CN104197708A - 一种储氢合金熔炼用真空-高压熔炼炉及a2b7储氢合金制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种储氢合金熔炼用真空-高压熔炼炉及A2B7储氢合金制备方法。储氢合金熔炼用真空-高压熔炼炉由炉体和炉盖组成真空高压室,真空高压室内设熔炼装置、水冷模和二次加料漏斗,熔炼装置依次连接进电装置和电源***;水冷模入口与熔炼装置出口对应;手柄Ⅱ通过连杆Ⅱ带动二次加料漏斗翻转,二次加料漏斗的出料端与熔炼装置的入口端对应,二次加料漏斗与二次加料仓连通;测温装置用于测定钢液的温度;炉体通过真空管路与真空泵Ⅰ连接;在炉体和真空泵Ⅰ之间依次设有真空压力表、自动充气阀、手动充气阀、手动放气阀和气动蝶阀。通过本发明制备的A2B7储氢合金,镁在合金锭中各部位成分分布均匀。
Description
技术领域
本发明主要涉及一种储氢合金熔炼用真空-高压熔炼炉及引用其实现A2B7储氢合金的制备方法。
背景技术
储氢合金是绿色环保功能材料,主要应用于二次电池镍氢电池。镍氢电池的环保优势,使得镍氢电池正逐步取代铅酸蓄电池和镍镉电池。镍氢电池在20世纪90年代初开始商业化,从最初的移动电话和个人电脑、电动玩具、数码相机到如今的电动汽车和移动电站。由于镍氢电池正在向大容量、高功率方向发展,所以镍氢电池将广泛应用于电动工具、电站储能、混合动力车和纯电动车。
储氢材料作为镍氢二次电池的负极材料,对镍氢电池性能起到决定性作用。常用的储氢材料为AB5型,A侧为La、Ce、Pr、Nd,B侧为Ni、Co、Mn、Al,目前AB5型储氢合金电化学容量一般可以做到320mAh/g,已经接近其理论容量,克容量无法提高。为了提高储氢合金的电化学容量,发明了A2B7型储氢合金,其特点是储氢合金中加入Mg的成份,由于Mg金属的熔点低(650℃)、沸点低(1170℃),在熔炼A2B7型储氢合金时Mg大量挥发,Mg含量很难控制,造成每炉之间甚至同一炉的合金成分偏差很大,所以目前A2B7型储氢合金还没有很好的生产工艺。
发明内容
为了解决A2B7型储氢合金熔炼过程中Mg挥发问题,本发明提供一种储氢合金熔炼用真空-高压熔炼炉。
本发明的另一目的是提供一种A2B7储氢合金制备方法。
本发明的技术方案是:一种储氢合金熔炼用真空-高压熔炼炉,包括炉体和炉盖,炉体和炉盖组成真空高压室,真空高压室内设有熔炼装置,熔炼装置与炉体外的进电装置连接,进电装置与电源***连接,设在炉体外的手柄Ⅰ通过连杆Ⅰ带动熔炼装置翻转;安装在真空高压室内的水冷模的入口与熔炼装置的出口对应;二次加料漏斗安装在真空高压室内,设在炉体外的手柄Ⅱ通过连杆Ⅱ带动二次加料漏斗翻转,二次加料漏斗的出料端与熔炼装置的入口端对应,二次加料漏斗与设在炉盖上的二次加料仓连通;测温装置用于测定熔炼装置内熔化钢液的温度;炉体通过真空管路与真空泵Ⅰ连接;在炉体和真空泵Ⅰ之间的真空管路上设有气动蝶阀,炉体和气动蝶阀之间的真空管路上设有真空压力表、自动充气阀、手动充气阀和手动放气阀。
上述的储氢合金熔炼用真空-高压熔炼炉,炉体和炉盖通过液压锁紧装置锁紧。
上述的储氢合金熔炼用真空-高压熔炼炉,炉体和气动蝶阀之间的真空管路上设有安全阀。
上述的储氢合金熔炼用真空-高压熔炼炉,设有开启装置,开启装置与炉盖连接。
上述的储氢合金熔炼用真空-高压熔炼炉,设有真空泵Ⅱ,真空泵Ⅱ与真空泵Ⅰ连接。优选的,所述的真空泵Ⅰ是罗兹泵,所述的真空泵Ⅱ是旋片真空泵。
一种A2B7储氢合金制备方法,利用上述的真空-高压熔炼炉,方法如下:
1)打开炉盖,将除镁镍合金外的金属原材料装入熔炼装置内,镁镍合金料装入二次加料仓内,关闭炉盖,液压锁紧装置锁紧炉盖和炉体;
2)启动真空泵Ⅱ,打开气动蝶阀,当真空高压室内压力小于600Pa时启动真空泵Ⅰ,当真空高压室内压力小于1Pa时,关闭气动蝶阀,再关闭真空泵Ⅰ和真空泵Ⅱ;
3)通过自动充气阀向真空高压室内第一次充入氩气;优选的,第一次充入氩气后,使真空高压室内充气压力约为0.08MPa;
4)启动电源***,通过进电装置和熔炼装置给熔炼装置内金属材料加热;熔化过程控制熔炼温度不超过1300℃;
5)熔炼装置内的金属原材料全部熔化后,再向真空高压室内第二次充入氩气,使真空高压室内充气压力约为0.6-0.8MPa,同时将二次加料仓内的镁镍合金料送入二次加料漏斗内,转动手柄Ⅱ,使镁镍合金料通过二次加料漏斗进入熔炼装置,控制温度1250-1300℃,精炼时间5-10分钟;
6)转动手柄Ⅰ,使熔炼装置翻转,将熔炼装置内熔化的金属倒入水冷模中,冷却;
7)冷却后,打开放气阀,打开炉盖,取出水冷模,取出储氢合金锭。
本发明的有益效果是:
1.将原料装入熔炼装置,将Mg或Mg中间合金装入二次加料仓内,使得镁镍合金在其它金属都融化后再添加,由于充入高压氩气,杜绝Mg在熔化过程中的挥发,即使长时间熔炼,也能保证Mg含量的准确。
2.通过本发明的方法制备的A2B7储氢合金,镁在合金锭中各部位成分分布均匀。
3.本发明真空高压室即可以抽真空,也可以充入高压气体,气体压力可以达到1.2MPa,可以抑制低熔点易挥发成分的挥发,保证成分的均匀和稳定。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
具体实施方式
实施例1 一种储氢合金熔炼用真空-高压熔炼炉
如图1和图2所示,一种储氢合金熔炼用真空-高压熔炼炉,炉体(2)和炉盖(5)通过液压锁紧装置(9)锁紧后组成密闭的真空高压室。开启装置(16)与炉盖(5)连接。
真空高压室内,设有熔炼装置(4),熔炼装置(4)与炉体(2)外的进电装置(15)连接,进电装置(15)与电源***(1)连接,设在炉体(2)外的手柄Ⅰ(14)通过连杆Ⅰ(22)带动熔炼装置(4)翻转。
安装在真空高压室内的水冷模(3)的入口与熔炼装置(4)的出口对应。当熔炼装置(4)内的全部金属都熔炼完成后,翻转手柄Ⅰ(14)通过连杆Ⅰ(22)带动熔炼装置(4)翻转,将熔化后的金属熔液全部倒入水冷模内冷却。
二次加料漏斗(7)安装在真空高压室内,设在炉体(2)外的手柄Ⅱ(21)通过连杆Ⅱ(23)带动二次加料漏斗(7)翻转,二次加料漏斗(7)的出料端与熔炼装置(4)的入口端对应,二次加料漏斗(7)与设在炉盖(5)上的二次加料仓(8)连通。
测温装置(6)用于测定熔炼装置内熔化钢液的温度,本实施例将测温装置(6)安装在炉盖上,并伸入真空高压室内。
炉体(2)通过真空管路依次连接真空泵Ⅰ(12)和真空泵Ⅱ(13),所述的真空泵Ⅰ(12)是罗兹泵,所述的真空泵Ⅱ(13)是旋片真空泵,旋片真空泵(13)和罗兹泵(12)组成抽真空***。
在炉体(2)和真空泵Ⅰ(12)之间的真空管路上设有气动蝶阀(11),气动蝶阀(11)将真空高压室内与真空泵Ⅰ(12)隔开。
炉体(2)和气动蝶阀(11)之间的真空管路上设有真空压力表(10)、安全阀(17)、自动充气阀(18)、手动充气阀(19)和手动放气阀(20)。真空高压室充气由自动充气阀(18)和手动充气阀(19)完成,充气压力由真空压力表(10)控制。真空高压室充气安全由安全阀(17)保护。
实施例2 一种A2B7储氢合金制备方法
采用实施例1的储氢合金熔炼用真空-高压熔炼炉,方法如下:
1)打开炉盖(5),按表1所示的原料配比取料,将除镁镍合金(镍85%;镁15%)外的金属原材料装入熔炼装置(4)内,镁镍合金料装入二次加料仓(8)内,关闭炉盖(5),液压锁紧装置(9)锁紧炉盖(5)和炉体(2)。
2)启动旋片真空泵(13),打开气动蝶阀(11),当真空高压室内压力小于600Pa时启动罗兹泵(12),当真空高压室内压力小于1Pa时,关闭气动蝶阀(11),再关闭罗兹泵(12)和旋片真空泵(13)。
3)通过自动充气阀(18)向真空高压室内第一次充入氩气,使真空高压室内充气压力约为0.08MPa。
4)启动电源***(1),通过进电装置(15)和熔炼装置(4)给熔炼装置内金属材料加热;熔化过程控制熔炼温度不超过1300℃。
5)熔炼装置(4)内的金属原材料全部熔化后,再向真空高压室内第二次充入氩气,使真空高压室内充气压力约为0.6-0.8MPa,然后,二次加料仓(8)将其内的镁镍合金料送入二次加料漏斗(7)内,转动手柄Ⅱ(21),使二次加料漏斗(7)翻转,使镁镍料通过二次加料漏斗(7)进入熔炼装置(4),控制温度1280℃,精炼时间5分钟。
6)转动手柄Ⅰ(14),使熔炼装置(4)翻转,将熔炼装置(4)内熔化的金属倒入水冷模(3)中,冷却。
7)冷却后,打开放气阀(20),打开炉盖(5),取出水冷模(3),取出储氢合金锭。
结果见表1。
表1
由表1可见,通过本发明的方法,合金锭中镁损失的少,而且合金锭中各部分分布均匀。
Claims (10)
1.一种储氢合金熔炼用真空-高压熔炼炉,包括炉体(2)和炉盖(5),炉体(2)和炉盖(5)组成真空高压室,其特征在于:真空高压室内设有熔炼装置(4),熔炼装置(4)与安装在炉体(2)上的进电装置(15)连接,进电装置(15)与电源***(1)连接,设在炉体(2)外的手柄Ⅰ(14)通过连杆Ⅰ(22)带动熔炼装置(4)翻转;安装在真空高压室内的水冷模(3)的入口与熔炼装置(4)的出口对应;二次加料漏斗(7)安装在真空高压室内,设在炉体(2)外的手柄Ⅱ(21)通过连杆Ⅱ(23)带动二次加料漏斗(7)翻转,二次加料漏斗(7)的出料端与熔炼装置(4)的入口端对应,二次加料漏斗(7)与设在炉盖(5)上的二次加料仓(8)连通;测温装置(6)用于测定熔炼装置(4)内熔化钢液的温度;炉体(2)通过真空管路与真空泵Ⅰ(12)连接;在炉体(2)和真空泵Ⅰ(12)之间的真空管路上设有气动蝶阀(11),炉体(2)和气动蝶阀(11)之间的真空管路上设有真空压力表(10)、自动充气阀(18)、手动充气阀(19)和手动放气阀(20)。
2.如权利要求1所述的储氢合金熔炼用真空-高压熔炼炉,其特征在于:炉体(2)和炉盖(5)通过液压锁紧装置(9)锁紧。
3.如权利要求1所述的储氢合金熔炼用真空-高压熔炼炉,其特征在于:炉体(2)和气动蝶阀(11)之间的真空管路上设有安全阀(17)。
4.如权利要求1所述的储氢合金熔炼用真空-高压熔炼炉,其特征在于:设有开启装置(16),开启装置(16)与炉盖(5)连接。
5.如权利要求1-4任一所述的储氢合金熔炼用真空-高压熔炼炉,其特征在于:设有真空泵Ⅱ(13),真空泵Ⅱ(13)与真空泵Ⅰ(12)连接。
6.如权利要求5所述的储氢合金熔炼用真空-高压熔炼炉,其特征在于:所述的真空泵Ⅰ(12)是罗兹泵,所述的真空泵Ⅱ(13)是旋片真空泵。
7.一种A2B7储氢合金制备方法,其特征在于利用权利要求5或6所述的真空-高压熔炼炉,方法如下:
1)打开炉盖(5),将除镁镍合金原料外的金属原材料装入熔炼装置(4)内,镁镍合金原料装入二次加料仓(8)内,关闭炉盖(5),液压锁紧装置(9)锁紧炉盖(5)和炉体(2);
2)启动真空泵Ⅱ(13),打开气动蝶阀(11),当真空高压室内压力小于600Pa时启动真空泵Ⅰ(12),当真空高压室内压力小于1Pa时,关闭气动蝶阀(11),再关闭真空泵Ⅰ(12)和真空泵Ⅱ(13);
3)通过自动充气阀(18)向真空高压室内第一次充入氩气;
4)启动电源***(1),通过进电装置(15)、熔炼装置(4)给熔炼装置(4)内的金属原料加热;
5)熔炼装置(4)内的金属原材料全部熔化后,再向真空高压室内第二次充入氩气,同时二次加料仓(8)将镁镍合金送入二次加料漏斗(7)内,通过转动手柄Ⅱ(21)使二次加料漏斗(7)翻转,使镁镍合金料通过二次加料漏斗(7)进入熔炼装置(4),控制温度1250-1300℃,精炼时间5-10分钟;
6)转动手柄Ⅰ(14),使熔炼装置(4)翻转,将熔炼装置(4)内熔化的金属倒入水冷模(3)中,冷却;
7)冷却后,打开放气阀(20),打开炉盖(5),取出水冷模(3),取出储氢合金锭。
8.如权利要求7所述的A2B7储氢合金制备方法,其特征在于:第一次充入氩气后,使真空高压室内充气压力约为0.08MPa。
9.如权利要求7所述的A2B7储氢合金制备方法,其特征在于:在第4)步骤,熔化过程控制熔炼温度不超过1300℃。
10.如权利要求7所述的A2B7储氢合金制备方法,其特征在于:第二次充入氩气后,使真空高压室内充气压力为0.6-0.8MPa。
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