專利名稱：高性能的蓄電池板柵合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于全密閉免維護(hù)鉛酸蓄電池的板柵合金材料及其制備方法，該合金主要用于鉛酸蓄電池的制造，特別適用于做深循環(huán)牽引型免維護(hù)鉛酸電池的板柵合金材料。
背景技術(shù)：
工業(yè)結(jié)構(gòu)的改革、環(huán)境保護(hù)、資源有效利用及資源再生利用等的發(fā)展，對(duì)鉛酸蓄電池提出了許多新的要求。對(duì)此，世界各國(guó)都在研究開發(fā)高性能的電池，解決鉛酸蓄電池的可靠性、免維護(hù)性、深循環(huán)、耐腐蝕等問(wèn)題。而板柵合金作為蓄電池的主體部分，在蓄電池的研制過(guò)程中更起著重要的作用。
近年來(lái)，電動(dòng)助動(dòng)車的投入使用和電動(dòng)汽車的問(wèn)世，要求人們?nèi)ふ乙环N新型的板柵合金，這種新合金必須使蓄電池具備深循環(huán)和耐腐蝕的性能。目前，鉛鎘銻合金作為一種優(yōu)良的鉛酸蓄電池板柵用合金特別受到推崇，其原因是該合金使蓄電池具有優(yōu)良的電氣性能和鑄造工藝性能，特別適合于作應(yīng)用于深循環(huán)牽引型的鉛酸蓄電池?，F(xiàn)有技術(shù)可以使用清潔生產(chǎn)方法生產(chǎn)合金，并將鉛鎘銻合金制成的廢電池板柵進(jìn)行無(wú)污染再生回收，如專利申請(qǐng)?zhí)枮?0127576.3，名稱為《一種無(wú)污染含鉛廢棄物的冶煉工藝》的文獻(xiàn)介紹。
鉛鎘銻合金在使用中，當(dāng)板柵合金中鎘含量在1.0-2.0％范圍內(nèi)時(shí)，雖然增大了板柵強(qiáng)度，但同時(shí)合金的脆硬性也增大，并且當(dāng)合金中含鎘量大于1.5％時(shí)就開始出現(xiàn)團(tuán)塊狀框形偏析、鎘成分不均勻、合金局部的耐蝕性下降等情況，這在一定程度上影響到了合金的使用效果。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述含鉛鎘銻合金的缺點(diǎn)，我們提出了一種高性能的蓄電池板柵合金，加入添加劑，旨在進(jìn)一步改善鎘在合金中的優(yōu)良作用，進(jìn)一步提高板柵合金的性能。
本發(fā)明就是在鉛鎘銻三元合金的基礎(chǔ)上加入適量的添加劑，解決鉛鎘銻合金的上述缺陷。
把稀土和錫作為一種添加劑，加入到鉛鎘銻合金中，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其成分范圍為Cd1.5％-2.0％、Sb1.5％-2.0％、RE0.01-0.05％、Sn0.01-0.05％。所用RE成分為Ce51-57％，La21-27％，Pr4-7％，Nd15-17％，余量為Pb。
本發(fā)明的有益效果是1、稀土細(xì)化了合金晶粒，解決了團(tuán)塊狀框形偏析問(wèn)題和脆硬性問(wèn)題，稀土元素添加到鉛鎘銻合金時(shí)，使合金的晶粒變得小而均勻，合金時(shí)效強(qiáng)度和抗腐蝕性能也得到很大的改善，其理論分析如下由于稀土元素的原子半徑都比鉛的大，他們很容易沉積在合金凝固時(shí)正在生成中的晶界和相界之中，阻礙著晶粒的長(zhǎng)大，使晶粒細(xì)化。而溶解與熔化合金中的分散的高熔點(diǎn)稀土金屬及其化合物則呈懸浮質(zhì)點(diǎn)充當(dāng)了異質(zhì)形核的晶核，起到了變質(zhì)劑(形核劑)的作用。對(duì)這種合金的微區(qū)分析證實(shí)稀土元素只微溶于α固熔體，其余則以第二相一鉛基稀土化合物的形式存在。這樣，稀土使α相中的銻含量濃度增大，β相的析出量則相應(yīng)的減少，于是片狀組織得到了細(xì)化、分散，使合金的強(qiáng)度和耐腐蝕性能得到提高，合金團(tuán)塊狀框形偏析問(wèn)題和脆硬性問(wèn)題也得到了解決。
2、稀土的添加提高了合金的電化學(xué)性。
稀土具有較高的氫析出過(guò)電位，加入到鉛鎘銻合金后，它的這種性能得到了延續(xù)。電化學(xué)性能的研究表明稀土使鉛鎘銻合金的氫析出過(guò)電位有所提高，并能抑制鉛的自溶解。
3、錫的添加降低了鎘的損耗和對(duì)環(huán)境的污染在生產(chǎn)過(guò)程中，鎘是一種比較容易氧化燒損的元素，鎘的揮發(fā)也毋會(huì)在一定程度上造成生產(chǎn)環(huán)境污染。向鉛鎘銻合金中加入適量的錫后，鉛合金表面的錫很容易氧化，生成有一定的強(qiáng)度的薄而粘的SnO2膜，有效的保護(hù)了鉛合金中的鎘添加劑，而且錫的密度比鎘、鉛小的多，它可以浮在鉛合金的表面，所以錫的加入保護(hù)了鉛鎘銻合金中易燒損的鎘，減少生產(chǎn)過(guò)程中鎘的損失。
4、錫的加入有利于合金的耐腐蝕性能的提高錫降低了鉛鎘銻合金的腐蝕速度，研究表明，在鉛鎘銻合金中，錫使合金的耐腐蝕性能提高了6-8倍。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是加稀土前的蓄電池板柵合金相圖。
圖2是加稀土后的蓄電池板柵合金相圖。
具體實(shí)施例方式
下面再用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例的組份如下(重量百分比)化學(xué)成分 實(shí)施例1實(shí)施例2
稀土的加入細(xì)化了合金晶粒，解決了團(tuán)塊狀框形偏析問(wèn)題，進(jìn)而使合金的耐腐蝕性能、深循環(huán)性能和電化學(xué)性能等得到顯著的提高。圖1和圖2為加稀土前后的合金相圖比較，其中圖1中Pb-1.6％，Sb-1.7％Cd 圖2中Pb-1.6％Sb-1.7％Cd-0.02％RE。
試驗(yàn)證明，用Pb-Cd-Sb-RE合金做的電池循環(huán)次數(shù)DoD60％達(dá)400次以上，DoD100％達(dá)200次以上，具有較長(zhǎng)壽命。用Pb-Cd-Sb-RE合金所做蓄電池每天自放電率小于0.15％，在25℃貯存3個(gè)月剩余容量達(dá)82％以上，開路電壓仍達(dá)12.80伏。在小容量電池(13片薄板柵，正極板厚度L 7mm)的極板(14.4*12.5cm)上，以80％的深度5h率放電，8h率充電進(jìn)行實(shí)際循環(huán)試驗(yàn)，結(jié)果表明，裝有Pb-1。6％，Sb-1.7％，Cd-0.02％RE合金板柵的電池在容量降到額定容量的80％以前完成了225次循環(huán)，而裝有標(biāo)準(zhǔn)牽引合金板柵電池在完成225次循環(huán)之前已報(bào)廢。由此可知，Pb-Cd-Sb-RE-(Sn)合金尤其適用于深放電循環(huán)。錫的加入增加了合金的耐腐蝕性能、降低了鎘的損耗和對(duì)環(huán)境的污染，改善了工作環(huán)境，降低了環(huán)保設(shè)備的處理量。
合金的具體制備方法如下先用普通的坩堝爐或鐵鉛鍋在660℃左右制成Pb-RE中間合金，然后將鉛熔化，溫度升至450-500℃，加入配制好的銻和錫，熔好后在加入鎘和Pb-RE中間，檢測(cè)合格后將合金鑄模成錠，進(jìn)一步制作成蓄電池板柵合金。
權(quán)利要求
1.一種用于全密閉免維護(hù)鉛酸蓄電池的板柵合金材料，其成分包括Cd1.5％-2.0％、Sb1.5％-2.0％、RE0.01-0.05％、Sn0.01-0.05％，所用RE成分為Ce51-57％，La21-27％，Pr4-7％，Nd15-17％，余量為Pb。
2.一種用于全密閉免維護(hù)鉛酸蓄電池的板柵合金材料的加工方法先用普通的坩堝爐或鐵鉛鍋在660℃左右制成Pb-RE中間合金，然后將鉛熔化，溫度升至450-500℃，加入配制好的銻和錫，熔好后在加入鎘和Pb-RE中間，檢測(cè)合格后將合金鑄模成錠，進(jìn)一步制作成蓄電池板柵合金。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于全密閉免維護(hù)鉛酸蓄電池的板柵合金材料及其制備方法。其成分范圍為Cd1.5％－2.0％、Sb1.5％－2.0％、RE0.01－0.05％、Sn0.01－0.05％。所用RE成分為Ce51－57％，La21－27％，Pr4－7％，Nd15－17％。該合金是在鉛中加入銻、鎘、混合稀土、錫等元素，構(gòu)成Pb－Cd－Sb－Re－Sn合金。該合金具有很細(xì)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使板柵腐蝕均勻，有著較強(qiáng)的耐腐蝕性，提高了深循環(huán)能力，解決了鉛鎘銻合金因團(tuán)塊狀框形偏析、鎘成分不均勻而造成的合金耐蝕性下降等問(wèn)題。合金的具體制備方法如下先用普通的坩堝爐或鐵鉛鍋在660℃左右制成Pb－RE中間合金，然后將鉛熔化，溫度升至450℃－500℃，加入配制好的銻和錫，熔好后在加入鎘和Ph－RE中間，檢測(cè)合格后將合金鑄模成錠，進(jìn)一步制作成蓄電池板柵合金。
文檔編號(hào)C22C11/00GK1538544SQ0311641
公開日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2003年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月15日
發(fā)明者顧秀峰, 吳建華, 張忠民, 韓鷹, 周正華 申請(qǐng)人:上海飛輪有色冶煉廠