一種生產高容量含鎂稀土儲氫合金的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種生產高容量含鎂稀土儲氫合金的裝置，采用二次加入鎳鎂合 金的方式，制得的含鎂稀土儲氫合金成分穩定均勻、容量高、壽命較長、PCT平臺壓力適中， 適合大規模生產，具體屬于儲氫合金材料技術領域。
【背景技術】
[0002] 儲氫合金作為鎳氫電池的負極材料，其性能對鎳氫電池的性能起決定性作用。商 業化的AB5型稀土儲氫合金的放電比容量理論上只有372 mAh / g，而實際上一般只有 300~350mAh / g，容量進一步提高的空間很小，很難適應鎳氫電池進一步發展的要求。而 La-Mg-Ni系儲氫合金具有超晶格結構，其晶胞體積要大于AB5型合金，可以提供更多可容納 氫的晶格間位置，儲氫量要高于六85型合金。
[0003] 然而，La-Mg-Ni系儲氫合金中由于含有鎂元素，制備過程中需要用到原料鎂，而鎂 熔點低、易揮發。在本技術領域中，傳統裝料方式是一次性將合金所需的所有原料裝入熔煉 爐坩堝中，且不通過其他方式再次加入原料。由于鎂的熔點低，鎂在熔煉加熱過程中極易揮 發，且揮發量難以控制；同時，由于鎂的密度低，熔煉時漂浮在熔液表面，容易造成合金成分 不均勻。由此，一方面造成鎂原料損失，另一方面造成熔煉后的合金成分偏離目標值，且成 分不穩定、分布不均勾，從而影響合金的性能及其穩定性。
[0004] 針對上述情況，本發明通過采用二次加料盒加入鎳鎂合金的方式，在合金元素中 添加Mg、Co元素，獲得成分穩定均勻、容量高、壽命較長、PCT平臺壓力適中的儲氫合金，二 次加料操作簡單易行，有利于大規模生產。
【發明內容】
[0005] 本實用新型一種生產高容量含鎂稀土儲氫合金的裝置包括二次加料盒（1)、坩堝 (2)、坩堝澆口（ 3)、打爐料（4)、感應線圈（5)和坩堝轉動軸（6);坩堝（2)置于真空感應熔 煉爐（8 )的感應線圈（5 )內，坩堝（2 )與感應線圈（5 )中間的間隙用打爐料（4)填充。二次 加料盒（1)借助兩個以上螺栓固定在感應線圈（5)頂部的固定點（7)位置，二次加料盒（1) 的固定位置與坩堝澆口（3)的位置相對應，且位于坩堝轉動軸（6)的兩側。坩堝轉動軸（6) 的兩端與真空感應熔煉爐（8)的內部爐壁相連。
[0006] 所述的二次加料盒（1)為方形金屬容器，其中一個垂直面和頂面為敞口。
[0007] 所述的二次加料盒（1)的敞口垂直面朝坩堝澆口（3)的方向設置。
[0008] 所述的坩堝（2)隨坩堝轉動軸（6)的轉動而傾斜的角度可以是0-60°。
[0009] 本發明的優點有：
[0010] 采用本實用新型的裝置熔煉合金時，造渣少，合金收率高，制備的儲氫合金成 分穩定均勻，循環壽命在300次以上，放電比容量在380mAh/g以上，PCT平臺壓力為 0. 025±0.0 IMPa。
[0011] 通過二次加料盒二次加入鎳鎂合金，可以有效減少鎂的揮發，并能控制含鎂稀土 儲氫合金中鎂的揮發損耗率在7. 0%以內。熔煉操作簡便易行，適用于大規模生產。
【附圖說明】
[0012] 圖1 :生產高容量含鎂稀土儲氫合金的裝置俯視結構示意圖
[0013] 圖中標號：1、二次加料盒；2、坩堝；3、坩堝澆口；4、坩堝打爐料；5、感應線圈；6、 坩堝轉動軸；7、固定點；8、真空感應熔煉爐。
[0014] 圖2 :生產高容量含鎂稀土儲氫合金的裝置主視結構示意圖
[0015] 圖中標號：1、二次加料盒；2、坩堝；3、坩堝澆口；4、坩堝打爐料；5、感應線圈；6、 坩堝轉動軸；8、真空感應熔煉爐。
[0016] 圖3 :二次加料盒結構示意圖
[0017] 圖中標號：1、二次加料盒；7、固定點。
【具體實施方式】
[0018] 實施例1
[0019] 生產高容量含鎂稀土儲氫合金的裝置包括二次加料盒（1)、坩堝（2)、坩堝澆口 (3 )、打爐料（4)、感應線圈（5 )和坩堝轉動軸（6 )。坩堝（2 )置于真空感應熔煉爐（8 )的感 應線圈（5)內，坩堝（2)與感應線圈（5)中間的間隙用打爐料（4)填充。二次加料盒（1)借 助兩個以上螺栓固定在感應線圈（5)頂部的固定點（7)的位置，二次加料盒（1)的固定位置 與坩堝澆口（3)相對應，且位于坩堝轉動軸（6)的兩側。坩堝轉動軸（6)的兩端與真空感應 熔煉爐（8)的內部爐壁相連。二次加料盒（1)為方形金屬容器，其中一個垂直面和頂面為 敞口。二次加料盒（1)的敞口垂直面朝坩堝澆口（3)的方向設置。坩堝（2)可以隨坩堝轉 動軸（6)的轉動而傾斜，且傾斜的角度為0-60°。
[0020] 實施例2
[0021] 采用實施例1的裝置，生產]-3〇.5(^(^.3^%).151^2.89〇0。.541。.。7'含鎂稀土儲氫 合金。將金屬鎳、金屬鈷、金屬鋁以及稀土原料裝入真空感應熔煉爐（8)的坩堝（2)中，鎳帶 為Ni元素的質量分數為99%的帶狀金屬鎳，含鎂原料為Ni元素的質量分數為80%的鎳鎂合 金。將鎳帶卷繞在鎳鎂合金外部，直至鎳鎂合金完全包含在鎳帶內，然后將包裹好的鎳鎂合 金裝入二次加料盒（1)內，方形的二次加料盒（1)固定在坩堝澆口（3)的對面。然后合上爐 門、爐蓋。依次進行抽真空、脫氣、充入惰性氣體過程，然后逐漸升溫加熱使坩堝（2)內的原 料化盡。此時，降低功率至350Kw并保持5min，然后轉動坩堝轉動軸使坩堝傾斜至與垂直面 成60°角，則二次加料盒（1)內的原料滑入坩堝（2)內，然后保持350Kw的功率2min，再將 功率調至零，然后抽真空、充入惰性氣體，再保持390Kw的功率攪拌lmin，最后在70Kw的功 率下進行澆鑄。澆鑄后的合金為錠狀，隨機取6塊錠狀合金，每塊各取一處取樣分析成分， ICP分析結果見表1。將澆鑄后的合金放入退火爐中進行退火處理，保溫溫度為980°C，保溫 時間為8h。將退火后的合金放入氣流磨中進行制粉，最終得到D50為37. 5 y m的合金粉，得 到的合金粉的放電比容量為385mAh/g，循環壽命次數為306次，PCT平臺壓力為0. 019MPa。
[0022] 按照上述實施例的方法熔煉10爐次合金，每爐次澆鑄后的合金取一個樣分析成 分，ICP分析結果見表2。
【主權項】
1. 一種生產高容量含鎂稀土儲氫合金的裝置，其特征在于：所述的裝置包括二次加料 盒（1)、坩堝（2)、坩堝澆口（3)、打爐料（4)、感應線圈（5)和坩堝轉動軸（6);坩堝（2)置于 真空感應熔煉爐（8)的感應線圈（5)內，坩堝（2)與感應線圈（5)中間的間隙用打爐料（4) 填充；二次加料盒（1)借助兩個以上螺栓固定在感應線圈（5)頂部的固定點（7)位置，二次 加料盒（1)的固定位置與坩堝澆口（3)的位置相對應，且位于坩堝轉動軸（6)的兩側；坩堝 轉動軸（6)的兩端與真空感應熔煉爐（8)的內部爐壁相連。2. 根據權利要求1所述的一種生產高容量含鎂稀土儲氫合金的裝置，其特征在于：所 述的二次加料盒（1)為方形金屬容器，其中一個垂直面和頂面為敞口。3. 根據權利要求1所述的一種生產高容量含鎂稀土儲氫合金的裝置，其特征在于：所 述的二次加料盒（1)的敞口垂直面朝坩堝澆口（3)的方向設置。4. 根據權利要求1所述的一種生產高容量含鎂稀土儲氫合金的裝置，其特征在于：所 述的坩堝（2)隨坩堝轉動軸（6)的轉動而傾斜的角度可以是0-60°。
【專利摘要】一種生產高容量含鎂稀土儲氫合金的裝置包括二次加料盒、坩堝、坩堝澆口、打爐料、感應線圈和坩堝轉動軸。坩堝置于真空感應熔煉爐的感應線圈內，坩堝與感應線圈中間的間隙用打爐料填充。二次加料盒借助兩個以上的螺栓固定在感應線圈頂部的固定點位置，二次加料盒的固定位置與坩堝澆口的位置相對應，且位于坩堝轉動軸的兩側。坩堝轉動軸的兩端與真空感應熔煉爐的內部爐壁相連。本實用新型采用二次加料方式，制得的儲氫合金成分穩定均勻、容量高、壽命較長、PCT平臺壓力適中，二次加料操作簡單易行，適合大規模生產。
【IPC分類】C22C1/03, C22C19/03
【公開號】CN204982022
【申請號】CN201520715444
【發明人】郭庭輝, 馮蘭, 任權兵, 鄭波
【申請人】江西稀有稀土金屬鎢業集團有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月16日