一种适用于70MPa氢气安全阀的易熔合金制备工艺制造技术

技术编号:34275076 阅读:128 留言:0更新日期:2022-07-24 16:57
本发明专利技术公开了一种适用于70MPa氢气安全阀的易熔合金制备工艺,包括按以下质量份备料:锡1

A preparation process of fusible alloy suitable for 70MPa hydrogen safety valve

【技术实现步骤摘要】
一种适用于70MPa氢气安全阀的易熔合金制备工艺


[0001]本专利技术涉及有色金属
,具体涉及一种适用于70MPa氢气安全阀的易熔合金制备工艺。

技术介绍

[0002]作为氢燃料电池汽车的储能部件,方便高效的氢气储存方式是实现氢燃料电池汽车大规模商业化的关键技术之一。高压气态储氢具有容器结构简单、压缩氢气制备能耗少、充装速度快等优点,是目前国内氢燃料电池汽车领域技术发展较成熟且应用最为广泛的一种方式。尽管车载高压气态储氢技术已经得到广泛应用,但我国高性能车载高压储氢系统依然存在诸多技术瓶颈。
[0003]安全阀是整个车载高压储氢系统的关键元器件之一,对气瓶的超压保护起着关键的作用,在安全阀中都装有温控元件,通常其材料选为易熔合金。而70MPa的储氢压力对安全阀性能提出了更高的要求,需保证其在高压下能够长期服役,且在110
±
10℃时易熔合金熔化,储氢瓶能够快速泄压,避免因氢气受热膨胀产生爆炸。目前,易熔合金主要以锡基合金为主,其熔化温度较低,但由于该合金的强度较低,不超过50MPa,不能应用于70MPa高压储氢瓶。因此,研制开发一种工艺简单、易于操作、制作成本低,且能满足上述要求的低熔点抗高压的易熔合金材料作为安全阀中的温控元件迫在眉睫。
[0004]基于此,做出本申请。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于,提供一种适用于70MPa氢气安全阀的易熔合金制备工艺,用于作为高压气瓶安全阀的温控元件。
[0006]为达成上述目的,本专利技术采取的技术方案如下:
[0007]一种适用于70MPa氢气安全阀的易熔合金制备工艺,包括如下步骤:
[0008]步骤一、按以下质量份的原料备料:锡1

5份、铅40

44份、铋51

55份、铜0.5

2份、锑0.5

2份;
[0009]步骤二、将上述质量份的铅、铜、锑原料放入到熔炼炉内,调整熔炼温度到650

700℃进行炼制,并进行搅拌熔化;
[0010]步骤三、等合金完全熔化后,将熔炼温度调整至300

350℃,待熔炉内的温度调至300

350℃后加入上述质量份的锡、铋原料,搅拌至全部熔化后去除表层扒渣,并让其静置后得到金属热熔体;
[0011]步骤四、将金属热熔体降温至200℃后,再通过过滤装置进行过滤,并浇铸到铸型中,冷却至室温后得到金属锭,金属锭的宽度可以为100mm,厚度可以为10mm;
[0012]步骤五、将金属锭进行机械加工,按要求将金属锭切割至所需的形状和尺寸,例如圆柱形;
[0013]步骤六、将切割得到的金属锭进行表面处理,保证金属圆柱体外观整洁,表面无破
损、无磨损;
[0014]步骤七、装袋入库。
[0015]进一步地,所述锡的纯度≥99.95%,铅的纯度≥99.95%,铋的纯度≥99.95%,铜的纯度≥99.95%,锑的纯度≥99.95%。
[0016]进一步地,所述铅料、铋料以及铜料为块状,尺寸为15

30mm,锡料和锑料为球状,直径为5

6mm。比如所述铅料和铋料为长宽高均在15

30mm范围内的块体,具体地,尺寸可以为15mm、18mm、20mm、25mm、28mm、30mm或上述任意两个数值点形成的数值范围。相比于粉末状原料,本专利技术采用的块状原料可以避免粉末原料加工过程中被污染;还可以避免粉末原料因比表面积大而造成的较严重的吸氧问题,避免氧含量高、后期熔炼产生较多的氧化性杂质和原料损耗、造成成份不均的问题,即本专利技术采用的块状原料污染少、氧含量低、熔炼后氧化性杂质少、原料损耗少、成份均匀性好。另外,本专利技术的先混合原料后熔炼的方法得到的合金成份均匀性更好,尤其是制备重量和尺寸较大的制品时,可以减少成分的偏析。本专利技术块状原料优选为15

30mm,一方面便于加工,另一方面便于两种原料的同时熔化,避免成分不均匀,同时可以将坩埚装料量最大化。
[0017]进一步地,所述步骤三中,搅拌熔化时间为30

40分钟,静置时间为25

35分钟。
[0018]进一步地,所述步骤二、三、四均在真空条件下进行操作,真空度为0.1Pa。
[0019]进一步地,所述步骤三中搅拌采用电磁搅拌,在随炉冷却的过程中,每隔10min启动一次电磁搅拌,每次搅拌时间3

5min。电磁搅拌会进一步使成份均匀;间隔的开启电磁搅拌可以使熔炼温度保持在一定范围内。在冷却过程中进行电磁搅拌可以避免在降温过程中成份偏析,会使成份更加均匀。
[0020]进一步地,所述步骤四中,所述过滤装置材料为泡沫氧化铝,泡沫氧化铝的孔径选择为80目。
[0021]进一步地,所述步骤五中,机械加工采用低硬度材料加工工艺,切割方式为激光切割或线切割,例如将金属锭切割为直径高度7mm的圆柱体。
[0022]进一步地,所述步骤六中,对合金材料进行表面处理时,分别使用1000目、1500目、2000目的碳化硅砂纸进行打磨抛光。
[0023]进一步地,所述步骤七中,表面处理后的金属锭用基底纸相隔进行上下层叠加后装入袋中,再进行入库。
[0024]本专利技术与现有技术相对比,其有益效果在于:
[0025](1)本专利技术的适用于70MPa氢气安全阀的铅铋易熔合金材料制备方法工艺简单,制作成本低,易于操作,适合大范围推广使用;
[0026](2)本专利技术的低熔点铅铋合金材料与其他易熔合金相比具有较高的抗压强度,且合金的熔化温度在110
±
10℃内,熔化温度范围较小,能够满足在氢气瓶口阀中应用的要求,该易熔合金材料能够在压强为70Mpa的氢气条件下长期服役,保证储氢瓶在工作压力下中不产生泄漏,一旦外部环境温度过高,该温控合金就会迅速熔化,进行泄压,保护设备安全,起到保护的作用。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例1的铅铋易熔合金材料通过DSC测试得到的合金熔化温度图;
[0028]图2为本专利技术实施例2的铅铋易熔合金材料通过DSC测试得到的合金熔化温度图;
[0029]图3为本专利技术实施例3的铅铋易熔合金材料通过DSC测试得到的合金熔化温度图;
[0030]图4为本专利技术实施例1的铅铋易熔合金材料的压缩应力

应变图;
[0031]图5为本专利技术实施例2的铅铋易熔合金材料的压缩应力

应变图;
[0032]图6为本专利技术实施例3的铅铋易熔合金材料的压缩应力

应变图。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术的技术手段及其所能达到的技术效果,能够更清楚更完善的披露,兹提供了以下实施例作如下详细说明:
[0034]实施例1本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于70MPa氢气安全阀的易熔合金制备工艺,其特征在于,包括如下步骤:步骤一、按以下质量份的原料备料:锡1

5份、铅40

44份、铋51

55份、铜0.5

2份、锑0.5

2份;步骤二、将上述质量份的铅、铜、锑原料放入到熔炼炉内,调整熔炼温度到650

700℃进行炼制,并进行搅拌熔化;步骤三、等合金完全熔化后,将熔炼温度调整至300

350℃,待熔炉内的温度调至300

350℃后加入上述质量份的锡、铋原料,搅拌至全部熔化后去除表层扒渣,并让其静置后得到金属热熔体;步骤四、将金属热熔体降温至200℃后,再通过过滤装置进行过滤,并浇铸到铸型中,冷却至室温后得到金属锭;步骤五、将金属锭进行机械加工,按要求将金属锭切割至所需的形状和尺寸;步骤六、将切割得到的金属锭进行表面处理;步骤七、装袋入库。2.根据权利要求1所述的一种适用于70MPa氢气安全阀的易熔合金制备工艺,其特征在于,所述锡的纯度≥99.95%,铅的纯度≥99.95%,铋的纯度≥99.95%,铜的纯度≥99.95%,锑的纯度≥99.95%。3.根据权利要求1所述的一种适用于70MPa氢气安全阀的易熔合金制备工艺,其特征在于,所述铅料、铋料以及铜料为块状,尺寸为15

30mm,锡料和锑料为球状,...

【专利技术属性】
技术研发人员:柴为民路远航骆芳沈逸舟
申请(专利权)人:杭州春江阀门有限公司
类型:发明
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