專利名稱：一種鉛酸蓄電池專用工業(yè)純鉛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)純鉛產(chǎn)品，具體為一種鉛酸蓄電池專用工業(yè)純鉛，由于其具有抗 液態(tài)氧化性能，可作為原材料專門用于制備鉛酸蓄電池板柵所需的各種鉛基合金。
背景技術(shù)：
近年來，我國現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟體系正在快速發(fā)展，其中汽車工業(yè)是帶動我國居民消 費升級中最重要的大件商品之一，目前產(chǎn)銷量已經(jīng)分別達到1000萬輛/年。車用鉛酸蓄電 池是汽車中主要零部件之一，它是擔(dān)負汽車的啟動、照明和點火的基本能源。隨著汽車工業(yè) 的迅速發(fā)展，車用鉛酸蓄電池的市場需求正在同步增大；除了汽車工業(yè)以外，由于電動自行 車在我國的快速普及，作為我國的一大特色，電動自行車用鉛酸蓄電池的需求也急劇增長； 另外，內(nèi)燃機蓄電池、摩托車蓄電池和電瓶車蓄電池等的市場需求也在快速增長；新能源工 業(yè)(如太陽能電池)也大量需要與之配套的鉛酸蓄電池。因此，近年來國內(nèi)對鉛酸蓄電池 需求很大，作為主要的原材料，我國用于制備鉛酸蓄電池的工業(yè)純鉛用量正在穩(wěn)步增長。目前，用于制備鉛酸蓄電池板柵的鉛合金主要有兩大類，即Pb-Sb系合金和微合 金化型的Pb-Ca系合金，根據(jù)不同的需要還可添加微量的As、Sn、Cu和Cd等元素。兩類 Pb基合金的熔點均與Pb的熔點327°C接近，在熔煉這些Pb合金時，熔煉溫度一般要超過 400°C。當(dāng)熔煉在大氣下進行時，由于高溫下空氣中的氧氣與液態(tài)Pb的劇烈反應(yīng)，在熔體表 面會形成大量氧化渣。這種表面氧化行為不但造成在熔池表面產(chǎn)生大量的氧化渣，導(dǎo)致生 產(chǎn)過程中的嚴重鉛耗；而且還引起合金元素的大量燒損，尤其是Pb-Ca系合金。這種由于表 面氧化引起的合金元素?zé)龘p和鉛耗，不但影響合金的實際成分，導(dǎo)致成分波動大，產(chǎn)品質(zhì)量 不穩(wěn)定，同時也提高了鉛酸蓄電池板柵的生產(chǎn)成本。因此，在實際工業(yè)生產(chǎn)中急需找到一種 方便和低成本的方法，解決在制備鉛酸蓄電池板柵的鉛合金熔煉過程中的液態(tài)金屬氧化問 題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的技術(shù)背景，本發(fā)明提供一種抗氧化的鉛酸蓄電池專用工業(yè)用鉛，用于 解決在制備鉛酸蓄電池板柵的鉛合金熔煉過程中的液態(tài)金屬氧化問題。它的化學(xué)成分經(jīng)過 專門設(shè)計和研究，主要作為原材料用于制備鉛酸蓄電池板柵所需的各種鉛基合金。發(fā)明的主要技術(shù)方案一種鉛酸蓄電池專用工業(yè)純鉛，通過在工業(yè)純鉛中添加微量的鋁，大幅度提高液 態(tài)鉛的抗氧化能力，達到減少合金冶煉過程中合金元素的氧化燒損和降低冶煉過程中鉛損 耗的目的。本發(fā)明所述的鉛酸蓄電池專用工業(yè)純鉛，按重量百分比計，其化學(xué)配方如下鋁0. 005-0. 04%;鉛及不可避免的雜質(zhì)元素 余量。其中，鋁元素的優(yōu)選范圍為0.007% -0.02%。
本發(fā)明提供的鉛酸蓄電池專用工業(yè)純鉛，可以選擇一種普通的冶煉方法，將微量 的鋁添加到熔融的工業(yè)純鉛中去，混合均勻后，鑄錠成為工業(yè)產(chǎn)品。本發(fā)明通過對Pb表面氧化行為的研究發(fā)現(xiàn)，Pb在空氣中加熱熔化時，最初生成 Pb20，然后逐漸轉(zhuǎn)為PbO ；Pb在空氣熔化后，溫度在330-450°C之間，PbO逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镻b203， 加熱至450-470°C還會轉(zhuǎn)變?yōu)镻b304，但含氧較多的氧化鉛在高溫下不穩(wěn)定，最后又分解成 為穩(wěn)定的PbO。從金屬氧化原理可以看出，由于液態(tài)表面Pb的氧化物不穩(wěn)定，工業(yè)純鉛表面 初生氧化膜形成后沒有保護熔體，防止熔體進一步氧化的作用。本發(fā)明提供的技術(shù)方案的科學(xué)原理是選擇在液態(tài)鉛中溶解度極低，且能形成保護性氧化膜的鋁作為微量元素，當(dāng)鉛處 于熔融狀態(tài)時，微量鋁能夠迅速地偏析于液態(tài)鉛的表面，使之在表面形成一層穩(wěn)定，致密而 連續(xù)的保護性氧化膜，隔離空氣中的氧氣，達到提高液態(tài)合金抗氧化能力的目的。根據(jù)上述基本原理，本發(fā)明提供的鉛酸蓄電池專用工業(yè)純鉛中，微量鋁濃度的選 擇原則是在保證熔體具有一定抗氧化性能時，其添加量取較低值。當(dāng)微量鋁添加過少時，它 們不能適當(dāng)?shù)脑诒砻娓患?，也不會具有形成保護性氧化膜，這時合金的抗氧化能力不足；反 之，當(dāng)微量鋁添加過多時，它們會對鉛合金的其它物理、化學(xué)性能(例如鉛酸蓄電池的自放 電性能等)造成一些不確定的影響。本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果如下1、本發(fā)明在普通工業(yè)純鉛中添加上述濃度范圍的微量鋁，除有效地改善液態(tài)鉛的 抗氧化能力以外，對工業(yè)純鉛的其它物理性能影響不大；同時，由微合金化所需增加的成本 也很低。2、本發(fā)明形成的產(chǎn)品鉛酸蓄電池專用工業(yè)純鉛主要作為工業(yè)原料，在配制各種鉛 酸蓄電池板柵合金時使用，可減少這些合金在工業(yè)冶煉中表面氧化和成渣量，達到降低合 金冶煉過程中由于氧化引起的合金元素?zé)龘p和鉛耗損失的目的，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量，并 降低了生產(chǎn)成本。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明進一步詳細說明，除特別說明之外，所述的含量指重量 百分比。實施例1 用工業(yè)純鉛為原料，添加0. 01% A1，制備成一種鉛酸蓄電池專用工業(yè)純鉛。取50g合金樣品置于一個直徑為25mm的石墨坩堝中，用一電阻加熱爐在空氣中將 樣品加熱熔化，并升溫至400°C保溫，用鋼制刮片輕輕刮去表面一層初生膜后，觀察新鮮金 屬熔體在空氣中的氧化情況，新鮮的液態(tài)金屬表面呈銀亮色。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，實施例1 合金液態(tài)表面在加熱溫度下可保持光亮的時間可達到30分鐘以上。作為對比，在同樣條件 下，僅需1分鐘工業(yè)純鉛表面就會迅速氧化變色，而失去金屬銀亮光澤(見對比例1)。因 此，該鉛酸蓄電池專用工業(yè)純鉛樣品的抗液態(tài)氧化能力良好。實施例2用工業(yè)純鉛為原料，添加0. 02% A1的微量元素。采用實施例1相同的方法進行試 驗，獲得了良好的發(fā)明效果。
實施例3采用工業(yè)純鉛為原料，添加0. 005% A1。采用實施例1相同的方法進行試驗獲得 了良好的發(fā)明效果。實施例4采用工業(yè)純鉛為原料，添加0. 04% A1。采用實施例1相同的方法進行試驗，獲得 了良好的發(fā)明效果。實施例5采用工業(yè)純鉛為原料，添加0. 03% A1。采用與實施例1相同的方法進行試驗，獲 得了良好的發(fā)明效果。對比例1對比樣品為工業(yè)純鉛，采用與實施例1相同的方法進行試驗，熔化后在400°C進行 保溫，刮去初生表面氧化膜后露出銀白色的液態(tài)表面，在空氣中氧的作用下，液態(tài)鉛表面氧 化過程很快，約7 8秒表面即出現(xiàn)淡黃色塊狀斑點，1分鐘后已覆蓋整個液態(tài)表面，說明液 態(tài)表面已經(jīng)生成一層可見的氧化膜，30min內(nèi)氧化膜變成銅黃色。這一對比試驗表明，在不 加微量鋁的情況下，工業(yè)純鉛液態(tài)抗氧化能力較低。對比例2對比樣品為工業(yè)純鉛添加0. 001%A1 (A1含量在本發(fā)明技術(shù)方案的范圍外)，采用 與實施例1相同的方法進行試驗，經(jīng)過約5分鐘左右的氧化，液態(tài)表面已經(jīng)生成一層可見的 氧化膜，這一對比試驗表明，在微量鋁添加不足的情況下，液態(tài)熔體抗氧化能力較低。
權(quán)利要求
一種鉛酸蓄電池專用工業(yè)純鉛，其特征在于，按重量百分比計，其化學(xué)配方如下鋁0.005％ 0.04％；鉛及不可避免的雜質(zhì)元素 余量。
2.按照權(quán)利要求1所述的鉛酸蓄電池專用工業(yè)純鉛，其特征在于，鋁元素的優(yōu)選范圍 為 0. 007% -0. 02%。
3.—種權(quán)利要求1所述的鉛酸蓄電池專用工業(yè)純鉛，用于制備鉛酸蓄電池板柵的合金 原料。
全文摘要
本發(fā)明涉及工業(yè)純鉛產(chǎn)品，具體為一種鉛酸蓄電池專用工業(yè)純鉛，由于其具有抗液態(tài)氧化性能，可作為原材料專門用于制備鉛酸蓄電池板柵所需的各種鉛基合金。本發(fā)明鉛酸蓄電池專用工業(yè)純鉛化學(xué)配方如下(重量百分比)鋁0.005％-0.04％，鉛及不可避免的雜質(zhì)元素余量。本發(fā)明鉛酸蓄電池專用工業(yè)純鉛產(chǎn)品主要應(yīng)用于制備鉛酸蓄電池板柵的合金原料，可減少這些合金在工業(yè)冶煉中表面氧化和成渣量，達到降低合金冶煉過程中由于氧化引起的鉛耗損失的目的。
文檔編號H01M4/68GK101901911SQ200910011729
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者冼愛平, 楊澤焱 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所