩種。
4.根據(jù)權利要求I所述的鍍鎳電池鋼殼有機防銹劑，其特征在于，所述的含胺基化合物包括2，4-二硝基苯胺，三亞乙基四胺，三聚氰胺，環(huán)己胺，4-硝基苯胺、糠胺的一種或兩種。
5.根據(jù)權利要求I所述的鍍鎳電池鋼殼有機防銹劑，其特征在于，所述的咪唑類化合物包括4，5-二甲基咪唑、N-酰基咪唑、咪唑鎗鹽、I-甲基-2-乙基咪唑、N-烷基咪唑的一種或兩種。
6.權利要求1-5任一項所述的鍍鎳電池鋼殼有機防銹劑的使用方法,其特征在于,將鍍鎳電池鋼殼表面在所述的鍍鎳電池鋼殼有機防銹劑中做浸泡處理。
7.根據(jù)權利要求6所述的鍍鎳電池鋼殼有機防銹劑的使用方法，其特征在于，浸泡處理溫度為20 50°C，pH值為7 9，處理時間為I 5h。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的鍍鎳電池鋼殼有機防銹劑的使用方法，其特征在于，浸泡處理完成后用蒸餾水沖洗鋼殼，然后在50 80°C溫度下烘干即可。
9.根據(jù)權利要求6所述的鍍鎳電池鋼殼有機防銹劑的使用方法，其特征在于，鍍鎳電池鋼殼在鍍鎳電池鋼殼有機防銹劑中做浸泡處理前經(jīng)過除油、水漂洗、活化、水漂洗的過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鍍鎳電池鋼殼有機防銹劑及其使用方法，其配方主要組分(重量百分比)為鄰氨基苯硫酚0.05～5％，無水乙醇5～30％，緩蝕劑0.05～5％，濕潤劑0.05～5％，pH調節(jié)劑0.05～1％，余量為水。該防銹劑分散性能良好，滲透能力和吸附能力優(yōu)異，能在鎳鍍層表面定向吸附一層均勻致密且附著牢固的納米級保護膜，阻止和延緩了氧氣和其他介質對鎳鍍層甚至金屬基底的侵蝕，提高了電池鋼殼的耐腐蝕性能。本發(fā)明還公布了上述防銹劑的使用方法。本發(fā)明工藝簡單，成本低廉，使用簡便，無環(huán)境副作用。
文檔編號C23F11/16GK102634804SQ20121012729
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權日2012年4月27日
發(fā)明者唐倫圓, 惠建科, 成娟娟, 曹豐文, 李凱, 潘勇, 蔣志杰, 雷維新 申請人:湘潭大學