專利名稱：免維護(hù)密閉鉛酸蓄電池超低銻板柵合金材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉛基合金材料，特別是用于免維護(hù)密閉鉛酸蓄電池的超低銻板柵合金材料。
鉛酸蓄電池中所使用的鉛基含銻板柵合金，其銻含量一般高于6%。這種合金的機(jī)械強(qiáng)度較高，而且由于Sb的含量較高，使得合金的耐腐蝕性差，析氫量高，因而無法在密閉蓄電池中使用，近年來，國內(nèi)外在此項(xiàng)研究中，采用含銻量為1.8～4%的低銻合金，然而隨著Sb含量的降低，合金的實(shí)際凝固范圍變寬，形成很寬的雙相區(qū)，合金表現(xiàn)出流動性的急劇下降，甚至在凝固過程中產(chǎn)生微觀裂紋，造成合金機(jī)械強(qiáng)度下降。為此，人們加入以As為主的變晶劑，生產(chǎn)Pb-Sb-Aa合金，而As及其氧化物是劇毒物質(zhì)，受到環(huán)境保護(hù)的嚴(yán)格限制，同時As的加入又嚴(yán)重地影響了合金的韌性，使材料的工藝性下降。
本發(fā)明的目的即為提供一種Sb含量低，強(qiáng)化基體元素不含有毒物質(zhì)的超低銻板柵合金材料方案，以滿足免維護(hù)密閉鉛酸蓄電池對板柵材料的要求。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的。
免維護(hù)密閉酸蓄電池超低銻板柵合金材料由Pb，Sb和強(qiáng)化基體元素組成。其中(a)Sb含量為0.3～0.75%(b)強(qiáng)化基體元素為K，Na，Li，Sa，S，Ag，C1或Al中的至少一種，K，Na，Ll的含量分別為0.05～2%;Sn，S，Ag，Cu，Al的含量分別為0.01～0.9%。
(c)其余為Pb。
該合金材料板柵可以通過下述方法制得將Pb和Sb入坩鍋內(nèi)，用電爐加熱至480～500℃，形成合金溶液，然后再將由Na.Ca.Sn.K.Ll.S.Ag或Al組成的復(fù)合強(qiáng)化劑加入，進(jìn)行配制，并保溫11分鐘，然后將合金溶液澆入石墨模具制成板柵，再經(jīng)過3-5天的化成時間，即可用來組裝蓄電池。
本發(fā)明中的復(fù)合強(qiáng)化劑是以變晶，強(qiáng)化，增加流動性為一體的三元金屬化合物，當(dāng)溶于0.3～0.75%的Pb-Sb合金溶液時，復(fù)合強(qiáng)化劑與Pb，Sb是一個重結(jié)合過程。微量的變質(zhì)元素Cu，S或Ag與Pb可形成難溶化物析出，在溶液中形成大量的固相質(zhì)點(diǎn)作為異形核核心，所選擇的變質(zhì)元素Cu，S，Ag與Pb同屬一種晶格類型，并且匹配度、變質(zhì)效果好，從而賦予合金以良好的韌性，使合金組織致密細(xì)化，提高了抗腐蝕力;復(fù)合強(qiáng)化劑中強(qiáng)化元素Li，K或Na可與鉛基體存在著一定的固溶度，部分元素進(jìn)入鉛晶格，形成固溶體，固溶原子大于Pb的八面體間隙而產(chǎn)生畸變，造成材料的強(qiáng)化。
強(qiáng)化相元素的選擇是根據(jù)應(yīng)變能力與固溶體穩(wěn)定性的關(guān)系，較小原子半徑的元素進(jìn)入鉛基體，才能進(jìn)行較穩(wěn)定的固溶體，在合金冷卻時部分溶質(zhì)元素析出，使金屬化合物點(diǎn)分布于鉛基體，所形成的PbA3型化合物的硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于純Pb，晶界析出物是影響晶界移遷的主要因素，加入錫可以影響鉛的晶界移動速度，隨著錫在鉛中的含量增加，晶界移動速度隨之降低，從而晶界的釘扎使材料的強(qiáng)度明顯提高。由于銻的含量很小，也使得合金具有較高的析氫過電位。另外經(jīng)過X射線光電子譜分析證明，合金的腐蝕產(chǎn)物為活性物質(zhì)接觸良好的PbO2腐蝕膜，而不含PbSO4。
本發(fā)明所提供的免維護(hù)密閉鉛酸蓄電池超低銻板柵合金，具有良好的機(jī)械性能，耐腐蝕性，鑄造工藝性以很少的析氫量等優(yōu)良的電化學(xué)性能。用其組裝成12VAh的密閉電池經(jīng)實(shí)測證明，它的容量達(dá)107.3;高速放電達(dá)31小時，密封反應(yīng)效率達(dá)99.3%;深循環(huán)壽命高達(dá)420次。
本發(fā)明的合金材料可以有多種實(shí)施方案，如下表所列
采用上述實(shí)施例中的合金經(jīng)熔化澆鑄完成的正、負(fù)極柵板，可以組裝從4V8Ah至12V40Ah的系列密閉免維護(hù)蓄電池，其技術(shù)指標(biāo)均可達(dá)到容量98～106;高速放電28～31小時;密閉反映效率93～99%;壽命360～405小時。
權(quán)利要求
1.一種免維護(hù)密閉鉛酸蓄電池超低銻板柵合金材料，其特征在于合金材料由Pb，Sb和強(qiáng)化基體元素組成，其中(a)Sb含量為0.3～0.75%；(b)強(qiáng)化基體元素為K，Na，Li，Sn，S，Ag，Cu或Al中的至少一種K，Na，Li的含量分別為0.05～2%；Sn，S，Ag，Cu，Al的含量分別為0.01～0.9%；(c)其余為Pb。
2.按照權(quán)利要求1所述的合金材料，其合金材料組成的特征在于Pb-0.4%Sb-0.08Ll-0.02%S。
3.按照權(quán)利要求1所述的合金材料，其合金材料組成的特征在于Pb-0.6%Sb-0.04%K-0.05%Na-0.2%Sa。
4.按照權(quán)利要求1所述的合金材料，其合金材料組成的特征在于Pb-0.4%Sb-0.1%Na-0.05%Cu。
5.按照權(quán)利要求1所述的合金材料，其合金材料組成的特征在于Pb-0.75%Sb-0.02%Ag-0.05%Na。
全文摘要
本發(fā)明是一種免維護(hù)密閉鉛酸蓄電池超低銻板柵合金材料。該合金材料由Pb-0.3～0.75％Sb和強(qiáng)化基體元素組成，其強(qiáng)化基體元素可以是K，Na，Li，Sn，S，Ag，Cu，Al中的至少一種，其中K，Na，Li的含量分別為0.05～2％，Sn，S，Ag，Cu，Al含量分別為0.01～0.9％。該合金材料具有良好的機(jī)械性能、耐腐蝕性、鑄造工藝性和優(yōu)良的電化學(xué)性能。用其可以組裝4V8Ah至12V40Ah的系列蓄電池，電池的各項(xiàng)性能指標(biāo)均超過標(biāo)準(zhǔn)要求。
文檔編號H01M4/68GK1074949SQ9210058
公開日1993年8月4日 申請日期1992年1月31日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月31日
發(fā)明者陳嘉騫, 陳軍 申請人:山東省文登市密閉蓄電池廠