铜铝排专题:铝排镀镍

电池包中模组的正负级输出排若采用铝排,在铜铝电连接转换中,一般要求铝排镀镍,本专题主要讲解铝排镀镍。

铝排镀镍是提升其在动力电池系统中可靠性、导电性和耐久性的关键工艺,以下从原因、工艺、技术要求及测试方法三方面详细说明:

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一、镀镍原因

电池包铝排(作为导电连接件)镀镍的核心目的是解决铝本身的性能缺陷,适配电池包严苛的工作环境(如高湿度、振动、高低温循环等),具体原因包括:

防腐蚀:

铝表面易形成氧化膜(Al₂O₃),但该膜疏松且导电性差,长期暴露在潮湿或电解液环境中会加剧腐蚀;镍层化学稳定性高,可隔绝铝基体与腐蚀介质(水、电解液、氧气),防止铝排氧化失效。

提升导电稳定性:

铝的氧化膜会增加接触电阻,影响电流传导效率;镍层导电性优异且稳定,能保证铝排在大电流下的低电阻特性,减少发热损耗。

增强焊接 / 连接可靠性:

铝的焊接性不佳,与其他金属(如铜、钢)焊接时易形成脆性化合物,导致接头强度低、易断裂;且铝表面的氧化膜会影响螺栓连接、激光焊接等工艺的可靠性,易出现虚接、接触不良。镍层可作为过渡层,改善焊接和连接性能,确保连接牢固可靠。

提高耐磨性:

铝的硬度较低(纯铝硬度约 25-35HB),在电池包振动、装配等场景中,铝排表面易因摩擦出现磨损,影响结构完整性和导电稳定性。镍层硬度较高,能提高铝排表面的耐磨性。

二、工艺流程

电池包铝排镀镍工艺以电镀镍(酸性或碱性电镀)为主,部分场景采用化学镀镍(适用于复杂形状),核心流程如下:

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1、前处理(关键环节,影响镀层结合力)

除油:通过碱性除油剂(如 NaOH、碳酸钠溶液)或超声波清洗,去除铝排表面的油污、杂质,避免镀层出现针孔、气泡。

酸洗 / 碱洗:用稀硝酸(或氢氟酸混合液)去除表面氧化膜,露出新鲜铝基体;若铝排有毛刺,需先进行抛光处理。

活化 / 预镀:铝与镍的电位差异大,直接镀镍易出现 “置换反应” 导致结合力差,需通过锌置换处理(浸锌酸盐溶液)形成均匀的锌过渡层(厚度 0.5-1μm),增强镍层与铝基体的结合力。

2、镀镍

电镀镍:将铝排作为阴极,镍板作为阳极,置于镀镍液(含硫酸镍、氯化镍、硼酸等)中,通直流电(电流密度 1-5A/dm²),镍离子在铝排表面还原沉积形成镀层。根据需求控制时间,获得 5-10μm 厚度的镍层。

化学镀镍:无需外接电源,铝排浸入含镍盐(如硫酸镍)、还原剂(如次磷酸钠)的镀液中,通过氧化还原反应在表面沉积镍磷合金层(含磷 5%-12%),适用于异形铝排,镀层均匀性更好。

3、后处理

清洗:用去离子水冲洗残留镀液,避免后续腐蚀。

烘干:在 60-80℃下烘干,去除表面水分。

钝化(可选):对高要求场景,可进行铬酸盐钝化,在镍层表面形成钝化膜,进一步提升耐腐蚀性。

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三、技术要求

1、外观质量

技术要求:镀镍层外观应均匀、光亮,不允许出现针孔、气泡、划痕、发黑等影响性能与美观的缺陷。若轻微水痕不影响镀镍层性能,可予以接受 。

测试方法:主要通过目视检查,必要时可借助放大 10 倍的放大镜辅助观察。检查人员以正常视力或矫正视力,在充足光照条件下,全面、细致地查看镀镍铝排表面,依据上述外观质量技术要求,判断镀镍层外观是否合格 。

2、镀层厚度

技术要求:镀层厚度需依据电池包实际应用场景,控制在 3-8μm 内范围 (按照项目要求)。

测试方法:依据 GB/T 4956 标准,采用涡流测厚仪进行测量。该仪器运用电磁感应原理,可对非磁性基体上的非导电覆盖层厚度进行精准测定。也能借助金相显微镜,对铝排镀镍层的截面进行观测与测量,从而得到镀层厚度数据,以判断是否符合规定的厚度及偏差要求 。

3、结合力

技术要求:镀镍层与铝基体必须紧密结合,在电池包整个使用周期内,镀层不能出现起皮、脱落等情况,确保铝排性能稳定。

测试方法:

划格试验:严格依照 ISO 2409 标准开展,划格间距设定为 1mm。完成划格操作后,将专用胶带紧密贴在划格区域,然后以特定角度迅速剥离胶带。若镀层脱落面积≤5%,则结合力符合要求 。

4、耐腐蚀性

技术要求:在中性盐雾试验(NSS)里,满足 48 – 96 小时内镀层无锈蚀、铝基体无露底的标准。

测试方法:依据 GB/T 10125 标准实施中性盐雾试验。把镀镍后的铝排试件放置于盐雾试验箱内,试验箱温度控制在 35℃,盐雾溶液为浓度 5% 的氯化钠溶液,连续喷雾 48 – 96 小时。试验结束后,取出试件用清水轻柔冲洗并吹干,通过肉眼或借助放大镜观察试件表面,若未发现锈蚀痕迹且铝基体未露底,则镀镍层耐腐蚀性满足技术要求 。

5、导电性

技术要求:要求接触电阻≤5mΩ,确保大电流传输时能有效降低电能损耗,保障电池包高效运行 。

测试方法:采用四探针法(依据 GB/T 15519 标准)或利用微电阻测试仪进行测量。

6、孔隙率

技术要求:一般要求每平方厘米孔隙数≤1 个,以此减少腐蚀介质经孔隙渗透到铝基体的风险。

测试方法:按照相关行业通用的滤纸法测试。将浸有硫酸铜溶液的滤纸紧密贴合在镀镍层表面,保持 30 秒。随后取下滤纸,观察镀镍层表面有无红色斑点(出现红色斑点意味着存在孔隙)。统计每平方厘米面积内的红色斑点数量,若红色斑点数量≤1 个,则镀镍层孔隙率满足技术要求 。在实际检测过程中,为确保测试结果准确可靠,各项测试均需重复至少 3 次,取平均值作为最终判定依据。同时,测试环境需保持稳定,温度控制在 23±2℃,相对湿度维持在 50±5%

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