專利名稱：金屬包覆纖維編織布及其制造方法與用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬包覆纖維編織布及其制造方法與用途，尤其是一種對非導電纖維編織基材進行金屬包覆的纖維編織布及其制造方法與用途，屬于蓄電池制造技術領域。
為解決這一矛盾，以往的發明在板柵結構設計和材料上都作了很多改進，其中包括采用新的高強度和耐蝕性鉛合金，鍛壓或膨脹拉網板柵，鉛-塑料復合板柵，鉛-玻璃纖維復合板柵等技術。如美國專利4,279,977提供了一種快速輥軋板柵的方法，美國專利5,462,109提供了一種膨脹拉網板柵的方法，這兩種方法的生產效率高，均可以實現板柵與極耳一次形成，但缺點是所加工的板柵缺少邊框，如果用于正極板時其機械強度和耐蝕性有其局限性。美國專利4,658,632，美國專利5,010,637提供了一種鉛-玻璃纖維復合網的制造方法，利用這種鉛-玻璃纖維復合網加工成鉛蓄電池專用極板的板柵，同時具有很高的機械強度和耐蝕性，近年來已經被用于雙極性水平式電池(ElectrosourceLtd)。但是由于采用的是編織網結構，網眶(為兩根單股鉛復合玻璃纖維搭界)的最小厚度為單股鉛復合玻璃纖維直徑的二倍，而編織網包覆層金屬鉛實際有效厚度只是單股鉛包覆層的厚度，在使用這種鉛-玻璃纖維復合網時，在厚度上有一定的局限。同時這種鉛-玻璃纖維復合網的邊框和極耳的加工比較困難，所以使這類鉛復合網在蓄電池上的應用受到很大限制。
中國專利申請(申請號96118494.9)公開了一種由非金屬材料作骨架制備鉛酸蓄電池電極板柵的方法。其特點是先對非金屬材料進行表面活化處理，然后實施化學鍍鉛再電鍍鉛加厚。該方法的缺點是采用活化和化學鍍處理不僅工藝復雜、效率底、成本高，同時在處理基材時不可避免地引進了一些有害雜質，用于電池時腐蝕加劇和自放電嚴重。
本發明的目的之二在于針對現有技術的不足，提供一種制造金屬包覆纖維編織布的方法，它解決了金屬對非金屬纖維編織材料基材的包覆問題，尤其是金屬對纖維編織布狀材料的包覆問題。用這種方法可以制作出機械強度高、導電性高、耐蝕性能高、具有良好的幾何尺寸和易加工制造的性能。且便于制造、工藝簡單、合理。
本發明的目的之三在于針對現有技術的不足，提供一種金屬包覆纖維編織布具有屏蔽X-射線、γ-射線、防輻射、屏蔽噪音和制作鉛酸蓄電池的極板或板柵的用途。
本發明的目的是通過如下的技術方案實現的一種金屬包覆纖維編織布，它包括非金屬纖維編織布基材和包覆在非金屬纖維編織布基材上的金屬鍍層，金屬鍍層與非金屬纖維編織布基材之間還設置有導電膜，金屬鍍層為電沉積層。
基材材質為非金屬纖維編織布，或者是有機或無機物的無紡布，或者是兩種或兩種以上非金屬纖維的混紡或混合編織布，非金屬纖維編織布為碳纖維編織布、玻璃纖維編織布、或棉布；基材材質還可以為碳纖維編織布與玻璃纖維編織布的混紡或混合編織布，其厚度為50-1000微米。
電沉積層的材質為純鉛或鉛合金，純鉛的純度為可99.99％；鉛合金的元素為鈣0.03-0.1％，銀0.01-0.1％，銅0.01-0.05％，鎢0.05-0.5％，鉬0.05-0.5％，鋁0.1-0.05％，鍶0.01-0.05％，鉍0.02-1.0％，錫0.1-1.0％，鎘0.1-1.5％；鉛合金的組成為純鉛與以上一種元素的組合，或者是純鉛與以上兩種元素或兩種以上元素的組合；電沉積層的材質還可以為錫或鉛-錫合金；或者是鎳、鎘、鐵、錳、銅、銀、金或以上金屬組成的合金，其厚度為20-2000微米。
金屬包覆纖維編織布用于屏蔽X-射線，γ-射線，防輻射，屏蔽噪音，還可以用于制作鉛酸蓄電池的極板或板柵。
一種制造金屬包覆纖維編織布的方法，它包括如下步驟步驟1制作非金屬纖維編織布，作為金屬包覆復合材料的基材；步驟2對非導電性的非金屬纖維布基材進行熱預處理和導電性預處理；步驟3對預處理過的非金屬纖維布基材進行電沉積處理，在基材的表面包覆金屬鍍層。
上述步驟2對基材的熱預處理過程為熱處理溫度為60-400℃，熱處理時間為5分鐘至6小時(可以再分為100-250℃，再細分為120-160℃)。
上述步驟2對基材的導電性預處理過程為通過真空鍍在基材表面鍍覆金屬層或非金屬導電層。
上述步驟3的電沉積過程為通過風吹干或加熱烘干將基材布干燥，對基材布進行電沉積處理，鍍液可以采用常規的氨基磺酸體系或者氟硼酸體系。
基材的材質為非金屬纖維編織布，或者是有機或無機物的無紡布，或者是兩種或兩種以上非金屬纖維的混紡或混合編織布；非金屬纖維編織布為碳纖維編織布或玻璃纖維編織布或棉布；基材材質還可以為碳纖維編織布與玻璃纖維編織布的混紡或混合編織布；其厚度為50-1000微米。
電沉積層的材質為純鉛或鉛合金，純鉛的純度為99.99％，鉛合金的元素為鈣0.03-0.1％，銀0.01-0.1％，銅0.01-0.05％，鎢0.05-0.5％，鉬0.05-0.5％，鋁0.1-0.05％，鍶0.01-0.05％，鉍0.02-1.0％，錫0.1-1.0％，鎘0.1-1.5％；鉛合金的組成為純鉛與以上一種元素的組合，或者是純鉛與以上兩種元素或兩種以上元素的組合；電沉積層的材質還可以為錫或鉛-錫合金或者是鎳、鎘、鐵、錳、銅、銀、金或以上金屬組成的合金，其厚度為20-2000微米。
上述方法制造的金屬包覆纖維編織布用于屏蔽X-射線，γ-射線，防輻射，屏蔽噪音，還可以用于制作鉛酸蓄電池的極板或板柵。
本發明有以下諸多優點1)采用纖維編織布作為基材，尤其是采用玻璃纖維或碳纖維為基材，基材具備極高的機械拉伸強度、良好的柔性、重量輕、幾何尺寸易于加工等優點。
2)通過調整電沉積過程的參數可以控制金屬包覆層的厚度，結晶結構和晶粒大小，使金屬包覆層滿足不同的使用要求。
3)如上所述，預處理用導電石墨或碳微粒膠體溶液，制備容易，成本低廉，導電預處理工藝簡單，易于操作。
4)上述方法制備的金屬包覆纖維編織布，具有良好的導電性、高拉伸強度、高耐腐蝕性、良好的柔性和質輕的特點，可以作為防射線、輻射的屏蔽材料。
5)利用上述方法制造的金屬包覆纖維編織布，可以用來加工成蓄電池特別是鉛酸蓄電池專用電極或板柵，用于制造高重量比能量，高功率蓄電池。
如
圖1所示為本發明金屬包覆纖維編織布結構示意圖之一。圖中所示的金屬包覆纖維編織布包括非金屬纖維織布基材1和包覆在非金屬纖維布基材上的金屬鍍層2。
如圖2所示為本發明金屬包覆纖維編織布結構示意圖之二。圖中金屬鍍層2與非金屬纖維布基材1之間還設置有導電膜3，金屬鍍層2為電沉積層。
從圖1、2中可知，基材1材質為非金屬纖維編織布，或者是有機或無機物的無紡布；基材1材質為碳纖維編織布或玻璃纖維編織布或棉布；基材1材質還可以為兩種或兩種以上非金屬纖維的混紡或混合編織布。基材1的厚度為50-1000微米。
金屬鍍層2為電沉積層，其材質為純鉛或鉛合金，純鉛的純度為99.99％，鉛合金的元素為鈣0.03-0.1％，銀0.01-0.1％，銅0.01-0.05％，鎢0.05-0.5％，鉬0.05-0.5％，鋁0.1-0.05％，鍶0.01-0.05％，鉍0.02-1.0％，錫0.1-1.0％，鎘0.1-1.5％；鉛合金的組成為純鉛與以上一種元素的組合，或者是純鉛與以上兩種元素或兩種以上元素的組合；電沉積層的材質還可以為錫或鉛-錫合金或者為鎳，鎘，鐵，錳，銅，銀，金或以上金屬組成的合金。電沉積層厚為20-2000微米。
制造金屬包覆纖維編織布的方法，它包括如下步驟步驟1制作非金屬纖維編織布，作為金屬包覆復合材料的基材；步驟2對非導電性的非金屬纖維布基材進行熱預處理和導電性預處理；步驟3對預處理過的非金屬纖維布基材進行電沉積處理，在基材的表面包覆金屬鍍層。
上述的步驟2對基材的熱預處理過程為熱處理溫度為60-400℃，熱處理時間為5分鐘至6小時。(可以再分為100-250℃，再細分為120-160℃)上述的步驟2對基材的導電性預處理過程為通過真空鍍在基材表面鍍覆金屬層或非金屬導電層。
對基材的導電性預處理過程為將金屬包覆復合基材布置于溶有導電石墨或碳微粒膠體溶液內，對基材布進行浸漬處理，使導電粒子均勻覆合在基材布的表面，形成導電膜。導電石墨或碳微粒膠體溶液是固體含量為5-15％的石墨或碳微粒的膠體性水溶液，其中導電微粒的平均尺寸為＜10微米，同時控制水溶液的PH值在8.5-10.0。
上述的步驟3的電沉積過程為通過風吹干或加熱烘干將基材布干燥，對基材布進行電沉積處理，鍍液可以采用常規的氨基磺酸體系或者氟硼酸體系，并確定槽液配方與實驗條件。
如下表
通過上述方法制造的金屬包覆纖維編織布可以用于屏蔽X-射線，γ-射線，防輻射，屏蔽噪音等；上述方法制造的金屬包覆纖維編織布還可以用于制作鉛酸蓄電池的極板或板柵。
最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種金屬包覆纖維編織布，其特征在于它包括非金屬纖維編織布基材和包覆在非金屬纖維編織布基材上的金屬鍍層。
2.根據權利要求1所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于在所述的金屬鍍層與非金屬纖維編織布基材之間還設置有導電膜。
3.根據權利要求1或2所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于所述的金屬鍍層為電沉積層。
4.根據權利要求1或2所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于所述的基材材質為非金屬纖維編織布，或者是有機或無機物的無紡布，或者是兩種或兩種以上非金屬纖維的混紡或混合編織布。
5.根據權利要求4所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于所述的非金屬纖維編織布為碳纖維編織布或玻璃纖維編織布或棉布。
6.根據權利要求4或5所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于所述的基材材質為碳纖維編織布與玻璃纖維編織布的混紡或混合編織布。
7.根據前述任一項權利要求所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于所述的基材厚度為50-1000微米。
8.根據權利要求3所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于所述的電沉積層的材質為純鉛或鉛合金。
9.根據權利要求8所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于所述的純鉛的純度為99.99％；鉛合金的元素為鈣0.03-0.1％，銀0.01-0.1％，銅0.01-0.05％，鎢0.05-0.5％，鉬0.05-0.5％，鋁0.1-0.05％，鍶0.01-0.05％，鉍0.02-1.0％，錫0.1-1.0％，鎘0.1-1.5％；鉛合金的組成為純鉛與以上一種元素的組合，或者是純鉛與以上兩種元素或兩種以上元素的組合。
10.根據權利要求3所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于所述的電沉積層的材質為錫或鉛-錫合金。
11.根據權利要求3所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于所述的電沉積層的材質為鎳、鎘、鐵、錳、銅、銀、金或以上金屬組成的合金。
12.根據權利要求3或8或10或11所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于所述的電沉積層厚為20-2000微米。
13.上述任一權利要求所述的金屬包覆纖維編織布在屏蔽X-射線，γ-射線，防輻射，屏蔽噪音上的應用。
14.上述任一權利要求所述的金屬包覆纖維編織布在制作鉛酸蓄電池的極板或板柵上的應用。
15.一種制造金屬包覆纖維編織布的方法，它包括如下步驟步驟1制作非金屬纖維編織布，作為金屬包覆復合材料的基材；步驟2對非導電性的非金屬纖維布基材進行熱預處理和導電性預處理；步驟3對預處理過的非金屬纖維布基材進行電沉積處理，在基材的表面包覆金屬鍍層。
16.根據權利要求15所述的制造金屬包覆纖維編織布的方法，其特征在于所述的步驟2對基材的熱預處理過程為熱處理溫度為60-400℃，熱處理時間為5分鐘至6小時(可以再分為100-250℃，再細分為120-160℃)。
17.根據權利要求15所述的制造金屬包覆纖維編織布的方法，其特征在于所述的步驟2對基材的導電性預處理過程為通過真空鍍在基材表面鍍覆金屬層或非金屬導電層。
18.根據權利要求15所述的制造金屬包覆纖維編織布的方法，其特征在于所述的步驟3的電沉積過程為通過風吹干或加熱烘干將基材布干燥，對基材布進行電沉積處理，鍍液可以采用常規的氨基磺酸體系或者氟硼酸體系。
19.根據權利要求15所述的制造金屬包覆纖維編織布的方法，其特征在于所述的基材材質為非金屬纖維編織布，或者是有機或無機物的無紡布，或者是兩種或兩種以上非金屬纖維的混紡或混合編織布。
20.根據權利要求19所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于所述的非金屬纖維編織布為碳纖維編織布或玻璃纖維編織布或棉布。
21.根據權利要求19或20所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于所述的基材材質為碳纖維編織布與玻璃纖維編織布的混紡或混合編織布。
22.根據權利要求15或16或17或18或19或20所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于所述的基材厚度為50-1000微米。
23.根據權利要求21所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于所述的基材厚度為50-1000微米。
24.根據權利要求15所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于所述的電沉積層的材質為純鉛或鉛合金。
25.根據權利要求24所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于所述的純鉛的純度為99.99％，鉛合金的元素為鈣0.03-0.1％，銀0.01-0.1％，銅0.01-0.05％，鎢0.05-0.5％，鉬0.05-0.5％，鋁呂0.1-0.05％，鍶0.01-0.05％，鉍0.02-1.0％，錫0.1-1.0％，鎘0.1-1.5％；鉛合金的組成為純鉛與以上一種元素的組合，或者是純鉛與以上兩種元素或兩種以上元素的組合。
26.根據權利要求15所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于所述的電沉積層的材質為錫或鉛-錫合金
27.根據權利要求15所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于所述的電沉積層的材質為鎳、鎘、鐵、錳、銅、銀、金或以上金屬組成的合金。
28.根據權利要求15或18或23或25或26或27所述的金屬包覆纖維編織布，其特征在于所述的電沉積層厚為20-2000微米。
29.上述方法制造的金屬包覆纖維編織布在屏蔽X-射線，γ-射線，防輻射，屏蔽噪音上的應用。
30.上述方法制造的金屬包覆纖維編織布在制作鉛酸蓄電池的極板或板柵上的應用。
全文摘要
一種金屬包覆纖維編織布，它由非金屬纖維編織布基材和包覆在非金屬纖維編織布基材上的金屬鍍層組成，金屬鍍層還包括通過沉積處理包覆在非金屬纖維編織布基材上的電沉積層和夾設在非金屬纖維織布基材和電沉積層之間的導電膜；本發明利用非金屬纖維編織布作為金屬包覆復合材料的基材，先對纖維布基材進行表面處理，使基材表面具有良好的導電性，然后將具有高導電性，高耐蝕性金屬材料通過電沉積的方式包覆到基材表面，形成致密的金屬包覆層，基材與金屬包覆層緊密堅固地結合為一體，具有高機械強度，高導電性和高耐蝕性能，可以直接加工成為電極或電極基材，用于制造高功率、高比能量、長壽命的蓄電池。
文檔編號H01M4/73GK1458331SQ0211744
公開日2003年11月26日 申請日期2002年5月16日 優先權日2002年5月16日
發明者鐘石, 王佳兆, 朱彥文, 陳新元 申請人:澳大利亞電池技術有限公司