蓄电池板栅用合金的基础知识

发布 2019-08-09 03:29:17 阅读 7042

1.板栅所用金属的物理化学性质。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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?

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。

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。

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。

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.脱模剂的作用是什么,怎样配制脱模剂?

脱模剂是用软木粉、硅酸钠、膨润土和水配制而成。配方为:软木粉600g/硅酸钠300ml/膨润土120g/水10l。

脱模剂的作用主要是降低铅液的热传导,当铅液进入模腔后所带热量不易被钢模吸收,在瞬间内保持良好的流动性,易脱模。铅液在模腔内凝固后,由于脱模剂附在模面上,大大降低了铅在模面上的真空度,易脱模。由于以上两个作用,这就使得栅筋外层结晶形成一个不光滑的模面,且表面积大。

欲获得良好的铸型效果,还要注重脱模剂的喷涂效果,对薄型板栅(2.0mm以下)要用喷枪喷涂脱模剂10遍,厚型板栅(3~5mm)喷涂5遍,要把模面筋槽各处纵横交叉地均匀喷好。脱模剂的配制方法按配方中材料称好,先把3l水和膨润土放入机械搅拌器混合1.

5h,再加入全部水、软木粉和硅酸钠搅拌5min即可使用。软木粉细度需达到200目,可用球磨法进行研磨。有的不用膨润土,只用软木粉、硅酸钠和水玻璃共热煮沸使用。

7.怎样铸造符合质量要求的板栅?

铸造板栅时要给板栅模加温到110~130℃。喷涂模具的关键是均匀、细致,喷后对用铅量较多的筋条和极耳要用专用刮具刮一刮,以减少局部筋条的收缩。通常正板栅比负板栅厚1.

1~1.3倍。

铅锑合金铸板温度为480℃~520℃,铅钙合金铸板温度为420℃~460℃;铸造厚型板(3~5mm)温度为420℃~460℃,铸造薄型板(2.0mm以下)温度为480℃~520℃。温度低合金中的元素会浮在液面,影响板栅质量;铸板中下角料回锅次数一般是2~3次,反复回锅会影响合金成分。

模具筋条形状对铸型质量有很大影响,把传统三角形、菱形筋条改为边弧形筋条有利于模具排气,在较低的铅液温度下很好成型。这是因为边弧形筋条铅液冲入模腔阻力小,铅液冷却速度快,结晶细致。

综合上述条件,铸造符合质量要求板栅的条件是脱模剂喷涂、铅液温度、模具温度、合理的筋条结构等四个基本因素恰到好处,就能顺利地铸造出符合质量要求的板栅。

8.铅钙合金板栅的优点和缺点。

铅钙合金的优点是析氢过电位比铅锑合金高约200mv,导电率要高20%,机械强度也好于铅锑合金,用在浮充条件下板栅的变形度要好于其他合金。

铅钙合金的缺点是钙易氧化、烧损,用作正板栅其腐蚀生成的pbo2膜中含有caso4,成为caso4的结晶核,使pbso4量增多,导电性和渗透性变差,在和pbo2物质结合处形成钝化膜使正极充电接受能力变差,尤其对电池的深放电影响明显,因此,铅钙合金的正板栅不宜在深循环条件下使用。

9.板栅在铸造**现的质量问题:

栅筋收缩:收缩的主要部位在极耳和边框。原因是局部温度过高,铅液冲入模腔后局部冷却很慢,结晶粗糙,一折即断又不耐腐。

解决办法:调整模具温度,局部的脱模剂不宜太厚,要用刀轻轻刮一刮,使表面软木层变薄,效果比较好。

栅筋铸不满:原因是横腔内排气不畅或排气道槽设计开凿不合理或有梗阻现象。此。

外,模具合拢松紧不一,也会产生铅液断流,不易铸满。

解决办法:调整或开通气道,使合金液冲型后,排气顺利,模具合拢力量一致。此外,铅液温度和模具温度控制得当,脱模剂喷涂均匀。

板栅发暗有黑斑:原因是合金**不清楚,使用了劣质杂铅或合金配制不良等,铅液中形成一层粘稠物夹杂在里面,成型后出现黑斑点。

解决办法:更新合金液,重新配制新的合金。

板栅细筋:细筋部位有在水口附近,有在极耳附近,也有在边框,厚型板栅表现较多。原因是模温过高,脱模剂炭化,板栅筋条成型时冷却不均匀,冷却快的部位夺取了冷却慢的部位铅,形成局部细筋。

解决办法:降低模温,刷去旧软木层,重新喷涂。对粗筋板栅在浇口下出现较普遍,可采取局部加粗筋条的办法解决。

板栅超重:原因是筋条尺寸不符合设计要求,尺寸偏大,用铅量过多,重量超标。解决办法:将磨面用磨床进行研磨检修。

板栅偏轻:原因是筋条尺寸偏小或截面尺寸不够。

解决办法:用刨床加大筋条尺寸或用异型小锉加大磨面筋槽尺寸,用千分表精确测量,即可解决。

板栅偏斜或弯曲:原因是动模开启时,板栅贴在两页模子上,拉动形成偏斜,厚型板栅多见这种现象。板栅弯曲原因是板栅出模后没有平整或搬动不当形成弯曲。

板栅毛刺:原因是边框或水口切得不齐连带一部分毛刺,它会刮带一部分铅膏带入电池内,形成多余沉淀物或形成铅绒造成短路。

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