CN106435421A - 一种正极铅带或板栅的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种正极铅带或板栅的热处理方法，属于铅酸蓄电池技术领域；所述的正极铅带或板栅的热处理方法包括以下步骤：将正极铅带或板栅置于加热室内加热升温，在150‑250℃环境中保温1‑5h，在热处理过程中向加热室内喷蒸汽或雾化水，使其处于蒸汽氛围，最后快速冷却至室温；本发明在不影响铅带和板栅高效连续生产的条件下，利用铅带或板栅储存或周转时间进行适当的热处理，优化晶界结构，使合金内部纤维状组织及亚晶结构发生结构重构，有效降低轧制变形后铅带或板栅的内部残余应力及内能，降低板栅的化学不稳定性，增强板栅耐腐性能；同时在蒸汽环境下对铅带或板栅的表面进行处理，增强板栅与活性物质的结合强度，有利于延长电池循环寿命。

Description

一种正极铅带或板栅的热处理方法
技术领域
本发明属于铅酸蓄电池技术领域，具体涉及一种正极铅带或板栅的热处理方法。
背景技术
铸带拉网板栅和铸带连冲板栅目前已广泛应用于起动型铅酸蓄电池及启停蓄电池，铸带拉网板栅和铸带连冲板栅的制备都经历合金铅液铸坯、铅坯经多级轧制制成铅带的过程，铅带再通过扩展拉网或冲孔制备成板栅。目前起动型铅酸蓄电池及启停蓄电池正极板栅腐蚀长大是电池高温寿命(SAEJ2801)失效的主要原因。在合金成分一定的情况下，合金的微观结构是影响其机械性能及耐腐性能的关键因素，对于铸带拉网板栅和铸带连冲板栅而言，铸坯经轧制变形后，合金的微观结构进一步发生变化，晶粒被拉长或晶粒破碎，出现大量的纤维状组织和亚晶结构。轧制后，晶粒过于细化，使晶界进一步分散，晶界密度较大，而晶界处的空位、位错等缺陷较晶粒内部多，晶界结构较晶内结构疏松。且轧制变形提高了内部残余应力及内能，化学不稳定性增加，耐腐性能下降。且晶粒细小，在腐蚀过程中，晶粒的长大(蠕变)更严重，晶粒长大会导致裂缝、间隙产生，从而使腐蚀加剧。对铅带或板栅进行适当的热处理，可有效降低轧制变形后铅带或板栅合金的内部残余应力及内能，降低板栅的化学不稳定性，并使细碎的纤维状组织及大量亚晶结构发生结构重构，再结晶生成晶粒尺寸大小合适的等轴晶，增强耐腐蚀性能。
中国专利CN101330144 B公开了一种蓄电池管式板栅热处理方法，技术要点为：先将浇铸出来的板栅在仓板上叠放整齐后冷却到常温，然后将板栅铲入加热窑炉，升温至150～200℃后再保温16～24小时，在不打开窑门的情况下，使板栅自然冷却至常温。中国专利CN102925834 A公布了一种蓄电池极板用铅带的制备方法，其中包括蓄电池极板用铅带的成品轧制道次前和蓄电池极板用铅带的成品轧制道次后各进行一次热处理，热处理的温度为240～290℃，保温时间为8～365秒。中国专利CN1775962A公布了一种提高铅酸蓄电池板栅腐蚀抗力的方法，技术要点为：在低于所用铅基合金材料再结晶温度下进行至少两次冷轧制，且各相邻次的轧制方向相互垂直，每次轧制后置退火炉中进行退火处理后，再进行下一次的冷轧，如此重复至累计变形量达到对板栅厚度的总变形量要求。
专利CN101330144B主要是改善管式铅酸蓄电池管式浇铸板栅的韧性和抗折度，未涉及轧制铅带或板栅的耐腐性能。专利CN102925834A介绍的热处理工艺是在蓄电池极板用铅带的成品轧制道次的前、后进行，目的在于使蓄电池极板用铅带成品中含有较高比例的特殊晶界。但该专利的热处理时间很短，不足以使轧制后的细碎结构重组再结晶，轧制变形产生的内部残余应力及内能不能有效降低。专利CN1775962A热处理方式为每次轧制后置退火炉中进行退火处理后，再进行下一次的冷轧，且各相邻次的轧制方向相互交叉，这种方式不符合工业化连续生产的要求，尤其是各相邻次的轧制方向相互交叉在铅带连续生产中不易实现，生产效率低下，且该热处理方式仍不足以使轧制后的细碎结构重组再结晶。
发明内容
为了克服背景技术中存在的不足，本发明提供一种正极铅带或板栅的热处理方法，经该方法热处理后的铅带或板栅能够增强板栅耐腐蚀性能及板栅与活性物质的结合强度。
本发明是通过如下技术方案实现的：
所述的正极铅带或板栅的热处理方法包括以下步骤：将正极铅带或板栅置于加热室内加热升温，在150-250℃环境中保温1-5h，热处理过程的保温温度在150-250℃范围内。热处理温度与铅带或板栅的轧制变形量及厚度相关，变形量大、厚度厚，热处理温度偏高；反之，变形量小、厚度薄，热处理温度偏低。，在热处理过程中向加热室内喷蒸汽或雾化水，使其处于蒸汽氛围，最后快速冷却至室温；热处理保温时间与铅带或板栅的轧制变形量及厚度相关，变形量大、厚度厚，热处理时间偏长，反之，变形量小、厚度薄，热处理温度偏短。
进一步，在热处理过程中向加热室内喷蒸汽或雾化水可以为在保温前的升温阶段喷入蒸汽，既能起到辅助加热的效果，也可以提供水分促进铅带或板栅的表面发生氧化反应，喷入过程的温度不低于120℃，蒸汽加热加湿时间为10-40min。
进一步，在热处理过程中向加热室内喷蒸汽或雾化水可以为在热处理保温结束后的降温冷却阶段喷入雾化水，室内的高温使水分蒸发，铅带或板栅处于蒸汽氛围中。此种方式能使温度以较快的速度降至室温，同时起到促进铅带或板栅的表面发生氧化反应的作用，在加热室停止加热后，向加热室内喷雾化水，喷雾化水5-20mim后保持20-60min，然后向加热室内鼓风强制冷却。
进一步，保温前铅带或板栅置于加热室加热升温，也可以将铅带或板栅直接置于保温环境中保温。
进一步，冷却时间为20-90min。
进一步，所述的加热、保温、降温冷却处理的总时间为1.5-8h。
本发明的有益效果：
本发明在不影响正极铅带和板栅高效连续生产的条件下，利用正极铅带或板栅储存或周转时间进行适当的热处理，优化晶界结构，使合金内部纤维状组织及亚晶结构发生结构重构，有效降低轧制变形后铅带或板栅的内部残余应力及内能，降低板栅的化学不稳定性，增强板栅耐腐性能；同时在蒸汽环境下对铅带或板栅的表面进行处理，增强板栅与活性物质的结合强度，有利于延长电池循环寿命。喷洒蒸汽加热加湿，既能起到辅助加热的效果，也可以提供水分促进铅带和板栅的表面发生氧化反应；向加热室内部喷洒雾化水，室内的高温使水分蒸发，铅带和板栅处于蒸汽氛围中，此种方式能使温度以较快的速度降至室温，同时起到促进铅带和板栅的表面发生氧化反应的作用。
附图说明
图1实施例1中未经热处理的正极板栅金相结构；
图2实施例1中经热处理后的正极板栅金相结构；
图3实施例2中未经热处理的正极铅带金相结构；
图4实施例2中经热处理后的正极铅带金相结构。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例和说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
使用连冲正极板栅，进入加热室开始加热升温，设定保温温度为170℃，保温时间为3h；
开始加热升温的同时喷蒸汽加热30min，当温度升至90℃时，停止喷蒸汽；
温度升至170℃后，保温3h；
保温时间终止后立即停止加热，同时向加热室内鼓风，强制冷却，约30min后，板栅出加热室；
板栅降至室温后存放待用。
实施例1正极板栅在铸坯轧制过程中的轧制比较大(即轧制变形量较大)，合金的金相结构非常细碎，如图1所示。使用本实施例进行热处理后，微观组织发生重构，晶粒尺寸在50μm-150μm之间，如图2所示。
实施例2
使用铸坯轧制正极铅带，进入已升温至200℃的加热室，保温时间3.5h；
保温时间终止后立即停止加热，同时向加热室喷雾化水约10min，并在该条件下继续保持30min；
向加热室内鼓风，强制冷却，约20min后，铅带出加热室；
铅带降至室温后存放待用。
实施例2正极铅带在铸坯轧制过程中的轧制比较小(即轧制变形量较小)，合金的金相结构显示晶粒被轧制拉长，晶粒未完全破碎，如图3所示。使用本实施例进行热处理后，晶粒尺寸在100μm-250μm之间，如图4所示。
实验分析：
将实施例2热处理前后的铅带冲制成板栅，与实施例1热处理前后的板栅一同在恒压15V，75℃恒温水浴条件下腐蚀30天，测试结果显示热处理后的板栅耐腐性能更好，测试结果列于表1中。
表1抗腐蚀性能对比表
板栅状态 腐蚀失重(％)
实施例1未经热处理板栅 29.5
实施例1热处理板栅 22.3
实施例2未经热处理板栅 27
实施例2热处理板栅 23.1
本发明在不影响铅带和板栅高效连续生产的条件下，利用铅带或板栅储存或周转时间进行适当的热处理，优化晶界结构，使合金内部纤维状组织及亚晶结构发生结构重构，有效降低轧制变形后铅带或板栅的内部残余应力及内能，降低板栅的化学不稳定性，增强板栅耐腐性能；同时在蒸汽环境下对铅带或板栅的表面进行处理，增强板栅与活性物质的结合强度，有利于延长电池循环寿命。喷洒蒸汽加热加湿，既能起到辅助加热的效果，也可以提供水分促进铅带和板栅的表面发生氧化反应；向加热室内部喷洒雾化水，室内的高温使水分蒸发，铅带和板栅处于蒸汽氛围中，此种方式能使温度以较快的速度降至室温，同时起到促进铅带和板栅的表面发生氧化反应的作用。
以上对本发明实施例所提供的一种正极铅带或板栅的热处理方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种正极铅带或板栅的热处理方法，其特征在于：所述的正极铅带或板栅的热处理方法包括以下步骤：将正极铅带或板栅置于加热室内加热升温，在150-250℃环境中保温1-5h，在热处理过程中向加热室内喷蒸汽或雾化水，使其处于蒸汽氛围，最后快速冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的一种正极铅带或板栅的热处理方法，其特征在于：在热处理过程中向加热室内喷蒸汽或雾化水可以为在保温前的升温阶段喷入蒸汽，喷入过程的温度不低于120℃，蒸汽加热加湿时间为10-40min。
3.根据权利要求1所述的一种正极铅带或板栅的热处理方法，其特征在于：在热处理过程中向加热室内喷蒸汽或雾化水可以为在热处理保温结束后的降温冷却阶段喷入雾化水，在加热室停止加热后，向加热室内喷雾化水，喷雾化水5-20mim后保持20-60min，然后向加热室内鼓风强制冷却。
4.根据权利要求1所述的一种正极铅带或板栅的热处理方法，其特征在于：保温前铅带或板栅置于加热室加热升温，也可以将铅带或板栅直接置于保温环境中保温。
5.根据权利要求1所述的一种正极铅带或板栅的热处理方法，其特征在于：冷却时间为20-90min。
6.根据权利要求1所述的一种正极铅带或板栅的热处理方法，其特征在于：所述的加热、保温、降温冷却处理的总时间为1.5-8h。
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