蓄电池板栅用合金的基础知识.docVIP

蓄电池板栅用合金的基础知识 1.?板栅所用金属的物理化学性质⑴?铅(Pb)：原子量207.21，密度11.34g/cm3，熔点327.5℃，沸点1743℃，铅的氧化物有PbO、Pb3O4、PbO2。金属铅是青灰色，有良好的延展性，在常温下生成一层氧化膜，失去金属光泽。铅的国家标准GB469-05规定有5个牌号，高牌号铅杂质少，用作板栅和磨铅粉，低牌号铅用作产品的零部件。⑵?锑(Sb)：原子量121.76，密度6.684g/cm3，熔点630℃，沸点1750℃，锑在空气中不易氧化，加热燃烧时生成SbO、Sb2O3、Sb2O5。金属锑为银白色，有光泽，质硬而脆。锑的国家标准GB1599-04规定有4个牌号，一般含锑合金多用2号锑。⑶?钙(Ca)：原子量40.08，密度1.54g/cm3，熔点842℃，沸点1484℃。钙为银白色，主要用于与铝、铜、铅制成合金。⑷?其他金属和元素有锡(Sn)、铝(Al)、铜(Cu)、镉(Cd)、砷(As)、硒(Se)、硫(S)等。2.?铅锑合金板栅⑴?高锑合金板栅：高锑合金板栅(Sb4%～6%)蓄电池是多年来沿袭下来的一种生产方式，其优点是强度高，能承受加工制作过程中的机械力，利于电流传导，与活性物质结合比较好，在硫酸溶液中有一定的耐腐性。它的缺点是电阻比较大，锑易从正极板上溶解迁移到负极，耗水大，自放电大，此合金板栅在逐步淘汰。⑵?低锑合金板栅(Sb≤2%)：随着免维护蓄电池的发展，高锑合金板栅已不适应产品性能需要。低锑合金板栅在蓄电池上的应用更是一项措施，但仍不尽满意，从产品铸造、机械强度以及耐腐蚀方面不够理想。这种合金析气量明显降低，但浇铸条件很严，很容易出现热裂。为了改善这种状态，在低锑合金中加入少量其他元素，如锡(Sn)、银(Ag)、铜(Cu)、镉(Cd)、砷(As)等，作为变晶剂，可以改善低锑合金板栅的热裂、抗腐蚀性差、机械强度低、板栅成型难等问题。⑶?铅锑镉合金：随着电动自行车电池的发展，该合金板栅得到迅速发展，其特点是耐腐蚀性好、强度高、深放电寿命长、不易脱粉等；但此板栅由于有镉，镉是毒金属，现在不提倡使用。配方为：Sb-1.5%～2.0%/?Cd-1.2～1.8%/?Cu-0.08%/?As-0.10%；此合金板栅主要用于电动车电池的正板栅，其负板栅为铅钙合金。3.?铅钙合金板栅⑴?铅钙合金板栅：用该板栅制成的蓄电池没有酸气泄露，有良好的密封性，析气量更小，自放电更低，比低锑合金析氢过电位高，能使可能析出的气体得到抑制；这种板栅最大缺点是在板栅和活物质界面生成高电阻层，即硫酸钙，容易引起电池容量早期衰减，所以锡的含量应在1%以上。因为Sn≥1%可以避免电池的早期容量衰减。⑵?铅钙合金板栅配方：正板Ca-0.05%～0.08%/?Al-0.02%～0.04%/?Sn-1.0%～1.5%。负板：Ca-0.08%～0.10%/?Al-0.02%～0.04%/?Sn-1.0%～1.5%。4.?添加在铅合金中的其他金属元素都有什么作用？⑴?各种少量元素在铅合金中起成核剂作用，各种元素在合金液中高度均匀地分散，冷凝时，比铅结晶速度快，形成以各种元素为晶种的结晶颗粒，铅围绕它们进行结晶，晶种多、晶粒形成多，从而达到细化晶粒的目的。这种被细化了的晶体，无明显的晶界层，避免了有锑板栅的裂纹。⑵?作为成核的金属或非金属要有利于提高氢的析出过电位。S、Se能与Pb生成PbS、PbSe，是较好的成核剂。Cu和As可生成CuAs，也是一种很好的成核剂。⑶?Sn可以改善合金表面与活物质接合的微观结构，改善合金液的流动性，有利浇铸，铸件合格率高；Al是在溶化中形成防氧化膜，减少Ca的烧损和板栅穿透性腐蚀有一定效果。⑷?在板栅中加入As能提高铸件硬度和耐腐蚀性，还能延缓板栅长大变形，Ag、Cd的加入能提高铸件的耐腐蚀性和机械强度；板栅中加入S、Se能减少合金的脆性及断裂现象。⑸?以上元素在铅合金中的加入量为：As为0.01%、Cu为0.1%、S为0.1%、Se为0.05%、Sn为1.0～1.5%、Cd为1.2～0.18%、Ag为0.1%。5.?在低锑合金中加入镉起什么作用？低锑合金板栅在铸造过程中易产生裂纹，工艺性差，强度低。这是因为板栅在浇铸时是一种不平衡条件下的快速冷却，冷却过程是先析出αPb相，此相几乎没有锑扩散到里面，液相中的锑富集性高。当铸件温度下降到250℃时，锑的一部分晶粒在αPb相的收缩空隙中析出，形成了一种锑的夹层。又因低锑合金中Pb量多，所形成的αPb晶体收缩空隙大，锑又不能充填所有空隙，故此产生裂纹现象，为避免发生这种情况，需要在低锑合金中加入一定量的镉，加入量一般为0.12%～0.18%。6.?脱模剂