專利名稱：板柵合金及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明型涉及一種用于制造蓄電池板柵的材料及制備方法，屬蓄電池技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
板柵是鉛酸蓄電池最關(guān)鍵的非活性部件。它在蓄電池中有兩大功能，一是支撐正負(fù)活性物質(zhì)，二是在放電和充電期間充當(dāng)集流體，這就要求制作板柵的合金必須具有優(yōu)良的性能。多年來(lái)，鉛銻合金一直被用作蓄電池板柵合金，這種合金機(jī)械強(qiáng)度高，鑄造性能優(yōu)良。隨著免維護(hù)汽車電池和閥控鉛酸電池的出現(xiàn)，鉛鈣合金以耐腐蝕和析氫過(guò)電位高的良好性能而開(kāi)始被用于板柵合金，并且所占比重越來(lái)越大。鉛鈣雙元合金的機(jī)械性能比鉛銻合金小的多，鉛鈣合金用于汽車蓄電池的正板柵。由于加強(qiáng)劑Pb3Ca通過(guò)一系列的細(xì)胞沉淀反應(yīng)快速?gòu)娜垠w中沉淀出來(lái)，因此這種合金硬化速度非?？?。這些反應(yīng)使得這種合金不適合用于正板柵，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)的晶粒邊界會(huì)加速腐蝕和應(yīng)力下的蠕變，因此板柵易長(zhǎng)大并且因無(wú)足夠活性元素而易鈍化，使得應(yīng)用鉛鈣合金板柵的電池深循環(huán)壽命短，易于出現(xiàn)早期容量衰減現(xiàn)象。為克服這一缺點(diǎn)，通常合金中同時(shí)添加高含量的錫，這種合金在閥控密封鉛酸蓄電池和汽車用免維護(hù)鉛酸蓄電池上得到了廣泛的應(yīng)用。向鉛鈣合金中加入錫可稍微增加第二相顆粒的體積比例，鈣、錫以(PbSn)3Ca或Sn3Ca沉淀的形式分布在鉛基體中，由于其比Pb3Ca的穩(wěn)定性高，從而使鉛合金得到加強(qiáng)。合金的腐蝕速度隨錫含量的增加而減小，但錫含量高時(shí)會(huì)增加合金晶粒尺寸并且多余的錫會(huì)離析到晶粒邊界，使合金受到嚴(yán)重的晶間腐蝕。而現(xiàn)如今隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車上的電器功率需求越來(lái)越大，這就要求汽車電池的輸出功率不斷提高。而電池功率的提高，在空間容積有限的條件下必然要應(yīng)用薄極板結(jié)構(gòu)，這種板柵在外部高溫環(huán)境和連續(xù)充電條件下將加劇腐蝕，無(wú)法滿足汽車工業(yè)對(duì)汽車配件之一的蓄電池日益增長(zhǎng)的壽命要求。因此有必要研究一種新型耐腐蝕合金取而代之。
許多研究機(jī)構(gòu)包括ALABC(先進(jìn)鉛酸蓄電池聯(lián)盟)對(duì)板柵合金進(jìn)行不斷的研究。例如在鉛鈣或鉛銻合金的基礎(chǔ)上對(duì)成分含量的調(diào)整及加入鎘、鉍、稀土合金等其它元素，或研究新的鉛合金系列如鉛鍶、鉛稀土系列合金，以及其它纖維增強(qiáng)鉛、塑料電鍍、銅拉網(wǎng)電鍍鉛等板柵材料。據(jù)報(bào)道有些性能非常優(yōu)越。但都因制造困難或其它工藝問(wèn)題或成本原因而未能獲得應(yīng)用。
基于上述原因，尋求性能更好的板柵合金一直是該領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員研究的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于克服上述已有技術(shù)之缺陷而提供一種能提高合金硬度、抗蠕變能力及耐腐蝕性，并能細(xì)化合金晶粒的蓄電池板柵。
本發(fā)明所稱問(wèn)題是由以下技術(shù)方案解決的一種蓄電池板柵合金，其組成按重量單位百分比為鈣 0.02～0.2，鋁 0.01～0.05，錫 0.1～2，銀 0.001～0.05，鉛 余量。
上述蓄電池板柵合金的制造方法，它包括如下步驟按照上述重量百分比稱取原料鈣 0.02～0.2，鋁 0.01～0.05，錫 0.1～0.2，銀 0.001～0.05，鉛 余量；配制時(shí)，首先在合金鍋中加入70％配方量的鉛，然后加熱升溫至600～750℃，加入配方量的銀和鋁，攪拌，然后再將金屬鈣放入一帶孔容器中置于鉛液底部，攪拌，爾后加入余量鉛，繼續(xù)攪拌，再加入錫，攪拌均勻后即成板柵合金。
按照本發(fā)明所得合金去制造板柵，其性能大大高于普通鉛銻合金或鉛鈣合金，用該合金正極板柵組裝的蓄電池，完全滿足VW75073標(biāo)準(zhǔn)的要求。VW75 073標(biāo)準(zhǔn)中的試驗(yàn)規(guī)程模擬汽車運(yùn)行過(guò)程中蓄電池的環(huán)境狀態(tài)，對(duì)板柵合金的耐腐蝕性能要求極高，普通鉛鈣錫鋁板柵合金在不增加板柵厚度的情況下是無(wú)法滿足其要求的。
其試驗(yàn)規(guī)程如下a)蓄電池各電池單格內(nèi)的電解液液面，下沉到離極板上緣1cm處。
b)用14.4V和Imax＝6A給置于(60±3)℃水浴中的蓄電池充電2周。水浴時(shí)的水位高度要位于酸液最高標(biāo)記與最低標(biāo)記之間。
c)用3A放電使蓄電池放電至12.5V。
d)讓蓄電池在(60±3)℃的水浴中放3周。
e)用14.4V和Imax＝6A給置于(60±3)℃的水浴中的蓄電池充電3周。
f)讓蓄電池冷卻，小心地打開(kāi)蓄電池。爆炸危險(xiǎn)！g)蓄電池的打開(kāi)檢驗(yàn)對(duì)正極的腐蝕和增長(zhǎng)作評(píng)定。如有過(guò)分損壞，則要判斷為不合格。
本發(fā)明中的各添加成分在合金中起如下作用鋁在該合金中通過(guò)形成一層薄的氧化鋁表皮，防止氧進(jìn)入熔化合金表面，從而保護(hù)鈣和錫以避免其損失和含量變動(dòng)。鋁的加入極大地降低了鑄造板柵中懸浮的氧化鈣量，并由于鈣利用率更高而提高機(jī)械性能。鑄造物中氧化鈣減少，減少了正板柵晶界穿透腐蝕的速度。銀在合金中大量偏析在合金晶界和子晶界上，偏析的顆粒含有鋁、銀和AgxSnx金屬間化合物顆粒，同時(shí)銀對(duì)于延遲不連續(xù)沉淀反應(yīng)及鈣沉淀物的過(guò)硬化有著重要影響，銀提高了合金的機(jī)械性能和腐蝕強(qiáng)度，防止正板柵在高溫下增長(zhǎng)。正因?yàn)檫@些元素的作用，經(jīng)上述試驗(yàn)后正極板柵外觀完整、無(wú)明顯長(zhǎng)大變形，強(qiáng)度很高。同時(shí)，該合金工藝性好，成本適中，性價(jià)比高，極適宜在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式
下面提供幾個(gè)具體實(shí)施例實(shí)施例1 實(shí)施例2實(shí)施例3鈣 0.02 0.2 0.1鋁 0.03 0.05 0.01錫 0.1 1.2 2銀 0.05 0.0250.001鉛 余量 余量 余量合金配制工藝首先在合金鍋中加入70％配方量的鉛，然后加熱升溫至680℃，撈出浮渣加入配方量的銀和鋁，攪拌10分鐘，然后再將金屬鈣放入一帶孔的小容器中置于鉛液底部并不斷攪動(dòng)直至液面無(wú)氣泡冒出取出容器，加入剩余的鉛并開(kāi)始攪拌，攪拌5分鐘后加入配方量的錫，再攪拌10分鐘，取樣化驗(yàn)，合格后澆鑄成規(guī)定大小的合金錠。
權(quán)利要求
1.一種蓄電池板柵合金，其特征在于合金組成按重量單位百分比計(jì)為鈣 0.02～0.2，鋁 0.01～0.05，錫 0.1～2，銀 0.001～0.05，鉛 余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池板柵合金的制造方法，其特征在于它按如下工序進(jìn)行按照下述重量百分比稱取原料鈣0.02～0.2，鋁0.01～0.05，錫0.1～2，銀0.001～0.05，鉛余量；配制時(shí)，首先在合金鍋中加入70％配方量的鉛，然后加熱升溫至600～750℃，加入配方量的銀和鋁，攪拌，然后再將金屬鈣放入一帶孔容器中置于鉛液底部，攪拌，爾后加入余量鉛，繼續(xù)攪拌，再加入錫，攪拌均勻后即成板柵合金。
全文摘要
一種蓄電池板柵合金，屬蓄電池技術(shù)領(lǐng)域，用于解決板柵的硬度、抗蠕變能力及耐腐蝕性問(wèn)題。其組成按重量單位百分比計(jì)為鈣0.02～0.2，鋁0.01～0.05，錫0.1～2，銀0.001～0.05，鉛余量。按照本發(fā)明所得合金去制造板柵，其性能大大高于普通鉛銻合金或鉛鈣合金，用該合金正極板柵組裝的蓄電池，完全滿足VW75 073標(biāo)準(zhǔn)的要求。板柵外觀完整、無(wú)明顯長(zhǎng)大變形，強(qiáng)度高。同時(shí)，該合金工藝性好，成本適中，性價(jià)比高，極適宜在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C22C11/00GK1710128SQ20051001255
公開(kāi)日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2005年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月31日
發(fā)明者李海英, 曹貴發(fā), 魏立平, 鄧全忠, 張惠明 申請(qǐng)人:風(fēng)帆股份有限公司