一种电池极板用钙铝铅合金及其制备方法技术

本发明专利技术的目的就是弥补现有技术的不足，提供了新型的制作电池极板用的较短工序生产出钙利用率较高、化学成分稳定的钙铝铅中间合金替代现有技术中的钙铝合金。采用该合金制成的电池极板洁净度高、电学性能强、寿命长、强度更高、性能更加稳定。而且冶炼成本大幅降低。为达到所述目的，本发明专利技术一种电池极板用钙铝铅合金，作为制造电池极板的中间合金，由钙、铝、铅三种原料合成，其中各原料的质量百分比为：钙：60％-85％；铝：10％-35％；铅：3％-12％。采用本发明专利技术所述的工艺，在最终制备电极板时，配置铅钙合金工序中加入钙铝铅中间合金做到一次加入，不需二次补加，同时钙铝溶解充分，分布均匀，尽量提高电池极板的综合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电池极板用钙铝铅合金及其制备方法
本专利技术涉及一种制作电池极板用的中间金属，尤其涉及一种电池极板用钙铝铅合金及其制备方法。
技术介绍
电池极板作为电池重要的组成部分，其综合性能对电池的影响极大。目前国内电池极板的生产制备大多数采用铅钙多元合金，且铅钙合金成分大同小异，配制工艺和配方也只是略有差异。但是配置铅钙合金在加入钙和铝时早期的方法是单独的加入钙和铝来冶炼，近几年来因工艺的改进及产量的需求使用钙铝合金来作为中间合金添加，但是钙铝中间合金在制备、储存、运输、及使用过程中有诸多的缺点，比如：(1)钙铝合金在制备及储存运输过程中极其容易氧化，导致在使用时出现铅渣过多的问题。造成一定的浪费及影响铅钙合金的质量。(2)钙铝合金在加入过程中容易出现钙铝收得率不稳定的情况，目前常规方法是先根据钙含量要求加入钙铝合金后在进行补加铝粒的工艺。铝粒熔化温度高，加铝时需二次升温。造成冶炼周期加长，同时能源消耗加大。而且补铝后容易造成不易熔渣粒，影响铅钙合金浇注板栅后的质量，容易出现毛刺及断筋。(3)钙铝合金的熔点为580‐650℃之间，目前最佳使用温度为610℃以上。铅锅升温成本高同时升温耗费时间较长。对此，我们为了降低铅锅的升温温度，减少升温时间，减少生产成本，希望能找到一种更好的中间合金，能在较低的温度下就能产生反应。《甘肃冶金》‐2002年4期《铅‐钙‐铝合金的研制及推广应用》一文中公开了一种Pb‐Ca‐Al三元合金的研制过程,并推广应用到锌电解中,与传统工艺相比在节省用银、提高电流效率方面具有明显经济效益。但是这样的三元合金是作为最终极板成品而设计的，其特点在于含铅量非常高，通常在90％以上，而含钙量不足1％。随着技术的进步，这种合金制成的极板也基本被淘汰掉了。
技术实现思路
：本专利技术专利的目的就是弥补现有技术的不足，提供了新型的制作电池极板用的较短工序生产出钙利用率较高、化学成分稳定的钙铝铅中间合金替代现有技术中的钙铝合金。采用该合金制成的电池极板洁净度高、电学性能强、寿命长、强度更高、性能更加稳定。而且冶炼成本大幅降低。为达到所述目的，本专利技术一种电池极板用钙铝铅合金，作为制造电池极板的中间合金，由钙、铝、铅三种原料合成，其中各原料的质量百分比为：钙：60％‐85％；铝：10％‐35％；铅：3％‐12％。优选的，所述三种原料均为固体，且原料的纯度均高于97％。优选的，所述钙使用电解钙、高纯钙、还原钙，其形态为钙块、钙屑、钙粉或钙粒。固体钙的来源非常广泛。通常选择以钙块的形式加入，在使用钙块的情况下，其加入温度可以稍高些。相较于钙屑、钙粒，采用钙块具有这样的优势：不需要钟罩，可直接加入，操作方便简单，钙利用率稳定。进一步的，本专利技术还包括一种电池极板用钙铝铅合金的制备方法，包括以下步骤：步骤1：选料，选择符合纯度要求的原料；步骤2：配料：将原料按比例配比；步骤3：装料：将配好的原料装入反应器皿；步骤4：熔化：在持续惰性气体气氛保护下，将纯铝锭、纯钙块放到感应炉中混合熔化并搅拌，冶炼温度控制在900℃‐1000℃，全部熔化后，再将铅锭加入感应炉中混合熔化并搅拌，冶炼温度控制在950℃‐1050℃，搅拌5min‐10min直至合金全部熔化。这个过程中温度过高，会造成合金元素损耗增加；温度过低，则合金中元素不能有效合金化。另外，搅拌时间也要适当控制，搅拌的时间不能过长，以所加入的金属完全合金化为宜。若时间过长，会使其中的铝、钙过度损耗。搅拌时间过短则合金容易产生偏析，合金成分不均一。步骤5：浇铸：将熔化后的成品浇铸成钙铝铅中间合金；步骤6：检验测量：检测成品质量是否符合要求；步骤7：将符合要求的产品入库保存。优选的，所述步骤4和步骤5之间还包括逆搅拌步骤：物料加完后按和之前搅拌方向相反的方向继续搅拌3‐5分钟。这样能获得所需的钙铝铅中间合金成分更为稳定的。优选的，所述步骤4中惰性气体采用氩气。优选的，所述步骤6中检测要求其他杂质元素总量小于3％。即使三项主要成分的配比比例符合要求，如果杂质元素过多，该产品依然属于不合格产品。本专利技术该合金的主要特点为：(1)合金中加入铝可以降低氧含量、使夹杂物改性和去除效率高，采用稀土、铝、钙多元素复合脱氧除杂，最终更能显著提高电池极板的电学性能；(2)本专利技术的工艺流程短，能获得稳定的钙铝利用率以及稳定的化学成分与较好外观质量的钙铝铅中间合金；(3)本专利技术采取直接熔合钙、铝、铅合金的工艺，能改善合金的稳定性，能提高电池极板的综合性能；(4)在本专利技术中，金属铝的加入同时也是作为保护剂，它可用于保护所加入的钙不至于在熔炼过程被大量氧化而影响最终产品的品质；(5)合金熔炼过程中加入方法简单、方便，最终的钙铝铅中间合金不易粉化，保存时间长。本专利技术用钙铝铅中间合金来取代钙铝中间合金生产电池极板，具有如下优势：(1)钙铝铅合金中铝和铅保护了钙，从而降低了钙的损失，钙的烧损可降低到5％以下；同时在储存、运输过程中不易产生氧化，同时较钙铝合金更加稳定，不易碰撞着火，增加了存运的安全性。(2)合金中钙铝铅三元素均匀融合，在加入后能均匀迅速的熔化并使铅钙合金的钙铝含量均匀，极少出现铅渣及铝不易熔颗粒，能明显提高铅钙合金的冲击韧性、强度、淬透性，同时也能提高铅钙合金的析氢析氧过电位；(3)较高的钙含量和一定含量的铝及铅混合中间合金强化了夹杂物变性和去除效果；(4)使用钙铝铅中间合金，没有降温过程，同时使用温度降低30‐60℃，能更快更充分的溶解，从而缩短了生产时间，降低了升温成本，提高了劳动效率。一吨铅液加热成本在10元每10度。(5)本专利技术的有益效果是采用保护气，因为隔绝了氧气，故而极大地降低了氧化钙和氧化铝的形成，在搅拌过程中产渣率低，可以做到基本无渣，这样在工业生产中就不必再去捞取浮渣，同时提高了钙的利用率；(6)可以根据客户要求合成不同配比的钙铝铅合金，故而应用面广，可以满足不同的客户需要，创造了更好的经济效益；(7)制得的中间合金成分稳定，组织分布均匀，合金流动性好。采用本专利技术所述的工艺，在最终制备电极板时，配置铅钙合金工序中加入钙铝铅中间合金做到一次加入，不需二次补加，同时钙铝溶解充分，分布均匀，尽量提高电池极板的综合性能。具体实施方式:本专利技术在制备过程中，原料的比例基本不会发生变化，因此原料的重量百分比基本和成品中各成分的质量百分比相同。实例1：在持续氩气气氛保护下，取纯铝锭2.2kg，在感应炉中升温至900℃将其熔化，然后在搅拌状态下往其中添加6.8kg纯钙块，混合冶炼的温度控制在930℃，待其全部熔化后继续搅拌并加入1.0kg铅块，混合冶炼的温度控制在950℃，搅拌8min直至合金全部熔化，然后经浇铸装置浇铸成中间合金，在空气中自然冷却并制成中间合金成品，检测称重后入库。其成分与含量为：Ca:68wt％，Al:22wt％，Pb10wt％。实例2：在持续氩气气氛保护下，取纯铝锭2.5kg，在感应炉中升温至900℃将其熔化，然后在搅拌状态下往其中添加7.0kg纯钙块，混合冶炼的温度控制在950℃，待其全部熔化后继续搅拌并加入0.5kg铅块，混合冶炼的温度控制在980℃，搅拌10min直至合金全部熔化，然后经浇铸装置浇铸成中间合金，在空气中自然冷却并制成中间合金成品，检测称重后入库。其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池极板用钙铝铅合金，作为制造电池极板的中间合金，其特征在于：由钙、铝、铅三种原料合成，其中各原料的质量百分比为：钙：60％‑85％；铝：10％‑35％；铅：3％‑12％。

【技术特征摘要】
1.一种电池极板用钙铝铅合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：选料，选择符合纯度要求的原料；各原料的质量百分比为：钙：60％-85％；铝：10％-35％；铅：3％-12％；所述三种原料均为固体，且原料的纯度均高于97％；步骤2：配料：将原料按比例配比；步骤3：装料：将配好的原料装入反应器皿；步骤4：熔化：在持续惰性气体气氛保护下，将纯铝锭、纯钙块放到感应炉中混合熔化并搅拌，冶炼温度控制在900℃-1000℃，全部熔化后，再将铅锭加入感应炉中混合熔化并搅拌，冶炼温度控制在950℃-1050℃，搅拌5min-10min直至合金全部熔化；步骤5：浇铸：将熔化后的成品浇铸成钙铝铅中间合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌春源，
申请(专利权)人：长兴华源冶金材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33