CN1035197C - 铅硒多元合金及其冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
一种铅硒多元合金及其冶炼方法，该合金中含有较低(1.4%)锑和较高(0.25)的硒，其熔炼是将添加元素装入铅制容器中封盖后放入已熔化的铅、锑合金液中并沉入炉底，温度480-510℃，搅拌均匀浇铸成锭即成，该合金具有优良的机械及电气性能，防腐性强，水耗低，日自放电率在0.1%以下，不仅可用于制造免维护铅蓄电池板栅，其主要技术性能指标达先进水平，还可广泛应用于机械与航空工业。
Description
本发明提供一种主要用作蓄电池板栅材料的铅硒多元合金及其冶炼方法。
铅蓄电池是目前成本最低，使用最广泛的二次电池，其极板栅长期以来使用高锑(4％以上)含量的Pb-Sb合金制作，此合金具有较好的机械性能和浇铸性能，但也一直是正极板不耐腐蚀和引起负极自放电的主要原因。为了提高板栅合金的耐腐蚀性和机械性能，长期以来人们都致力于免维护或减少维护铅蓄电池的研究，为此首先解决的问题是减少充电时气体的析出和自放电，而最好的办法是把合金中的锑(Sb)含量降到2％或更低一些。特开昭50-108125公开了一种铅锑合金，该合金特别适用于铅蓄电池的阳极板栅，其化学成份(重量％)的Sb0.5—3.5、As0.025—0.3、Sn0.002—0.05、Se0.005—0.1、Cu0.01-0.1，Pb余量。该文献中还特别指出：作为低锑含量的铅合金组成，锑是1～2％(重量)，是理想的。但是，锑含量的降低导致合金机械性能及浇铸性能差，在结晶时会产生树枝状粗晶，同时合金强度低，塑性差而脆性大。为了克服上述不足，除了寻求合金中最佳含锑量及适宜配比外，还应添加能细化晶粒的硒元素。但是，由于硒的比重小沸点低，与铅相差甚远，用一般的冶炼方法无法将硒加入铅锑合金。最近曾有人提出一种铅硒合金的冶炼方法，是先将硒、锡按一定方法冶炼成硒—锡合金，再将该硒—锡合金与其它应添加的元素一并装入钢制专用罐后置于熔炉内底部，然后将铅母液放入炉内并升温、保温、搅拌至全熔，最后再用专用罐将硫加入，并重复上述升温、保温、搅拌过程。该法实现了将硒加入铅锑合金的目的，但也存在以下不足；(1)需要通过两次冶炼，工艺流程长，能耗大；(2)第二次冶炼时不仅需要专用装置，而且操作繁琐、不便；(3)需要使用铅母液，不便计算。
本发明的目的在于提供一种工艺流程简单、能耗低、不需专用钢制设备及铅母液，同时操作方便的铅硒多元合金及其冶炼方法，以克服上述不足。
本发明的铅硒多元合金除铅(Pb)之外还含有锑(Sb)、硒(Se)、锡(Sn)、砷(As)、铜(Cu)等元素，合金的配方为(％重量，下同)：
锑 1.4
砷 0.2
锡 0.08
硒 0.25
铜 0.07
其余为铅(可用98％-#粗铅)，各组分之和为100％。
本发明的铅硒多元合金的冶炼方法是：先按浇铸合金的总重量和所要添加的上述各种元素及其所选择的适宜配比，分别计算出铅及各元素的添加量，由于该合金中锑的熔点最高(630℃)，所以先将按配比重量数的锑与部份铅在550℃-600℃温度下熔化后待用，再将其余的硒、锡、铜、砷盛入以铅制作的带盖中空容器内封盖后放入上述铅锑合金液中，让其沉入底部，控制温度480-510℃，待全融后搅拌一次，使其扩散渗透均匀，静止15-20分钟后浇铸成锭，模具喷以脱模剂，待模具温度降至150℃左右时出模。需要说明的是：合金中铅的重量应包括先熔炼的那部分铅与制作铅容器(包括盖)所用铅这两部分铅量之和，可采用铅锭或铅合金制作。本发明之所以要将硒、锡等元素放入铅制容器并封闭起来进行熔炼，目的在于将比重、沸点均远远低于锑的硒、锡等元素包裹、保护起来使其沉入炉底而不挥发，从而实现将硒加入铅锑合金。因此，铅容器的性状可为任意形状，只需有盖能将其封闭即可，通常采用在铅锭上钻若干盲孔，装入硒、锡等元素后再用铅盖将孔封闭的方法。
为了尽量减少硒在熔炼过程中的损失，熔炼时可在铅液面上覆盖一层厚约1-2寸的木炭灰，浇铸时其全部浮于面上，锭铸满后，用刀轻轻刮去即可。
本发明冶炼方法的显著特点是工艺流程简单，操作方便，能耗低，无需铅母液，只通过一次冶炼即可得到铅硒多元合金，从而有效地弥补了现有技术的不足。同时，由于该合金中锑含量较低，硒含量较高，可用于制造性质优良的免维护铅蓄电池板栅，其具有机械强度高、电气性能良好、防腐蚀性强、耗水量低等特点，一次充电的电容量可达90％以上，日自放电率在0.1％以下，使用寿命是普通铅锑合金的2-3倍以上，某些主要技术性指标达到先进水平，如，极板抗拉强度(Psi)5500，屈服强度0.2％，位移量(Psi)4000，硬度布氏15、洛氏80，延伸率(％)20，密度(ib—in3)405，熔化区域(°F)550-610，铸造区域(°F)800-900；析氢过电位Tafefq＝1.06V；腐蚀速度0.0063mg/hrcm2；水耗量1.2g/An。此外，该合金还可广泛应用于机械与航空工业。
实施例
将1.4kg锑与部分铅550℃-600℃下熔化，再将0.25kg硒、0.08kg锡、0.07kg铜、0.2kg砷盛入以铅制作的带盖中容器内，铅容器的质量与上述铅锑合金液中的铅质量之和为98kg。封盖后放入上述铅锑合金液中，让其沉入底部，控制温度480-510℃，熔炼时可在铅液面上覆盖一层厚度为1-2寸的木炭灰。待全融后搅拌一次，使其扩散渗透均匀，静止15-20分钟后浇铸成锭，木炭灰浮于面上，用刀刮去即可。模具喷以脱模剂，待模具温度降至150℃左右时出模。
Claims (4)
1、一种铅硒多元合金，其特征在于该合金中各元素配比为(％重量)
Sb 1.4
As 0.2
Sn 0.08
Se 0.25
Cu 0.02
其余为Pb。
2、权利要求1所述的铅硒多元合金的冶炼方法，其特征在于将按配比计的硒、砷、铜、锡装入铅制的带盖中空容器内封盖后放入已熔化的铅、锑合金液中并沉入熔炉底部，控制温度480-510℃，搅拌均匀铸造成锭。
3、根据权利要求3所述的冶炼方法，其特征在于该带盖铅制容器可用铅锭或铅合金制成。
4、根据权利要求3或4所述的冶炼方法，其特征在于熔炼过程中在铅液表面覆盖一层1-2寸厚的木炭灰。
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