提高泡沫鎳一致性的生產(chǎn)工藝及所用的基材預(yù)處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及泡沫鎳生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種提高泡沫鎳一致性的生產(chǎn)工藝，同時還公開了實現(xiàn)該工藝使用的基材預(yù)處理裝置。它主要通過在對基材進(jìn)行導(dǎo)電化處理之前，利用基材預(yù)處理裝置對基材進(jìn)行拉伸、定寬度，使由該基材生產(chǎn)出來的泡沫鎳的面密度偏差小于5%，批量抗拉強(qiáng)度偏差在15%以下、延伸率偏差在10%以下。本發(fā)明通過基材自動定間距、定比例拉伸，改變因基材自身隨卷繞半徑增大帶來的明暗周期間距的變化，將這一變化控制在一定范圍之內(nèi)。經(jīng)過拉伸后的基材明暗周期變化間距由100mm～600mm，縮短為100～300mm；基材拉伸比例可為10～30%，從而保證了產(chǎn)品面密度的一致性，進(jìn)而保證了產(chǎn)品強(qiáng)度、延伸率的一致性。
【專利說明】提高泡沬鎳一致性的生產(chǎn)工藝及所用的基材預(yù)處理裝置
[0001](一)【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及泡沫鎳生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種提高泡沫鎳一致性的生產(chǎn)工藝，同時還公開了實現(xiàn)該工藝使用的基材預(yù)處理裝置。
[0002](二)【背景技術(shù)】
泡沫鎳材料，具有體積密度高(> 175g/m3)，比表面積大，孔隙率高(96%以上)等特點，在電池行業(yè)中，可作為鎳氫電池正、負(fù)極板的集流體和活性物質(zhì)的載體。制作高能電池電極板時，泡沫鎳的多孔特性，可使極板活性物質(zhì)得到充分利用，進(jìn)而減小電池內(nèi)阻，增大反應(yīng)面積，提高電池性能。產(chǎn)品的生產(chǎn)流程為導(dǎo)電化處理、電沉積、氧化還原、分切包裝。核心工序為電沉積工序。
[0003]采用現(xiàn)有生產(chǎn)工藝所生產(chǎn)的泡沫鎳，由于受到基材的影響，具有明顯的明暗周期，且周期間隔隨卷繞半徑而增加，間隔變化范圍在150mnT600mm之間，由此導(dǎo)致面密度偏差均在7%以上，批量抗拉強(qiáng)度偏差在25%以上、延伸率偏差在15%以上。泡沫鎳產(chǎn)品面密度一致性直接影響鎳氫電池容量的一致性,鎳氫電池的一致性是電池組壽命的關(guān)鍵影響因素，制約了組合鎳氫電池在電動工具及混合動力汽車及純電動汽車上的應(yīng)用。在鎳氫電池生產(chǎn)過程中，泡沫鎳延伸率的一致性，影響到電池極片涂漿的一致性，進(jìn)而影響電池的容量。
[0004](三)
【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種生產(chǎn)面密度偏差小于5%，批量抗拉強(qiáng)度偏差在15%以下、延伸率偏差在10%以下的高一致性泡沫鎳生產(chǎn)工藝及實現(xiàn)該工藝所使用的基材預(yù)處理裝置。
[0005]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:` 一種提高泡沫鎳產(chǎn)品一致性的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟:導(dǎo)電化處理:采用真空磁控濺射鍍鎳、化學(xué)鍍鎳或浸涂導(dǎo)電膠；電沉積；熱處理，其特征是，在進(jìn)行導(dǎo)電化處理前，先進(jìn)行基材預(yù)處理，其過程為:基材經(jīng)放卷機(jī)構(gòu)沿縱向展開，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入明暗區(qū)鑒別區(qū)域，采用高清攝像裝置采集成像，判別明暗區(qū)區(qū)域的長短及間距，并轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)PLC控制器變送給后級拉伸裝置，自動調(diào)整拉伸裝置的間距；當(dāng)基材進(jìn)入拉伸輥時，根據(jù)采集的信號，由PLC動態(tài)調(diào)節(jié)各級的氣缸的壓力，實現(xiàn)對基材不同區(qū)域定比例拉伸的控制；在拉伸的同時，采用熱定型設(shè)備，對拉伸后的基材進(jìn)行定型；拉伸后對基材切分加工成統(tǒng)一的寬度后，經(jīng)收卷機(jī)構(gòu)收集成卷，提供給導(dǎo)電化生產(chǎn)。
[0006]實現(xiàn)上述生產(chǎn)工藝所用的基材預(yù)處理裝置，其特征是，包括依次排列設(shè)置的放卷機(jī)構(gòu)、高清攝像機(jī)、固定拉伸裝置、加熱定型箱、活動拉伸裝置、定寬度切邊裝置和收卷機(jī)構(gòu)，所述固定拉伸裝置包括第一上轉(zhuǎn)動輥和第一下轉(zhuǎn)動輥，所述活動拉伸裝置包括沿基材縱向設(shè)置的滑軌、設(shè)在滑軌上的底座、可使底座在滑軌上移動的橫向傳動裝置，底座上設(shè)有第二上轉(zhuǎn)動輥和第二下轉(zhuǎn)動輥，所述第二上轉(zhuǎn)動輥上連接有可使其上下運(yùn)動的豎向傳動裝置，所述橫向傳動裝置、豎向傳動裝置、高清攝像機(jī)和加熱定型箱分別與PLC控制器連接，所述定寬度切邊裝置包括基座，基座上設(shè)有長條形刀架，刀架的兩端設(shè)有可移動的切邊刀具。
[0007]所述橫向傳動裝置和豎向傳動裝置為氣缸或液壓缸。
[0008]所述刀架上設(shè)有刻度線。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明通過基材自動定間距、定比例拉伸，改變因基材自身隨卷繞半徑增大帶來的明暗周期間距的變化，將這一變化控制在一定范圍之內(nèi)。經(jīng)過拉伸后的基材明暗周期變化間距由IOOmm~600_，縮短為100~300_ ;基材拉伸比例可為10~30%，從而保證了產(chǎn)品面密度的一致性，進(jìn)而保證了產(chǎn)品強(qiáng)度、延伸率的一致性。
[0010](四)【專利附圖】

【附圖說明】
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0011]圖1為本發(fā)明中的基材預(yù)處理裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中固定拉伸裝置的右視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖1中活動拉伸裝置的右視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為圖1中定寬度切邊裝置的右視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中，I放卷機(jī)構(gòu)，2固定拉伸裝置，21固定基座，22第一上轉(zhuǎn)動輥，23第一下轉(zhuǎn)動輥，3加熱定型箱，4活動拉伸裝置，41滑軌，42底座，43橫向傳動裝置，44第二上轉(zhuǎn)動輥，45第二下轉(zhuǎn)動輥，46豎向傳動裝`置，5定寬度切邊裝置，51基座，52刀架，53切邊刀具，54緊固螺栓，55刻度線，6收卷機(jī)構(gòu)，7高清攝像機(jī)。
[0013](五)【具體實施方式】
以下為本發(fā)明的具體實施例。該種提高泡沫鎳產(chǎn)品一致性的生產(chǎn)工藝，包括如下步
驟:
基材預(yù)處理:基材經(jīng)放卷機(jī)構(gòu)沿縱向展開，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入明暗區(qū)鑒別區(qū)域，采用高清攝像裝置采集成像，判別明暗區(qū)區(qū)域的長短及間距，并轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)PLC控制器變送給后級拉伸裝置，自動調(diào)整拉伸裝置的間距；當(dāng)基材進(jìn)入拉伸輥時，根據(jù)采集的信號，由PLC動態(tài)調(diào)節(jié)各級的氣缸的壓力，實現(xiàn)對基材不同區(qū)域定比例拉伸的控制；在拉伸的同時，采用熱定型設(shè)備，對拉伸后的基材進(jìn)行定型；拉伸后對基材切分加工成統(tǒng)一的寬度后，經(jīng)收卷機(jī)構(gòu)收集成卷，提供給導(dǎo)電化生產(chǎn)；
導(dǎo)電化處理:采用真空磁控濺射鍍鎳、化學(xué)鍍鎳或浸涂導(dǎo)電膠；
電沉積:所用的鍍液為普通瓦特液，連續(xù)化帶狀生產(chǎn)作業(yè)。
鍍液的工藝參數(shù)如下:
硫酸鎳(NiSO4.7H20)180—300g/L
氯化鎳(NiCl2.6H20)20—50g/L
硼酸(H3BO3)30—45g/L
溫度40— 55°C
PH 值4.0 — 4.5。
[0014]熱處理:在400-1300°C之間在氫氣保護(hù)氛圍下進(jìn)行。
[0015]基材預(yù)處理過程中使用的基材預(yù)處理裝置，如圖1至圖4所示，包括依次排列設(shè)置的放卷機(jī)構(gòu)1、高清攝像機(jī)7、固定拉伸裝置2、加熱定型箱3、活動拉伸裝置4、定寬度切邊裝置5和收卷機(jī)構(gòu)6，其中高清攝像機(jī)7位于基材的上方，加熱定型箱3為橫放的兩端開口的筒狀，固定拉伸裝置2包括固定底座42、第一上轉(zhuǎn)動輥22和第一下轉(zhuǎn)動輥23，第一上轉(zhuǎn)動輥22和第一下轉(zhuǎn)動輥23設(shè)置在固定基座21上，第一上轉(zhuǎn)動輥22位于第一下轉(zhuǎn)動輥23上方；活動拉伸裝置4包括沿基材縱向設(shè)置的滑軌41、設(shè)在滑軌41上的底座42、可使底座42在滑軌41上移動的橫向傳動裝置43，橫向傳動裝置43為氣缸或液壓缸，底座42上設(shè)有第二上傳動輥44和第二下傳動輥45，第二上傳動輥44位于第二下傳動輥45上方，第二上傳動輥44上連接有可使其上下運(yùn)動的豎向傳動裝置46，豎向傳動裝置46有兩個，分別位于第二上傳動輥44的兩端，它可以是氣缸或液壓缸，橫向傳動裝置43、豎向傳動裝置46、高清攝像機(jī)7和加熱定型箱3分別與PLC控制器連接；定寬度切邊裝置5包括基座51，基座51上設(shè)有長條形刀架52，刀架52的兩端設(shè)有切邊刀具53，切邊工具通過緊固螺栓54緊固在刀架52，在刀架52上還設(shè)有刻度線55。
[0016]工作過程如下:將基材放到放卷機(jī)構(gòu)I上，從高清攝像機(jī)7下、第一上轉(zhuǎn)動輥22和第一下傳動輥23之間、加熱定型箱3、第二上傳動輥44和第二下傳動輥45之間、刀架52和基座51之間依次穿過，高清攝像機(jī)7將拍到的明暗區(qū)信號傳送給PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)再分別傳送給加熱定型箱3、橫向傳動裝置43和豎向傳動裝置46，當(dāng)遇到暗區(qū)時，加熱定型箱3開始加熱定型，同時豎向傳動裝置46將第二上傳動輥44向下推將基材壓緊后，橫向傳動裝置43推動基座51沿基材行進(jìn)方向移動，由于基材在拉伸時出現(xiàn)寬度上的變化，因此拉伸后在經(jīng)過刀架52有切邊刀具53進(jìn)行切邊定寬度，然后再經(jīng)過收卷機(jī)構(gòu)6收集成卷，提供給導(dǎo)電化生產(chǎn)；經(jīng)過 拉伸后的基材明暗周期變化間距由IOOmm~600mm，縮短為100~300mm ;基材拉伸比例可為10~30%。
[0017]以下為對比試驗結(jié)果:
取連續(xù)聚氨酯海綿(孔徑110PPI，厚度1.6mm寬度1050mm)兩卷，各200米，分別標(biāo)識為
1、II。將II進(jìn)行等間距定比例拉伸，間距控制在150~250mm，拉伸比例為10%，在100~150°C溫度下定型。定型后，將基材分切為IOlOmm寬度，導(dǎo)電化是采用磁控真空濺射鍍鎳工藝，1、II在同一條件下進(jìn)行導(dǎo)電化處理，其中，電流20~30A，工作真空度0.2~0.5Pa，速度0.5~1.0m/min ;然后將1、II在普通泡沫鎳電沉積鍍液中進(jìn)行電沉積，沉積的面密度為280g/m2。
[0018]最后將電沉積后的1、II在相同條件下熱處理:工藝過程是將仍存留在泡沫鎳內(nèi)部的基材通過高溫氧化的方法加以清除，然后在氫氣氛圍下還原燒結(jié)，改善其晶格結(jié)構(gòu)，最終得到性能良好的泡沫鎳。氧化溫度為550~650°C停留時間20分鐘，還原溫度為850~980°C停留時間40分鐘、分解氣流量35m3/h。取上述本發(fā)明得到的泡沫鎳II與普通泡沫鎳I做理化性能測試結(jié)果如下表。
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種提高泡沫鎳產(chǎn)品一致性的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟:導(dǎo)電化處理:采用真空磁控濺射鍍鎳、化學(xué)鍍鎳或浸涂導(dǎo)電膠；電沉積；熱處理，其特征是，在進(jìn)行導(dǎo)電化處理前，先進(jìn)行基材預(yù)處理，其過程為:基材經(jīng)放卷機(jī)構(gòu)沿縱向展開，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入明暗區(qū)鑒別區(qū)域，采用高清攝像裝置采集成像，判別明暗區(qū)區(qū)域的長短及間距，并轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)PLC控制器變送給后級拉伸裝置，自動調(diào)整拉伸裝置的間距；當(dāng)基材進(jìn)入拉伸輥時，根據(jù)采集的信號，由PLC動態(tài)調(diào)節(jié)各級的氣缸的壓力，實現(xiàn)對基材不同區(qū)域定比例拉伸的控制；在拉伸的同時，采用熱定型設(shè)備，對拉伸后的基材進(jìn)行定型；拉伸后對基材切分加工成統(tǒng)一的寬度后，經(jīng)收卷機(jī)構(gòu)收集成卷，提供給導(dǎo)電化生產(chǎn)。
2.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝所用的基材預(yù)處理裝置，其特征是，包括依次排列設(shè)置的放卷機(jī)構(gòu)(I)、高清攝像機(jī)(7)、固定拉伸裝置(2)、加熱定型箱(3)、活動拉伸裝置(4)、定寬度切邊裝置(5)和收卷機(jī)構(gòu)(6)，所述固定拉伸裝置(2)包括第一上轉(zhuǎn)動輥(22)和第一下轉(zhuǎn)動輥(23)，所述活動拉伸裝置(4)包括沿基材縱向設(shè)置的滑軌(41)、設(shè)在滑軌(41)上的底座(42)、可使底座(42)在滑軌(41)上移動的橫向傳動裝置(43)，底座(42)上設(shè)有第二上轉(zhuǎn)動輥(44)和第二下轉(zhuǎn)動輥(45)，所述第二上轉(zhuǎn)動輥(44)上連接有可使其上下運(yùn)動的豎向傳動裝置(46)，所述橫向傳動裝置(43)、豎向傳動裝置(46)、高清攝像機(jī)(7)和加熱定型箱(3 )分別與PLC控制器連接，所述定寬度切邊裝置(5 )包括基座(51)，基座(51)上設(shè)有長條形刀架(52)，刀架(52)的兩端設(shè)有可移動的切邊刀具(53)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基材預(yù)處理裝置，其特征是，所述橫向傳動裝置(43)和豎向傳動裝置(46)為氣缸或液壓缸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基材預(yù)處理裝置，其特征是，所述刀架(52)上設(shè)有刻度線(55)。`
【文檔編號】C25D1/08GK103695968SQ201310742319
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】宋小斌, 畢研文, 李偉, 王乃用, 江衍勤, 劉俊林, 蘇衍憲, 李常興, 孟國強(qiáng), 姜守振 申請人:菏澤天宇科技開發(fā)有限責(zé)任公司