职工教材1-合金铸造.doc

职工教材-1 板栅铸造 板栅结构和合金 1. 板栅结构 板栅是支撑活性物质的载体，同时做传导电流的导体。板栅的设计要根据蓄电池使用条件，结构要合理，全面综合考虑，既要填涂更多的铅膏，又要有利于导电，而且考虑板栅的工艺性、机械强度以及耐腐蚀性等因素。 板栅结构设计的考虑要素： ① 几何形状和总体积比例合理，正确设定筋条数量、形状和间距，达到活性物质的最大有效空间； ② 有利于支撑活性物质并有利于板栅表面和活性物质的结合，尽可能的增加板栅和活性物质的接触面积，防止活性物质脱落。 ③ 有利于导电和电位分布均匀，大电流放电电压降损失最少： ---- 板栅尺寸设计上，尽可能遵循宽大于高度的原则，宁可宽一点，不要高；使板栅的各个部位离板耳最近。 ---- 放射状和树枝状比直线水平合理。 ---- 邻近板耳的边框和筋条要粗，远离板耳要细，粗细逐渐变化。 ---- 重量轻，具有良好的机械强度。 ④ 具有良好的工艺性，有利于浇铸成型；筋条角度尽量大一些，脱模容易。防止铸件的局部的铅量过分集中，有利于模具温度的控制；防止出现晶间腐蚀。 ⑤ 应具有抗蠕变性。蓄电池在运行过程中（特别是在长期深放电运行时）正板栅长大膨胀，特别是Pb-Ca合金，大型极板比较突出。在板栅设计中设法增加极板上部机械强度。 2. 板栅厚度 板栅厚度是根据蓄电池使用条件，放电率，寿命和容量要求等各种因素来确定。 ---- 当蓄电池以不同电流密度放电时，活性物质沿厚度方向的反应深度不相同。放电电流小，放电深度较深，活性物质利用率高，放电容量大；反之，放电电流大，反应深度小，活性物质利用率低，放电反应主要集中在极板表面上进行，极板内部几乎不参加反应。因此用于大电流放电时，极板厚度要薄一些，如汽车起动用蓄电池极板厚度一般在2mm 以下；对用在中等电流密度以下放电的工业用蓄电池，极板厚度可较厚一些，可达到3mm以上。 当电流密度为小于100A/m2,低电流密度放电时，其反应深度可达3mm～5mm，可选择较厚的极板厚度；电流密度大于200A/m2的大电流放电时，活性物质的反应深度只有0.12mm左右，利用率急剧下降，应选择较薄的极板厚度。 ---- 蓄电池使用寿命的影响：对用于备用电源等长寿命蓄电池板栅还要考虑金属铅的腐蚀速度。在中等密度的硫酸溶液中板栅的腐蚀速度一般为0.25～0.3mm/年。因此使用寿命要求达到10年以上时，正极板板栅厚度应大于3mm以上。 负极板由于活性物质利用率远远高于正极板，其厚度可以薄一些；一般为正极板的70%左右考虑。但用于低温放电的蓄电池，负极板厚度要大一些，可达正板的80%～90%，或者更大。如在-40℃超低温条件下运行时，正极板和负极板的基本相同，甚至比正极板更厚。 3. 板栅合金 蓄电池用板栅合金应满足以下要求： ① 满足浇铸工艺要求，流动性好，有利于成型，具有良好的加工性能； ② 具有良好的机械强度，有利于操作； ③ 抗蠕变性能强，防止在使用期间板栅的胀大； ④ 耐腐性强，保证蓄电池寿命；还要考虑电化学特性；比如金属析气过电位高； 根据蓄电池类型合金配方和种类不尽相同。通常有以下类型。 1）铅锑合金 铅锑合金是制造蓄电池的最典型板栅材料，其主要特性如下： ----- 抗拉强度、延展性、韧性以及抗蠕变性能比较好； ----- 合金熔点和收缩性较低，因此具有良好的流动性和充型性，有利于浇铸； ----- 具有比纯铅更低的热膨胀系数，蓄电池在充放电过程中不易发生变形； ----- 板栅与活性物质之间具有较好的结合力。 早期通常采用Sb含量为6%～7% 的Pb-Sb合金，其熔点为285℃～278℃；合金熔点与Sb含量有关，含锑量增加，熔点下降。在生产现场上，用测定熔点的方法来，简便的控制合金含Sb量。纯铅的熔点为327.4℃，合金熔点较低，大大提高浇注性能，具有良好的机械强度。 最突出的问题是： ---- 充电时，正极板栅中的锑在电解液中，转移到负极，沉积在活性物质表面，降低氢过电位，还有一部分吸附在正极活性表面上，降低氧的析出过电位。因此，锑的存在，降低水的分解电压，加剧了水的分解和存放时蓄电池自放电。不能达到免维护要求。 ---- 耐腐性能较差，随正板栅含锑量的增加，腐蚀速度加快，降低循环寿命。 当合金的锑含量为6%～7%时，合金的水的分解和自放电较为明显，必须定期（如3周或一个月）进行一次补充充电和补水。 近年来，为提高蓄电池免维护性能和循环寿命，不断地降低Pb+Sb合金的Sb含量。到70年代后，合金的含锑量降到2.5%～3.5%，大大降低水的分解，可以作到每半年或一年加一次水，但失水率超过6g/Ah(12V蓄电池)以下的免维护标准，可称为少维护蓄电池；但依然还需要补水和补充充电等维护操