一種電池極板用鈣鋁鉛合金及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種制作電池極板用的中間金屬，尤其涉及一種電池極板用鈣鋁鉛合金及其制備方法。
【背景技術】
[0002]電池極板作為電池重要的組成部分，其綜合性能對電池的影響極大。目前國內電池極板的生產制備大多數采用鉛鈣多元合金，且鉛鈣合金成分大同小異，配制工藝和配方也只是略有差異。但是配置鉛鈣合金在加入鈣和鋁時早期的方法是單獨的加入鈣和鋁來冶煉，近幾年來因工藝的改進及產量的需求使用鈣鋁合金來作為中間合金添加，但是鈣鋁中間合金在制備、儲存、運輸、及使用過程中有諸多的缺點，比如:
[0003](I)鈣鋁合金在制備及儲存運輸過程中極其容易氧化，導致在使用時出現鉛渣過多的問題。造成一定的浪費及影響鉛鈣合金的質量。
[0004](2)鈣鋁合金在加入過程中容易出現鈣鋁收得率不穩定的情況，目前常規方法是先根據鈣含量要求加入鈣鋁合金后在進行補加鋁粒的工藝。鋁粒熔化溫度高，加鋁時需二次升溫。造成冶煉周期加長，同時能源消耗加大。而且補鋁后容易造成不易熔渣粒，影響鉛鈣合金澆注板柵后的質量，容易出現毛刺及斷筋。
[0005](3)鈣鋁合金的熔點為580 -650°C之間，目前最佳使用溫度為610°C以上。鉛鍋升溫成本高同時升溫耗費時間較長。
[0006]對此，我們為了降低鉛鍋的升溫溫度，減少升溫時間，減少生產成本，希望能找到一種更好的中間合金，能在較低的溫度下就能產生反應。
[0007]《甘肅冶金》-2002年4期《鉛-鈣-鋁合金的研制及推廣應用》一文中公開了一種Pb-Ca- Al三元合金的研制過程，并推廣應用到鋅電解中，與傳統工藝相比在節省用銀、提高電流效率方面具有明顯經濟效益。但是這樣的三元合金是作為最終極板成品而設計的，其特點在于含鉛量非常高，通常在90%以上，而含鈣量不足I %。隨著技術的進步，這種合金制成的極板也基本被淘汰掉了。
【發明內容】
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[0008]本發明專利的目的就是彌補現有技術的不足，提供了新型的制作電池極板用的較短工序生產出鈣利用率較高、化學成分穩定的鈣鋁鉛中間合金替代現有技術中的鈣鋁合金。采用該合金制成的電池極板潔凈度高、電學性能強、壽命長、強度更高、性能更加穩定。而且冶煉成本大幅降低。
[0009]為達到所述目的，本發明一種電池極板用鈣鋁鉛合金，作為制造電池極板的中間合金，由鈣、鋁、鉛三種原料合成，其中各原料的質量百分比為:
[0010]1?:60% - 85% ；
[0011]鋁:10%- 35% ；
[0012]鉛:3%-12%。
[0013]優選的，所述三種原料均為固體，且原料的純度均高于97%。
[0014]優選的，所述鈣使用電解鈣、高純鈣、還原鈣，其形態為鈣塊、鈣肩、鈣粉或鈣粒。固體鈣的來源非常廣泛。通常選擇以鈣塊的形式加入，在使用鈣塊的情況下，其加入溫度可以稍高些。相較于鈣肩、鈣粒，采用鈣塊具有這樣的優勢:不需要鐘罩，可直接加入，操作方便簡單，鈣利用率穩定。
[0015]進一步的，本發明還包括一種電池極板用鈣鋁鉛合金的制備方法，包括以下步驟:
[0016]步驟1:選料，選擇符合純度要求的原料；
[0017]步驟2:配料:將原料按比例配比；
[0018]步驟3:裝料:將配好的原料裝入反應器皿；
[0019]步驟4:熔化:在持續惰性氣體氣氛保護下，將純鋁錠、純鈣塊放到感應爐中混合熔化并攪拌，冶煉溫度控制在900°C - 1000°C，全部熔化后，再將鉛錠加入感應爐中混合熔化并攪拌，冶煉溫度控制在950°C - 1050°C，攪拌5min -1Omin直至合金全部熔化。這個過程中溫度過高，會造成合金元素損耗增加；溫度過低，則合金中元素不能有效合金化。另外，攪拌時間也要適當控制，攪拌的時間不能過長，以所加入的金屬完全合金化為宜。若時間過長，會使其中的鋁、鈣過度損耗。攪拌時間過短則合金容易產生偏析，合金成分不均一。
[0020]步驟5:饒鑄:將熔化后的成品澆鑄成鈣鋁鉛中間合金；
[0021]步驟6:檢驗測量:檢測成品質量是否符合要求；
[0022]步驟7:將符合要求的產品入庫保存。
[0023]優選的，所述步驟4和步驟5之間還包括逆攪拌步驟:物料加完后按和之前攪拌方向相反的方向繼續攪拌3 - 5分鐘。這樣能獲得所需的鈣鋁鉛中間合金成分更為穩定的。
[0024]優選的，所述步驟4中惰性氣體采用氬氣。
[0025]優選的，所述步驟6中檢測要求其他雜質元素總量小于3%。即使三項主要成分的配比比例符合要求，如果雜質元素過多，該產品依然屬于不合格產品。
[0026]本發明該合金的主要特點為:
[0027](I)合金中加入鋁可以降低氧含量、使夾雜物改性和去除效率高，采用稀土、鋁、鈣多元素復合脫氧除雜，最終更能顯著提高電池極板的電學性能；
[0028](2)本發明的工藝流程短，能獲得穩定的鈣鋁利用率以及穩定的化學成分與較好外觀質量的I丐招鉛中間合金；
[0029](3)本發明采取直接恪合I丐、招、鉛合金的工藝，能改善合金的穩定性，能提高電池極板的綜合性能；
[0030](4)在本發明中，金屬鋁的加入同時也是作為保護劑，它可用于保護所加入的鈣不至于在熔煉過程被大量氧化而影響最終產品的品質；
[0031](5)合金熔煉過程中加入方法簡單、方便，最終的鈣鋁鉛中間合金不易粉化，保存時間長。
[0032]本發明用鈣鋁鉛中間合金來取代鈣鋁中間合金生產電池極板，具有如下優勢:
[0033](I)鈣鋁鉛合金中鋁和鉛保護了鈣，從而降低了鈣的損失，鈣的燒損可降低到5%以下；同時在儲存、運輸過程中不易產生氧化，同時較鈣鋁合金更加穩定，不易碰撞著火，增加了存運的安全性。
[0034](2)合金中鈣鋁鉛三元素均勻融合，在加入后能均勻迅速的熔化并使鉛鈣合金的鈣鋁含量均勻，極少出現鉛渣及鋁不易熔顆粒，能明顯提高鉛鈣合金的沖擊韌性、強度、淬透性，同時也能提高鉛鈣合金的析氫析氧過電位；
[0035](3)較高的鈣含量和一定含量的鋁及鉛混合中間合金強化了夾雜物變性和去除效果;
[0036](4)使用鈣鋁鉛中間合金，沒有降溫過程，同時使用溫度降低30 - 60°C，能更快更充分的溶解，從而縮短了生產時間，降低了升溫成本，提高了勞動效率。一噸鉛液加熱成本在10