CN1262028C - 稀土铅基板栅合金及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
一种稀土铅基板栅合金及其制备工艺，首先将重量百分比为0.02～0.06%的稀土元素，0.4～1.2%的Sn和98.65～99.56%的Pb在400～650℃下熔炼；待各元素熔化后采用压入法将重量百分比为0.02～0.09%的Ca加入合金熔液中；待Ca完全熔化后将合金液浇入金属快冷模中，并将合金液的冷却速度控制在102k/s～105k/s，冷却至室温即可。所制得的稀土铅基板栅合金含重量百分比为：0.02～0.09%的Ca、0.4～1.2%的Sn、0.02～0.06%的稀土元素和98.65～99.56%的Pb。本发明由于添加了稀土，明显提高了铅合金的强度和耐腐蚀性能，拉伸强度可达45Mpa，在硫酸中有良好的耐腐蚀性能，可以满足免维护铅酸电池对板栅合金的要求。
Description
一、技术领域
本发明属于材料工程，特别涉及一种稀土铅基板栅合金及其制备工艺。
二、背景技术
板栅是铅酸电池的关键元件，它对电池的性能有决定性的影响。铅锑合金曾经是制造板栅的基本材料。但由于其无法满足免维护的要求正面临淘汰。目前，在世界范围内制造板栅的材料主要有低锑的铅锑合金、铅钙合金以及铅钙锡系列合金。特别是铅钙锡系列合金，已经成为目前的研究重点和发展方向。为了进一步改善铅钙锡系列合金的性能，可以在合金中添加各种元素。比较流行的元素包括Al，Ag，Bi，Se，As，Sr等元素。这些添加元素有些价格偏高，如Ag；有些对环境危害较大，如As；有些则不能同时改善强度和耐腐蚀性能。材料的加工则普遍采用普通的熔铸法。
三、发明内容
本发明的目的在于提供一种在改善电化学性能的同时，提高合金板栅的力学性能，从而减轻板栅的重量，提高铅酸电池的比能量的稀土铅基板栅合金及其制备工艺。
为达到上述目的，本发明采用的制备工艺为：将重量百分比为0.02～0.06％的稀土元素，0.4～1.2％的Sn和98.65～99.56％的Pb在400～650℃下熔炼；待各元素熔化后采用压入法将重量百分比为：0.02～0.09％的Ca加入合金熔液中；待Ca完全熔化后将合金液浇入金属快冷模中，并将合金液的冷却速度控制在102k/s～105k/s，冷却至室温即可。
按照本发明的制备工艺制得的稀土铅基板栅合金含重量百分比为：0.02～0.05％的Ca、1.0～1.2％的Sn、0.02～0.06％的稀土元素，余量为Pb。
本发明所用的稀土元素为Ce或La。
由于本发明在铅钙锡系列合金中不添加砷、镉等对环境和生产第一线工人有严重危害的元素，因而可最大限度地减少铅合金的污染。通过添加稀土元素，在改善电化学性能的同时，提高其力学性能，从而减轻栅板的重量，提高铅酸电池的比能量。
四、具体实施方式
实施例1：首先将重量百分比为：0.02％的Y，1.2％的Sn和98.76％的Pb在650℃下熔炼；然后待各元素熔化后采用压入法将重量百分比为：0.02％的Ca加入合金熔液中；最后等Ca完全熔化后将合金液浇入金属快冷模中，并将合金液的冷却速度控制在102k/s冷却至室温即可，按照本实施例制备工艺制得的稀土铅基板栅合金含重量百分比为：0.02％的Ca、1.2％的Sn、0.02％的Y和98.76％的Pb。
实施例2：首先将重量百分比为：0.06％的Ce，0.4％的Sn和99.45％的Pb在400℃下熔炼；然后待各元素熔化后采用压入法将重量百分比为：0.09％的Ca加入合金熔液中；最后等Ca完全熔化后将合金液浇入金属快冷模中，并将合金液的冷却速度控制在105k/s冷却至室温即可，按照本实施例制备工艺制得的稀土铅基板栅合金含重量百分比为：0.09％的Ca、0.4％的Sn、0.06％的Ce和99.45％的Pb。
实施例3：首先将重量百分比为：0.04％的La，0.8％的Sn和99.11％的Pb在450℃下熔炼；然后待各元素熔化后采用压入法将重量百分比为：0.05％的Ca加入合金熔液中；最后等Ca完全熔化后将合金液浇入金属快冷模中，并将合金液的冷却速度控制在103k/s冷却至室温即可，按照本实施例制备工艺制得的稀土铅基板栅合金含重量百分比为：0.05％的Ca、0.8％的Sn、0.04％的La和99.11％的Pb。
实施例4：首先将重量百分比为：0.06％的Sm、1.0％的Sn和98.89％的Pb在500℃下熔炼；然后待各元素熔化后采用压入法将重量百分比为：0.05％的Ca加入合金熔液中；最后等Ca完全熔化后将合金液浇入金属快冷模中，并将合金液的冷却速度控制在104k/s冷却至室温即可，按照本实施例制备工艺制得的稀土铅基板栅合金含重量百分比为：0.05％的Ca、1.0％的Sn、0.06％的Sm和98.89％的Pb。
实施例5：首先将重量百分比为：0.06％的Ce、1.2％的Sn和98.65％的Pb在550℃下熔炼；然后待各元素熔化后采用压入法将重量百分比为：0.09％的Ca加入合金熔液中；最后等Ca完全熔化后将合金液浇入金属快冷模中，并将合金液的冷却速度控制在102k/s冷却至室温即可，按照本实施例制备工艺制得的稀土铅基板栅合金含重量百分比为：0.09％的Ca、1.2％的Sn、0.06％的Ce和98.65％的Pb。
实施例6：首先将重量百分比为：0.02％的La、0.4％的Sn和99.56％的Pb在600℃下熔炼；然后待各元素熔化后采用压入法将重量百分比为：0.02％的Ca加入合金熔液中；最后等Ca完全熔化后将合金液浇入金属快冷模中，并将合金液的冷却速度控制在105k/s冷却至室温即可，按照本实施例制备工艺制得的稀土铅基板栅合金含重量百分比为：0.02％的Ca、0.4％的Sn、0.02％的La和99.56％的Pb。
由于本发明添加了稀土明显地提高了铅合金的强度和耐腐蚀性能。拉伸强度可达45Mpa，在硫酸中有良好的耐腐蚀性能。随着稀土含量的提高，组织细化，铸时强度和时效强度得到提高，耐腐蚀性能提高。可以满足免维护铅酸电池对板栅合金的要求。采用本发明制备工艺制得的稀土板栅合金更加安全、方便可靠、使用寿命更长、可用于环境无污染型的免维护蓄电池，特别是阀控式蓄电池(VRLA)的栅板材料的制造。
Claims (4)
1、一种稀土铅基板栅合金的制备工艺，其特征在于：
1)将重量百分比为：0.02～0.06％的稀土元素，0.4～1.2％的Sn和98.65～99.56％的Pb在400～650℃下熔炼；
2)待各元素熔化后采用压入法将重量百分比为：0.02～0.09％的Ca加入合金熔液中；
3)待Ca完全熔化后将合金液浇入金属快冷模中，并将合金液的冷却速度控制在102k/s～105k/s，冷却至室温即可。
2、根据权利要求1所述的稀土铅基板栅合金的制备工艺，其特征在于：所说的稀土元素为Y、Ce、La、Sm。
3、一种稀土铅基板栅合金，其特征在于：包括重量百分比为0.02～0.05％的Ca、1.0～1.2％的Sn、0.02～0.06％的稀土元素，余量为Pb。
4、根据权利要求3所述的稀土铅基板栅合金，其特征在于：所说的稀土元素为Ce或La。
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