一种新能源铝电池壳的粉体返白剂及其返白处理工艺

技术领域

本发明涉及铝合金表面处理技术领域，特别涉及一种新能源铝电池壳的粉体返白剂及其返白处理工艺。

背景技术

随着社会环保意识的普遍提高以及传统化石能源的日益减少，发展更加清洁的可再生能源已成为必然趋势，能源消耗量巨大的汽车产业也必将迎来彻底的变革。目前，中国的新能源汽车仍然处于发展前期，大部分的汽车仍然在使用传统的化石燃料驱动，国家未来的发展战略就是逐步替换掉这些传统汽车，这就意味着，新能源电池的使用量必将逐年增加。

新能源汽车的电池外壳通常采用铝材质的壳。但铝电池壳在经过冲压、拉伸后，进入清洗工艺，再经过一道返白处理工艺后才最终作为电池壳成品出货。目前，大部分返白处理工艺所使用的返白剂的主要成分均为高浓度的氢氟酸，其对人体的危害非常大。氢氟酸具有极强的腐蚀性和渗透性，若工人不小心直接接触到，不仅会使皮肤溃烂，更可怕的是氢氟酸会渗透到骨头里面，破环人体骨骼，造成永久性的损伤。其次，氢氟酸挥发性强，危害人体眼睛及呼吸道黏膜，长时间吸入甚至引发肺炎等严重疾病；而且，因为返白剂需要经常性补加以保证返白槽中的药剂浓度，这更进一步加剧了氢氟酸的挥发问题，这也是目前液体返白剂使用过程中的痛点所在。

在现有技术中，例如，专利CN103305857A中公开了一种铝合金表面洗白溶液，其以水作为溶剂，每升该洗白溶液包含：8～10g氯化铵；40～50g硫酸铵；50～60g氟化铵；90～100g氟化氢铵。该发明为水基型药液，且配方的有效成分含量较低，使用时需要大量添加，这就导致了运输和储存成本的增加。同时，该配方其润湿性差，会减慢药液在铝材表面的咬合速率和生产效率。在专利CN105483718A中，其公开了一种压铸铝合金的洗白除垢液，其组成包括氧化剂1～100份；络合剂1～15份；助洗剂3～700份；缓蚀剂1～110份；分散剂0.1～0.5份。该发明的洗白除垢液本身为液态，存储、运输均不如固态产品便利和成本低，且液态产品随温度变化大，使得其储存不稳定，同时，该洗白除垢液中缺少润湿剂，而洗白过程时间仅60-120秒的时间，在洗白过程中，由于药水的润湿性差，进而无法快速润湿铝材表面而达到完全、深度湿润，因此，洗白时很容易产生洗白不均匀的情况，导致后续铝材表面出现不均匀的外观而影响使用。洗白质量参差不齐。

因此，如何解决传统的返白剂采用高浓度氢氟酸，对人体和环境的危害巨大的实际问题，同时兼顾当药剂有效成分浓度过低，以及新能源电池的铝质壳与治具的接触区域容易出现咬白不匀的情况的发生，同时避免氟化物与铝材反应会形成不溶性的固体微粒，此微粒在药水中会沉降在壳表面，容易造成的咬白不匀等，以及药液润湿性差，导致返白剂在铝质材料表面润湿性不足而导致的返白效果不好，以及，目前市面应用的返白剂均为液态，造成运输、储存麻烦、成本高、安全性差等诸多的实际问题，进而提出一种全新的，使用效果优异、对人体和环境危害更小、对生产操作更便利的铝电池壳返白剂，具有重要的实践意义和巨大的应用前景。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的诸多技术问题，本发明旨在提供一种新能源铝电池壳的粉体返白剂及其返白处理工艺，通过利用混合固体酸原料来达到安全生产的目的，能有效地解决高浓度的氢氟酸返白剂在铝电池壳生产过程中所造成的各种安全问题，进而提高生产效率，节约生产成本，并提升了铝电池壳的返白均匀性和质量。

本申请所提供的具体技术方案如下:

一种新能源铝电池壳的粉体返白剂，按100份计，该粉体返白剂包含以下质量份数的各原料：固体酸20.0-50.0份、润湿剂1.0-6.0份、分散剂2.0-8.0份，余量为氟化物。

作为对上述方案的进一步改进，固体酸选择氨基磺酸、草酸、柠檬酸中的一种或两种。

固体酸作为一种稳定的H

作为对上述方案的进一步改进，润湿剂选择烯基磺酸盐、异构烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐中的一种或两种。

润湿剂为表面活性剂，可降低药剂的表面张力，使药剂可快速、充分润湿壳表面，特别是壳与治具接触的地方，进而提高返白均一性。

作为对上述方案的进一步改进，分散剂选择羟基亚乙基二膦酸、丙烯酸均聚物、马来酸丙烯酸共聚物中的一种或两种。

氟化物与铝材反应形成的部分不溶性固体会悬浮于药水中，分散剂可提高其悬浮稳定性、防止其沉降于壳表面，进而造成咬白不匀。

作为对上述方案的进一步改进，氟化物选择氟化氢铵、氟化铵中的一种或两种。

氟化物主要作用是持续地为溶液提供F

作为对上述方案的进一步改进，氟化物优选为氟化氢铵。

作为对上述方案的进一步改进，按100份计，该粉体返白剂包含以下质量份数的各原料：固体酸25.0-45.0份、润湿剂1.5-5份、分散剂3.0-7.5份，余量为氟化物。

作为对上述方案的进一步限定，所述返白剂在应用时，该固体的返白剂与水的混合重量比例为1：(140-260)。

本申请同时还保护一种返白剂的返白处理工艺，具体包括：

步骤1：将各原料按对应的质量百分比准确称取后，倒入粉体混合机，混合均匀；

步骤2：向反应槽体中加入一定量的自来水，然后按照1：(140-260)的固液质量比投入返白剂粉体，搅拌至粉体完全溶解；

步骤3：将表面干净、无油污的铝电池壳浸泡于返白槽溶液中45s-100s，取出后置于清水槽漂洗干净，再烘干，即可得到返白后的铝电池壳产品。

作为对上述方案的进一步限定，所述铝电池壳材质为纯铝、铝锰合金、铝镁合金、铝锌合金中的一种。

作为对上述方案的进一步限定，步骤3中，将表面干净、无油污的铝电池壳浸泡于返白槽溶液中90s。

有益的技术效果

本发明的反应原理为：HF在常温水溶液中，可与铝材发生化学反应，从而使铝材呈现出亚光的白色。氟化物(如氟化氢铵)为粉体，将其溶于水中后，可形成HF、F

本发明的返白剂创造性地添加润湿剂，其可降低药水的表面张力，使药水可快速、充分润湿壳表面，使得HF、F

本发明利用固体酸替代传统的高浓度氢氟酸作为铝电池壳的返白剂，使整个返白处理工艺操作的安全性增加，对人员及设备的危害降至最低。本发明的返白剂为粉体而非现有技术中的液态返白剂，在生产、使用过程中，粉体的操作方便，生产效率更高，运输和储存成本也更低，危害性更小，粉体无挥发，不容易影响生产作业环境，且对操作员工的防护要求更低，更加体现了本发明返白剂的优越性和使用便捷性，进而具备广阔的市场前景。

附图说明

图1为采用本发明实施例1的返白剂对铝电池壳返白的实际拍摄图。

图2为采用对比例的返白剂对铝电池壳返白的实际拍摄图。

具体实施方式

本发明所要求保护的一种新能源铝电池壳的粉体返白剂，按100份计，该粉体返白剂包含以下质量份数的各原料：：

固体酸20.0-50.0份、润湿剂1.0-6.0份、分散剂2.0-8.0份，余量为氟化物。

作为对上述方案的进一步改进，固体酸选择氨基磺酸、草酸、柠檬酸中的一种或两种。固体酸作为一种稳定的H

作为对上述方案的进一步改进，润湿剂选择烯基磺酸盐、异构烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐中的一种或两种。润湿剂为表面活性剂，可降低药剂的表面张力，使药剂可快速、充分润湿壳表面，特别是壳与治具接触的地方，进而提高返白均一性。

作为对上述方案的进一步改进，分散剂选择羟基亚乙基二膦酸、丙烯酸均聚物、马来酸丙烯酸共聚物中的一种或两种。氟化物与铝材反应形成的部分不溶性固体会悬浮于药水中，分散剂可提高其悬浮稳定性、防止其沉降于壳表面，进而造成咬白不匀。

作为对上述方案的进一步改进，氟化物选择氟化氢铵、氟化铵中的一种或两种。氟化物主要作用是持续地为溶液提供F

作为对上述方案的进一步改进，氟化物优选为氟化氢铵。

作为对上述方案的进一步改进，所述返白剂包括以下质量份的原料：固体酸25.0-45.0份、润湿剂1.5-5份、分散剂3.0-7.5份，余量为氟化物。其中，更优选的为：固体酸25.0-45.0份、润湿剂2-4份、分散剂4-5份，余量为氟化物。

作为对上述方案的进一步限定，所述返白剂在应用时，该固体的返白剂与水的混合重量比例为1：(140-260)。

本申请同时还保护上述返白剂的返白处理工艺，具体包括：

步骤1：将各原料按对应的质量百分比准确称取后，倒入粉体混合机，混合均匀；

步骤2：向反应槽体中加入一定量的自来水，然后按照1：(140-260)的固液质量比投入返白剂粉体，搅拌至粉体完全溶解；此处，固液质量比可以为1：140、1：150、1：160、1：170、1：180、1：190、1：200、1：220、1：240、1：160等等，但经过申请人反复实验论证，发现当固液比为1：200时，返白处理工艺效果相比较优，因此，后续实施例具体采用1：200来进行配比。但本申请提供的该比例范围内的其它固液质量比也均能取得比较不错的效果。

步骤3：将表面干净、无油污的铝电池壳浸泡于返白槽溶液中45s-100s，取出后置于清水槽漂洗干净，再烘干，即可得到返白后的铝电池壳产品。上述浸泡时间具体可以为45s、50s、60s、70s、80s、90s、100s等。但，经过申请人反复实验和论证，发现步骤3中，将表面干净、无油污的铝电池壳浸泡于返白槽溶液中90s时效果较优。因此，后续实施例及对比例均采用该浸泡时间。但本申请提供的处于上述范围内的其它浸泡时间值也均能取得比较不错的效果。

本申请具体采用的铝电池壳材质为纯铝、铝锰合金、铝镁合金、铝锌合金中的一种。

实施例1-实施例5

表1实施例1-5方案中各组分及其对应的质量百分比

实施例1-10，其所对应的返白剂组成参见表1，其各自所采用的具体返白处理工艺为：

(1)将各原料按对应的质量百分比准确称取后，倒入粉体混合机，混合均匀；

(2)向反应槽体中加入一定量的自来水，然后按照1：200的固液质量比投入返白剂粉体，搅拌至粉体完全溶解；

(3)将表面干净、无油污的铝电池壳浸泡于返白槽溶液中90s，取出后置于清水槽漂洗干净，再烘干，即可得到返白后的铝电池壳产品。

比较例1-2

表2比较例方案中各组分及其对应的质量百分比

比较例1、比较例2的具体返白处理工艺为：

(4)将各原料按对应的质量百分比准确称取后，倒入粉体混合机，混合均匀；

(5)向反应槽体中加入一定量的自来水，然后按照1：200的固液质量比投入返白剂粉体，搅拌至粉体完全溶解；

(6)将表面干净、无油污的铝电池壳浸泡于返白槽溶液中90s，取出后置于清水槽漂洗干净，再烘干，即可得到返白后的铝电池壳产品。

实施例1-10以及比较例1-2返白处理后的铝电池壳产品的具体测试过程为：

使用的铝电池壳材质为铝锰合金，壳大小为147mm×28mm×115mm，每个方案均测试3架，每架88个壳，即每个方案均测试264个壳。判定产品合格的标准是壳表面白度足够，且返白要均匀，测试结果见表3。

表3各方案对返白处理后的铝电池壳的返白良率

经过返白处理工艺后，观察铝电池壳表面的白度及均匀性，可见附图1、2。

实施例1、2、3主要对比固体酸与氟化物的质量比，其中实施例2良率最高，返白后的铝电池壳体表面均匀，白度合适，如图1所示。为获得较高良率，建议固体酸与氟化物的质量比维持在1：(1-2)，若超过此范围，建议提高返白剂粉体的使用浓度，或者延长返白时间，亦可对良率的提升有一定的帮助。

实施例2、4、5主要探讨固体酸的影响。结果显示，实施例5所使用的柠檬酸的良率较低。柠檬酸比氨基磺酸、草酸的酸性要弱，这表明固体酸的酸性强弱对返白良率有一定影响。当所使用的固体酸酸性较弱时，建议适当增加该种固体酸的使用量，以提高良率和反应、处理效率。

实施例2、6、7主要探讨润湿剂的影响。结果显示，使用单一润湿剂的实施例7的良率略有下降，这可能是因为：两个润湿剂复配后，产生了协同作用，即所谓的“1+1>2”的效果。因此，本申请中推崇至少使用一种润湿剂，或者不同润湿剂中至少两种的复配，效果会更好。

实施例2、8、9主要探讨分散剂的影响。结果显示，三者的良率差异不大，这主要是因为：本发明所选用的分散剂均有优异的分散性能，能满足本发明所想要达到的效果。

实施例2、10主要探讨氟化物的影响。结果显示，实施例10的良率较低，这主要是因为：氟化氢铵能更快地为返白过程提供HF物质，而氟化铵相对较温和，这导致后期返白速率下降，可通过提高返白剂粉体的使用浓度、延长返白时间、适当提高固体酸含量等方式来弥补氟化铵存在的不足。

由表格3及图2可以看出，使用比较例1返白后的铝电池壳体，表面容易出现腐蚀不匀的情况，如画圈位置，且白度不够，良率较低，导致这种现象的主要原因是：返白槽酸度不够，后期咬蚀速率下降，且药水润湿性不够，壳体与治具之间容易出现咬蚀不匀。比较例2的良率较低的主要原因是：药剂中，氟化物含量较少，后期返白槽中的氟化物含量已无法维持反应的正常进行。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。