專利名稱：鋁－鉛層狀復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料，尤其是一種用于制作濕法冶金用陽極板和鉛蓄電池用板柵等的鋁-鉛復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
現(xiàn)行的鉛電極材料主要是以鉛為主成分的多元合金組元。如Pb-Ca-Sn、Pb-Ca-Ag、Pb-Ag、Pb-Ca-Ag-稀土、Pb-Sb-As-Se等。在實際應(yīng)用中，人們總是希望通過改變鉛合金中的成分組元來提高電極的機械強度、導(dǎo)電性能和耐腐蝕性能。但是，隨著合金成分的復(fù)雜化，會使鉛自身的電化學(xué)性能優(yōu)勢被削弱，比如在鉛合金中添加金屬鈣后，可以提高鉛合金材料的機械強度，且隨著鈣含量的增多而增加，但是當(dāng)鉛合金中的鈣含量超過0.1％時，鉛合金的耐腐蝕能力將急劇下降。因此，鉛合金成分的復(fù)雜化將對鉛電極材料的綜合性能帶來不利的影響。為減少電極內(nèi)阻，曾有人在銅板或銅網(wǎng)板上鍍鉛，然后在其上涂覆活性物質(zhì)，制成鉛蓄電池極板，從而提高電池的放電容量，由于銅-鉛界面不相容，客觀上總會在銅-鉛界面上留下孔洞，從而導(dǎo)致銅板或銅網(wǎng)板很快被浸蝕。類似的還有在鈦板或鈦網(wǎng)板上鍍鉛，此法除成本高外，依然解決不了鈦-鉛的界面結(jié)合問題，常出現(xiàn)鉛覆層脫膜。處于研究階段的粉末冶金法制備鉛-鋁“合金”電極材料，其方法是將一定粒度的鉛粉、鋁粉按一定配比混合后，用機械合金球磨法制成鉛-鋁均勻的“假合金”電極材料，這對增加電極的強度，減少電阻有一定的作用，但由于其中的金屬鋁直接與電解質(zhì)接觸，故很快就被浸蝕掉，因此，目前尚不具備實用性。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述種種問題，本發(fā)明提供一種鋁-鉛層狀復(fù)合材料，已制備出一種強度高、導(dǎo)電好、耐腐蝕、重量輕、成本低的新型鋁-鉛復(fù)合電極，使之在濕法冶金電積或電解過程中，具有較高的極板強度，較低的槽電壓，從而有利于降低能耗，減輕重量，提高耐蝕性及鉛蓄電池的比能量。
本發(fā)明通過下列技術(shù)方案實現(xiàn)一種鋁-鉛層狀復(fù)合材料，其特征在于它由鋁芯，鉛或鉛合金外層，及中間的過渡元素層組成。
所述鋁芯為鋁板或鋁棒，或者為鋁網(wǎng)板。
所述鋁芯板厚度為0.2～3mm，可視電極的具體要求而定。
所述鋁芯網(wǎng)板的網(wǎng)絲直徑為0.5～3mm，可視具體要求而定。
所述鉛或鉛合金外層厚度為1～5mm，可視電極的具體要求而定。
所述中間過渡元素層的厚度為5～1000μm，最佳為50～100μm。
所述中間過渡元素層為錫、鉍、鋅、鈣、鎂、銻、鈀、鐠、鉑、碲、鈦、鈾、钚、硒、硅、鎢中的任意一種單元素，或者為任意二種以上的復(fù)合元素，應(yīng)能與鋁和鉛互溶。
所述鉛合金外層為現(xiàn)有技術(shù)中的任何一種鉛合金材料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點和效果采用上述方案，不僅可以發(fā)揮鋁、鉛各自的優(yōu)勢，達到減少電極內(nèi)阻，增加機械強度，減輕整體重量等效果，而且中間過渡元素層的設(shè)置，使內(nèi)芯的鋁與外層的鉛分別與之互溶，實現(xiàn)了鋁與鉛的冶金結(jié)合，既有效利用了芯材鋁提高導(dǎo)電性能，其外層鉛合金或鉛仍然保持固有的耐腐蝕性和電化學(xué)性能，而且在使用功能上和電極外形結(jié)構(gòu)設(shè)計上完全可以滿足傳統(tǒng)電極的工藝要求，且各項性能指標均得到了顯著提升。經(jīng)過同等條件(同樣的反應(yīng)面積、酸度、電流密度經(jīng)過連續(xù)反應(yīng)400小時)下的對比試驗，其結(jié)果表明本發(fā)明的鋁-鉛層狀復(fù)合極板與傳統(tǒng)鉛合金極板相比，內(nèi)阻減少28％，強度提高37％，重量減輕36％，槽電壓降低8.4％，腐蝕率減少40％。這對節(jié)省電能，減少鉛金屬的消耗有顯著的功效。


圖1為本發(fā)明之結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A-A視圖；
圖3為導(dǎo)電梁結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明之另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中網(wǎng)絲的縱向截面圖；圖6為圖4中網(wǎng)絲的橫向截面圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步描述，但本發(fā)明之內(nèi)容并不局限于此。
實施例1采用厚度為1mm工業(yè)鋁板，制成外形尺寸(長×寬)為1025mm×630mm的陽極板芯1，略小于傳統(tǒng)標準陽極板，再用10mm厚的工業(yè)鋁排制成長×寬為1054mm×50mm的導(dǎo)電梁2，在導(dǎo)電梁2的一端切去一個長×寬×厚為120mm×8~10mm×25mm的銅極耳接口端3，并采用現(xiàn)行的鋁銅復(fù)合方法在切去的鋁導(dǎo)電梁接口端3制備出一塊長×寬×厚為120mm×12~16mm×28mm的導(dǎo)電銅極耳4。在導(dǎo)電梁2長度方向居中的位置焊接鋁芯板1，使之構(gòu)成一體，焊合后的芯板1和導(dǎo)電梁2經(jīng)現(xiàn)有技術(shù)進行表面去膜處理后，在其上生成一層厚度為100μm的錫過渡元素層5，再在該過渡元素層外，用成分為Ag＝1～1.5％，余量為Pb的Pb-Ag鉛合金6進行包覆，包覆層厚度為2.4mm，得到中心為鋁芯層1，表層為鉛合金層6，中間為過渡元素層5的濕法冶金用鋁-鉛極板，如圖1、圖2、圖3，其外形尺寸長×寬×厚為1030mm×640mm×6mm與傳統(tǒng)鉛陽極板完全一致(浸泡在電解槽中的反應(yīng)區(qū)域)。
實施例2采用厚度為0.4mm的工業(yè)鋁板拉成網(wǎng)絲7后，按照所需容量的鉛蓄電池板柵外形尺寸(長×寬)剪切下來并制備成帶邊框8和極耳9的完整板柵形狀，作為鋁芯，再將該鋁芯柵表面預(yù)處理后，在其上生成一層40μm的銻過渡合金層10，然后再在銻過渡合金層10的外表面包覆一層厚度為1mm的Pb-Sb-As-Se鉛合金層11，且保留板柵網(wǎng)孔不被鉛合金充填，如圖4、圖5、圖6。
權(quán)利要求
1.一種鋁-鉛層狀復(fù)合材料，其特征在于它由鋁芯，鉛或鉛合金外層，及中間的過渡元素層組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁-鉛層狀復(fù)合材料，其特征在于所述鋁芯為鋁板或鋁棒，或者為鋁網(wǎng)板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁-鉛層狀復(fù)合材料，其特征在于所述鋁芯板厚度為0.2～3mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁-鉛層狀復(fù)合材料，其特征在于所述鋁芯網(wǎng)板的網(wǎng)絲直徑為0.5～3mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁-鉛層狀復(fù)合材料，其特征在于所述鉛或鉛合金外層厚度為1～5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁-鉛層狀復(fù)合材料，其特征在于所述中間過渡元素層的厚度為5～1000μm，最佳為50～100μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁-鉛層狀復(fù)合材料，其特征在于所述中間過渡元素層為錫、鉍、鋅、鈣、鎂、銻、鈀、鐠、鉑、碲、鈦、鈾、钚、硒、硅、鎢中的任意一種單元素，或者為任意二種以上的復(fù)合元素。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋁－鉛層狀復(fù)合材料，屬濕法冶金用的陽極板和鉛蓄電池用板柵的層狀復(fù)合電極材料結(jié)構(gòu)設(shè)計。它由鋁芯，鉛或鉛合金外層，及中間的過渡元素層組成。從而構(gòu)成了內(nèi)部由鋁提高導(dǎo)電性能，減輕重量和增加機械強度，中間由過渡元素實現(xiàn)鋁與鉛的冶金結(jié)合，外層仍保持鉛合金的耐腐蝕性和電化學(xué)性能的新型層狀復(fù)合電極材料。該層狀組合設(shè)計不僅可以發(fā)揮鋁、鉛各自的優(yōu)勢，達到減少電極內(nèi)阻、增加強度、減輕重量，而且在使用功能上和電極外形結(jié)構(gòu)設(shè)計上完全可以滿足傳統(tǒng)電極的工藝要求，且各項性能均得到了顯著提升。
文檔編號B32B15/01GK101092708SQ200710065789
公開日2007年12月26日 申請日期2007年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月6日
發(fā)明者竺培顯, 孫勇 申請人:昆明理工大學(xué)