一種電池極板用鈣鋁鉛合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制作電池極板用的中間金屬，尤其涉及一種電池極板用鈣鋁鉛合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電池極板作為電池重要的組成部分，其綜合性能對(duì)電池的影響極大。目前國(guó)內(nèi)電池極板的生產(chǎn)制備大多數(shù)采用鉛鈣多元合金，且鉛鈣合金成分大同小異，配制工藝和配方也只是略有差異。但是配置鉛鈣合金在加入鈣和鋁時(shí)早期的方法是單獨(dú)的加入鈣和鋁來(lái)冶煉，近幾年來(lái)因工藝的改進(jìn)及產(chǎn)量的需求使用鈣鋁合金來(lái)作為中間合金添加，但是鈣鋁中間合金在制備、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、及使用過(guò)程中有諸多的缺點(diǎn)，比如:
[0003](I)鈣鋁合金在制備及儲(chǔ)存運(yùn)輸過(guò)程中極其容易氧化，導(dǎo)致在使用時(shí)出現(xiàn)鉛渣過(guò)多的問(wèn)題。造成一定的浪費(fèi)及影響鉛鈣合金的質(zhì)量。
[0004](2)鈣鋁合金在加入過(guò)程中容易出現(xiàn)鈣鋁收得率不穩(wěn)定的情況，目前常規(guī)方法是先根據(jù)鈣含量要求加入鈣鋁合金后在進(jìn)行補(bǔ)加鋁粒的工藝。鋁粒熔化溫度高，加鋁時(shí)需二次升溫。造成冶煉周期加長(zhǎng)，同時(shí)能源消耗加大。而且補(bǔ)鋁后容易造成不易熔渣粒，影響鉛鈣合金澆注板柵后的質(zhì)量，容易出現(xiàn)毛刺及斷筋。
[0005](3)鈣鋁合金的熔點(diǎn)為580 -650°C之間，目前最佳使用溫度為610°C以上。鉛鍋升溫成本高同時(shí)升溫耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。
[0006]對(duì)此，我們?yōu)榱私档豌U鍋的升溫溫度，減少升溫時(shí)間，減少生產(chǎn)成本，希望能找到一種更好的中間合金，能在較低的溫度下就能產(chǎn)生反應(yīng)。
[0007]《甘肅冶金》-2002年4期《鉛-鈣-鋁合金的研制及推廣應(yīng)用》一文中公開(kāi)了一種Pb-Ca- Al三元合金的研制過(guò)程，并推廣應(yīng)用到鋅電解中，與傳統(tǒng)工藝相比在節(jié)省用銀、提高電流效率方面具有明顯經(jīng)濟(jì)效益。但是這樣的三元合金是作為最終極板成品而設(shè)計(jì)的，其特點(diǎn)在于含鉛量非常高，通常在90%以上，而含鈣量不足I %。隨著技術(shù)的進(jìn)步，這種合金制成的極板也基本被淘汰掉了。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0008]本發(fā)明專利的目的就是彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了新型的制作電池極板用的較短工序生產(chǎn)出鈣利用率較高、化學(xué)成分穩(wěn)定的鈣鋁鉛中間合金替代現(xiàn)有技術(shù)中的鈣鋁合金。采用該合金制成的電池極板潔凈度高、電學(xué)性能強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、強(qiáng)度更高、性能更加穩(wěn)定。而且冶煉成本大幅降低。
[0009]為達(dá)到所述目的，本發(fā)明一種電池極板用鈣鋁鉛合金，作為制造電池極板的中間合金，由鈣、鋁、鉛三種原料合成，其中各原料的質(zhì)量百分比為:
[0010]1?:60% - 85% ；
[0011]鋁:10%- 35% ；
[0012]鉛:3%-12%。
[0013]優(yōu)選的，所述三種原料均為固體，且原料的純度均高于97%。
[0014]優(yōu)選的，所述鈣使用電解鈣、高純鈣、還原鈣，其形態(tài)為鈣塊、鈣肩、鈣粉或鈣粒。固體鈣的來(lái)源非常廣泛。通常選擇以鈣塊的形式加入，在使用鈣塊的情況下，其加入溫度可以稍高些。相較于鈣肩、鈣粒，采用鈣塊具有這樣的優(yōu)勢(shì):不需要鐘罩，可直接加入，操作方便簡(jiǎn)單，鈣利用率穩(wěn)定。
[0015]進(jìn)一步的，本發(fā)明還包括一種電池極板用鈣鋁鉛合金的制備方法，包括以下步驟:
[0016]步驟1:選料，選擇符合純度要求的原料；
[0017]步驟2:配料:將原料按比例配比；
[0018]步驟3:裝料:將配好的原料裝入反應(yīng)器皿；
[0019]步驟4:熔化:在持續(xù)惰性氣體氣氛保護(hù)下，將純鋁錠、純鈣塊放到感應(yīng)爐中混合熔化并攪拌，冶煉溫度控制在900°C - 1000°C，全部熔化后，再將鉛錠加入感應(yīng)爐中混合熔化并攪拌，冶煉溫度控制在950°C - 1050°C，攪拌5min -1Omin直至合金全部熔化。這個(gè)過(guò)程中溫度過(guò)高，會(huì)造成合金元素?fù)p耗增加；溫度過(guò)低，則合金中元素不能有效合金化。另外，攪拌時(shí)間也要適當(dāng)控制，攪拌的時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，以所加入的金屬完全合金化為宜。若時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使其中的鋁、鈣過(guò)度損耗。攪拌時(shí)間過(guò)短則合金容易產(chǎn)生偏析，合金成分不均一。
[0020]步驟5:饒鑄:將熔化后的成品澆鑄成鈣鋁鉛中間合金；
[0021]步驟6:檢驗(yàn)測(cè)量:檢測(cè)成品質(zhì)量是否符合要求；
[0022]步驟7:將符合要求的產(chǎn)品入庫(kù)保存。
[0023]優(yōu)選的，所述步驟4和步驟5之間還包括逆攪拌步驟:物料加完后按和之前攪拌方向相反的方向繼續(xù)攪拌3 - 5分鐘。這樣能獲得所需的鈣鋁鉛中間合金成分更為穩(wěn)定的。
[0024]優(yōu)選的，所述步驟4中惰性氣體采用氬氣。
[0025]優(yōu)選的，所述步驟6中檢測(cè)要求其他雜質(zhì)元素總量小于3%。即使三項(xiàng)主要成分的配比比例符合要求，如果雜質(zhì)元素過(guò)多，該產(chǎn)品依然屬于不合格產(chǎn)品。
[0026]本發(fā)明該合金的主要特點(diǎn)為:
[0027](I)合金中加入鋁可以降低氧含量、使夾雜物改性和去除效率高，采用稀土、鋁、鈣多元素復(fù)合脫氧除雜，最終更能顯著提高電池極板的電學(xué)性能；
[0028](2)本發(fā)明的工藝流程短，能獲得穩(wěn)定的鈣鋁利用率以及穩(wěn)定的化學(xué)成分與較好外觀質(zhì)量的I丐招鉛中間合金；
[0029](3)本發(fā)明采取直接恪合I丐、招、鉛合金的工藝，能改善合金的穩(wěn)定性，能提高電池極板的綜合性能；
[0030](4)在本發(fā)明中，金屬鋁的加入同時(shí)也是作為保護(hù)劑，它可用于保護(hù)所加入的鈣不至于在熔煉過(guò)程被大量氧化而影響最終產(chǎn)品的品質(zhì)；
[0031](5)合金熔煉過(guò)程中加入方法簡(jiǎn)單、方便，最終的鈣鋁鉛中間合金不易粉化，保存時(shí)間長(zhǎng)。
[0032]本發(fā)明用鈣鋁鉛中間合金來(lái)取代鈣鋁中間合金生產(chǎn)電池極板，具有如下優(yōu)勢(shì):
[0033](I)鈣鋁鉛合金中鋁和鉛保護(hù)了鈣，從而降低了鈣的損失，鈣的燒損可降低到5%以下；同時(shí)在儲(chǔ)存、運(yùn)輸過(guò)程中不易產(chǎn)生氧化，同時(shí)較鈣鋁合金更加穩(wěn)定，不易碰撞著火，增加了存運(yùn)的安全性。
[0034](2)合金中鈣鋁鉛三元素均勻融合，在加入后能均勻迅速的熔化并使鉛鈣合金的鈣鋁含量均勻，極少出現(xiàn)鉛渣及鋁不易熔顆粒，能明顯提高鉛鈣合金的沖擊韌性、強(qiáng)度、淬透性，同時(shí)也能提高鉛鈣合金的析氫析氧過(guò)電位；
[0035](3)較高的鈣含量和一定含量的鋁及鉛混合中間合金強(qiáng)化了夾雜物變性和去除效果;
[0036](4)使用鈣鋁鉛中間合金，沒(méi)有降溫過(guò)程，同時(shí)使用溫度降低30 - 60°C，能更快更充分的溶解，從而縮短了生產(chǎn)時(shí)間，降低了升溫成本，提高了勞動(dòng)效率。一噸鉛液加熱成本在10