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

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 Download PDF

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刘国忠
夏春明
张文家
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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

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
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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