一种稀土镍基ＡＢ５型贮氢合金的热处理方法技术

一种镍氢电池负极用稀土镍基ＡＢ↓［５］型贮氢合金的热处理方法，稀土镍基ＡＢ↓［５］型贮氢合金经熔炼并浇铸成铸锭后，在惰性或还原性气氛中，采用先低温后高温的分段热处理方法，具体是在４００～８００℃温度范围内保温２～５小时，然后升温到９５０～１１００℃保温０．５～３小时进行分段热处理。稀土镍基ＡＢ↓［５］型贮氢合金经上述分段热处理之后，可消除和改善贮氢合金的成分偏析、晶格应力及晶格畸变，而合金晶粒不会合并长大，提高了合金的抗粉化能力，改善了贮氢合金Ｐ－Ｃ－Ｔ曲线的倾斜度，降低了平台压力，提高了合金吸放氢量、电化学容量和循环寿命等，从而真正提高了电池的电化学循环寿命性能。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土镍基AB5型贮氢合金的热处理方法
本专利技术涉及一种镍氢电池负极用稀土镍基AB5型贮氢合金的热 处理方法。
技术介绍
稀土镍基AB5型IC氢合金具有较好的活化性能和较高的电化学 容量，作为Ni-MH电池负极材料已经得到广泛应用。常规熔铸ABs型 储氢合金易产生晶内偏析和晶格缺陷，成分和微观组织的均匀性较 差且晶格应力较大。虽然增大冷却速度，能够减少偏析，提高成分均 匀性，但同时也使晶格缺陷增加，晶格应力增大。同时合金的有些元 素如镍、钴、锰、铝等会沉积在晶界表面，使合金容易被腐蚀，从而 降低合金的电化学性能。而热处理能够减少合金晶格缺陷和晶格应力, 促进合金成分的均匀化，增强合金的抗粉化能力，明显提高合金的 最大放电容量以及循环寿命。稀土镍基AB5型贮氢合金一般按合金成分配料后，首先在真空中 频感应炉中进行熔炼，并浇铸成铸锭，然后将铸锭装入真空热处理炉 中，进行退火热处理，然后将热处理过的铸锭经粗粉碎、细粉碎和筛 分后，最终得到贮氢合金粉。稀土镍基AB5型贮氢合金铸锭经热处理 后，可消除和改善贮氢合金的成分偏析，从而使贮氢合金的成分均匀 性得到改善，同时可消除和改善贮氢合金因铸造所造成的晶格应力及 晶格畸变，从而改善贮氢合金P-C-T曲线的倾斜度及降低平台压力、提高吸放氢量、电化学容量和循环寿命等。稀土镍基AB5型贮氢合金生产过程中的热处理工艺，一般是将合金铸锭在温度900。C 100(TC左右保温10~12小时。该热处理工艺虽 然也可消除和改善贮氢合金的成分偏析，特别是减少合金中锰元素的 偏析，从而使贮氢合金的成分均匀化，同时可消除和改善贮氢合金因 铸造所造成的晶格应力及晶格畸变，从而改善贮氢合金P-C-T曲线的 倾斜度及降低平台压力、提高吸放氢量、电化学容量和循环寿命等， 但由于温度高，时间长，从而导致合金晶粒合并长大，合金金相组织 粗大化，从而影响lfc氢合金的粉化性能，最终影响贮氢合金的循环稳 定性。另外,热处理工艺由于所采用的温度较高，而且保温时间较长, 因而消耗的电力能源较多,生产时间较长,即工艺成本较大。稀土镍基AB5型贮氢合金也可在较低温度下，例如在 40(TC 80(TC温度范围内保温一定时间进行热处理。这种热处理方法 由于热处理温度较低，故需要很长的保温时间。稀土镍基AB5型贮氢合金采用先高温IOO(TC保温一段时间后再 在较低温85(TC保温保温一段时间的热处理方法。贮氢合金在较高温 度下保温时，如果保温时间较短，则难以消除和改善贮氢合金的成分 偏析，减少合金中锰元素的偏析；保温时间较长，会导致合金晶粒合 并长大，增大晶粒尺寸，即导致合金金相组织粗大化，从而影响贮氢 合金的粉化性能。
技术实现思路
专利技术人经过研究发现，高温下的热处理工艺所采用的温度较高，而且保温时间较长，贮氢合金经热处理后成分均匀化、晶格应力及晶 格畸变消除和改善的同时，会导致合金晶粒合并长大，即导致合金金 相组织粗大化，从而影响贮氢合金的粉化性能，最终影响贮氢合金的 循环稳定性。另外，热处理工艺由于所采用的温度较高，而且保温时 间较长,因而消耗的电力能源较多,生产时间较长，即工艺成本较大；低温下的热处理工艺需要很长的保温时间，这样不仅会延长了贮 氢合金的生产时间，同时也不能降低生产能耗，即不利于贮氢合金的 生产。如果保温时间较短，虽然可消除和改善贮氢合金因铸造所造成 的晶格应力及晶格畸变，但难以消除和改善贮氢合金的成分偏析，减 少合金中锰元素的偏析，从而难以改善贮氢合金P-C-T曲线的倾斜度 及降低平台压力、提高吸放氢量、电化学容量和循环寿命等；在高温下保温后再进行低温下的保温，则难以对贮氢合金在高温 下保温后己形成的吸放氢性能及电化学性能产生影响。这是因为，如 果高温下保温时间短，则尚未消除和改善的贮氢合金成分偏析，在低 温下保温也难以消除和改善，除非在低温下长时间保温。如果高温下 保温时间较长，会导致合金晶粒合并长大，晶粒尺寸增大，即导致合 金金相组织粗大化，从而影响贮氢合金的粉化性能，继续低温下的保温时，如果保温时间较长，则会使合金金相组织进一步粗大化；保温时间较短，也不会改善合金金相组织的粗大化。针对稀土镍基ABs型贮氢合金的热处理方法的缺点，专利技术人经过 反复探讨和研究，并进行了大量的实验，克服了现有技术中存在的合 金晶粒合并长大，晶格尺寸增大，能耗大，热处理时间长的缺陷，提高了贮氢合金的循环稳定性及容量，从而提供了一种镍氢电池负极用稀土镍基AB5型贮氢合金的热处理方法，稀土镍基ABs型贮氢合金经熔炼并浇铸成铸锭后，在惰性或还原性气氛中采用先低温后高温 的分段热处理。本专利技术可优选为，稀土镍基AB5型贮氢合金经熔炼并浇铸成铸锭 后,在惰性或还原性气氛中，先在400 80(TC温度范围内保温2~5小 时，然后升温到950 110(TC保温0.5 3小时进行分段热处理。进一步 优选为其低温段为550°C~650°C，保温时间为3.5 4.5小时，高温段 为950°C~1050°C,保温时间为1.5 2.5小时。最好是在600'C加热保 温4小时后升温到1000。C保温2小时。稀土镍基ABs型贮氢合金的惰性气氛为氩气、氦气、氮气及其混 合气体，还原性气氛是在氩气、氦气、氮气或其混合惰性气氛中混入 一定量的氢气构成。稀土镍基AB5型贮氢合金可以是普通的稀土镍基AB5型贮氢合 金，优选为以富铈混合稀土、电解镍、钴、锰、铝为原材料，按照 MmNi3.55Coo.75Mna4Ala3合金化学组成进行配料的。其中富铈混合稀 土重量组成为27.28wt%La、 50.41wt%Ce、 5.03wt%Pr、 17.04wt%Nd， 其他金属原材料纯度均大于99.9wt%。稀土镍基AB5型fc氢合金在 130(TC 150(TC下的中频感应熔炼炉熔炼2 4小时后浇铸得到的。稀土镍基ABs型贮氢合金经上述分段热处理之后，可消除和改善 贮氢合金的成分偏析，从而使贮氢合金的成分均匀性得到改善，同时 可消除和改善贮氢合金因铸造所造成的晶格应力及晶格畸变，而合金晶粒不会合并长大，从而提高了合金的抗粉化能力，改善了贮氢合金 P-C-T曲线的倾斜度，降低了平台压力，提高了合金吸放氢量、电化学容量和循环寿命等，从而真正提高了电池的电化学循环寿命性能。具体实施方式稀土镍基AB5型贮氢合金铸锭在惰性或还原性气氛中，首先在 400 80(TC温度范围内保温2 5小时。合金铸锭首先在较低温度下保 温一定的时间，可消除和改善贮氢合金因铸造所造成的晶格应力及晶 格畸变，消除合金中的位错等晶格缺陷以及消除合金的内应力，同时 在一定程度上减少合金元素的偏析，使合金中非平衡第二相减少。由 于是在较低温度下保温一段时间进行热处理，故不会导致合金晶粒合 并长大、晶粒尺寸增大。较低温度下热处理时，其温度在400 800°C 温度范围较好。温度如低于40(TC，则温度太低，难以完全消除和改 善贮氢合金因铸造所造成的晶格应力及晶格畸变，更不用说减少合金 元素的偏析等；温度如高于800。C，则温度太高，难以平稳控制热处 理进程，在保温后期会导致部分合金晶粒合并长大。稀土镍基AB5 型贮氢合金铸锭在400 80(TC温度范围内热处理时，保温时间为2 5 小时较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍氢电池负极用稀土镍基ＡＢ↓［５］型贮氢合金的热处理方法，稀土镍基ＡＢ↓［５］型贮氢合金经熔炼并浇铸成铸锭后，在惰性或还原性气氛中进行分段热处理，其特征在于：采用先低温后高温的热处理方法。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尤聿媛，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[]