負(fù)極材料鎂合金的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電池用負(fù)極材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種負(fù)極材料鎂合金的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]負(fù)極材料鎂合金是以鎂為基加入汞、鎵、鈰、鋅、鉛、錳、鋁等元素經(jīng)過(guò)熔煉形成的一種電池用負(fù)極材料，具有激活快、析氫量適中且平穩(wěn)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于Mg-CuCl、Mg-AgCl等電池中。
[0003]目前公知的負(fù)極材料鎂合金的制備方法包括熔劑保護(hù)法和氣體保護(hù)法。熔劑保護(hù)法一般采用市場(chǎng)銷(xiāo)售的2號(hào)鎂合金熔劑作為熔煉鎂合金時(shí)的保護(hù)劑。熔劑保護(hù)法的熔煉鎂合金的過(guò)程是:熔化爐升溫，加入鎂錠總量的1/3左右，待鎂錠熔化后加入少量熔劑覆蓋，將剩余鎂錠逐次壓入鎂液中熔化；當(dāng)全部鎂塊熔化后，測(cè)量熔體溫度，控制在720°C ± 10°C;將預(yù)熱過(guò)的Mg-Hg中間合金錠用漏瓢盛著，慢慢加入熔體中，并輕微攪動(dòng)，使之完全熔化；溫度升到720°C ±10°C時(shí)，將金屬Ga置入漏瓢中，加入熔體；攪拌熔體使合金成分均勻；將熔體升溫到740°C?750°C時(shí)，用漏瓢加Ce，并輕微移動(dòng)漏瓢，使之完全熔化；靜止以使熔劑和夾渣下沉。整個(gè)過(guò)程中密切觀(guān)察熔體情況，如有個(gè)別地方出現(xiàn)燃燒點(diǎn)，立即用熔劑覆蓋。
[0004]氣體保護(hù)法是在熔煉鎂合金的鎂合金熔煉爐中充入惰性氣體作為保護(hù)氣體，使熔煉鎂合金過(guò)程中的熔體表面覆蓋一層惰性氣體用來(lái)隔離空氣。保護(hù)氣體主要有sf6、SO2,CO2, Ar等。成熟的氣體保護(hù)法是SF6和干燥的空氣、CO2按一定比例混合作為保護(hù)氣體，鎂合金熔煉煉爐內(nèi)的鎂合金熔體表面生成含有MgF2的致密氧化膜，阻止鎂合金熔體的進(jìn)一步氧化。
[0005]然而，無(wú)論是熔劑保護(hù)法還是氣體保護(hù)法，由于熔煉過(guò)程中鎂合金熔體與空氣均不可能完全隔絕，熔煉后的鎂合金鑄錠中不僅存在氧化夾雜，而且鎂合金鑄錠中低熔點(diǎn)的合金元素還存在燒損現(xiàn)象，批次間的鎂合金鑄錠一致性存在偏差，合格率低。特別是氣體保護(hù)法中SF6的溫室效應(yīng)大約是CO2的23900倍，氣體排放造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。
[0006]經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，專(zhuān)利號(hào)為201110461789.7、公開(kāi)號(hào)為CN102517468A、名稱(chēng)為:鎂及鎂合金熔煉保護(hù)氣體及保護(hù)方法的發(fā)明專(zhuān)利，其說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)了保護(hù)氣體的成分由工業(yè)純度的SO2氣體體積含量1-4%和工業(yè)純度的CO2氣體體積含量96-99%混合組成。該方法是在鎂合金熔煉前，將硫鐵礦放入鎂合金熔煉爐與熔煉坩堝之間的間隙處，對(duì)鎂合金熔體進(jìn)行熔煉保護(hù)，鎂合金熔煉時(shí)起到了防止氧化燃燒的作用。該方法具有高效、環(huán)保，成本低，簡(jiǎn)單易行等優(yōu)點(diǎn)，可解決當(dāng)前國(guó)際鎂工業(yè)界使用SF6氣體帶來(lái)的高溫效應(yīng)問(wèn)題和SO2氣體帶來(lái)的運(yùn)輸儲(chǔ)存困難、成本較高的問(wèn)題。但其不足之處在于:鎂合金熔體有氧化夾雜，保護(hù)效果欠佳，另外熔煉過(guò)程中產(chǎn)生的SO2氣體破化大氣環(huán)境，形成酸雨。
[0007]經(jīng)檢索還發(fā)現(xiàn)，專(zhuān)利號(hào)為200510123309.0、公開(kāi)號(hào)為CN1966747、名稱(chēng)為:鎂合金熔煉方法的發(fā)明專(zhuān)利，其說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)了將預(yù)熱爐、熔化爐、合金化爐和靜置保溫爐分別升溫，且都分別通入保護(hù)氣體；在預(yù)熱爐中，將純鎂錠預(yù)熱到120?600°C;分若干批將預(yù)熱鎂錠加入到熔化爐中熔化，并將溫度控制在660?780°C ;將鎂熔液輸送到合金化爐中，將其溫度控制在660?780V ;采用熔化爐將其它合金元素金屬熔化，再進(jìn)行精煉，精煉后將熔液溫度維持在720?730°C ;將其它合金元素金屬熔液輸送到合金化爐中與鎂熔液混合，進(jìn)行吹氬氣精煉；將鎂合金熔液轉(zhuǎn)移到靜置保溫爐中，將熔液溫度維持在680?860°C ;將鎂合金熔液澆注成鑄錠；或者進(jìn)行連續(xù)或半連續(xù)鑄造。該方法可以防止金屬氧化和燒損失，減少鎂合金夾雜物多、提高鎂合金質(zhì)量和性能。但其不足之處在于:工藝復(fù)雜，成本較高，多批次的產(chǎn)品一致性難以保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種無(wú)氧化夾雜、無(wú)熔劑夾雜、合金成分控制穩(wěn)定、產(chǎn)品批次一致性好、環(huán)境污染小、成本低、適于大規(guī)模生產(chǎn)的負(fù)極材料鎂合金的制備方法。
[0009]本發(fā)明包括如下技術(shù)方案:
[0010]負(fù)極材料鎂合金的制備方法，其特點(diǎn)是:包括以下制備步驟:
[0011]步驟1:在一純鎂錠坯上鉆一盲孔；將含純鎂的合金元素裝入盲孔；
[0012]步驟2:用密封塞4將步驟I裝有合金元素的盲孔密封后，將純鎂錠坯置入中空包套，在中空包套內(nèi)充入一個(gè)大氣壓的氬氣后，用中空包套蓋與中空包套密封焊接；
[0013]步驟3:將步驟2密封焊接后的中空包套置于坩堝中，對(duì)坩堝加熱至720°C?740°C時(shí)停止加熱，保溫0.5-5小時(shí)，取出中空包套在地上反復(fù)滾動(dòng)3-10分鐘，再將坩堝升溫到720°C?740°C，保溫0.1-2小時(shí)，再取出中空包套在地上反復(fù)滾動(dòng)3_10分鐘后，對(duì)中空包套冷卻；
[0014]步驟4:去掉步驟3冷卻后的中空包套,取出鎂合金錠還；
[0015]步驟5:對(duì)步驟4的鎂合金錠開(kāi)坯，得到鎂合金，再將鎂合金軋制成薄板，完成本發(fā)明負(fù)極材料鎂合金的制作過(guò)程。
[0016]本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施:
[0017]所述合金元素的質(zhì)量百分比含量配比為0.8-2.0%汞、0.6-2.2%鎵、0.02-0.1%
鈰，其余為純鎂。
[0018]所述中空包套為中空不銹鋼桶。
[0019]所述密封塞為鎂塞。
[0020]所述步驟3中的中空包套再次滾動(dòng)后，將中空包套倒立，以Icm/秒的速度放入常溫自來(lái)水的水箱中冷卻I小時(shí)。
[0021]所述步驟4中去掉冷卻后的中空包套的方法為用車(chē)床車(chē)掉中空包套。
[0022]所述步驟5鎂合金錠開(kāi)坯過(guò)程為:將步驟4完成的鎂合金錠坯置入均勻化熱處理爐中，350-450 V恒溫下進(jìn)行10-30小時(shí)的均勻化熱處理，取出鎂合金錠坯自然冷卻至室溫；再將鎂合金錠坯置入臥室擠壓機(jī)，200-500°C恒溫下對(duì)鎂合金錠坯進(jìn)行2-20小時(shí)熱擠壓開(kāi)坯，得到鎂合金。
[0023]所述步驟5中薄板的軋制過(guò)程為:用四輥軋機(jī)將開(kāi)坯得到的鎂合金溫軋成
0.1-1mm厚的薄板。
[0024]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0025]1、本發(fā)明由于采用了中空包套密封熔煉鎂合金材料，熔煉過(guò)程中無(wú)需熔劑、六氟化硫氣體等的使用，既保證了熔體不與空氣接觸，避免了熔煉材料的氧化夾雜、熔劑夾雜和合金元素的燒損，穩(wěn)定控制了鎂合金的合金成分，提高了產(chǎn)品批次一致性，又實(shí)現(xiàn)了溫室效應(yīng)氣體排放很小，大幅較少了環(huán)境污染。
[0026]2、本發(fā)明熔煉方法簡(jiǎn)單，熔煉過(guò)程時(shí)間短，減小了耗電量，降低了生產(chǎn)成本，該方法可廣泛用于熔煉加工含有低熔點(diǎn)易氧化燒損的合金材料，如鋁磷合金、鋁鋰合金、鎂鋰合
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【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是本發(fā)明制備負(fù)極材料鎂合金用裝置；
[0028]圖2是圖1密封中空包套的立體示意圖；
[0029]圖3是本發(fā)明制備的負(fù)極材料鎂合金示意圖；
[0030]圖4 (a)是本發(fā)明實(shí)施例熔煉的負(fù)極材料鎂合金的鎂元素成分分布圖；
[0031]圖4(b)是本發(fā)明