CN109411765A - 一种铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铅蓄电池领域，具体涉及一种铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法。所述的铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法，主要包括热碱超声波除油、热水洗、流动自来水洗、浸混合酸、超声波流动自来水洗、流动蓄电池用水洗、吹热风、热镀锡、火焰烘烤、压缩空气风带吹、制成单片网状铜网、浇铸附加挂耳等12个加工过程，制成成品铜板栅。本发明能够对铜基体板栅连续热镀锡，提高了生产效率，降低了运行成本。

Description

一种铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法
技术领域
本发明属于铅蓄电池领域，具体涉及一种铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法。
背景技术
目前，铅酸蓄电池生产厂家为提高电池的重量比能量，特殊用途的铅酸蓄电池采用铜基体作为板栅，板栅表面电镀铅后用作负极，作为承载负极活性物质的骨架。传统生产工艺见附图1。
传统工艺生产该种板栅时，首先将成卷铜带制成单片，拉成网状，网状单片(以下简称铜网)再加工带有挂耳的板栅，在加工板耳时，为了使铜与铅锑合金更好地结合，需要将铜网上部约100mm处进行氯化锌除油、热镀锡(铅锡合金)、浇铸挂耳。浇铸后的铜网，除了浇铸挂耳时100mm的高度表面为铅锡合金，其它部位仍为铜网，为了使铜网更好地与活性物质结合，表面电镀一层铅。因此，电镀前表面处理及电镀后的清洗、废电镀液的处理等过程等比较繁琐，且清洗过程中消耗大量水，造成水资源的严重浪费。同时，电镀液主要由氢氟酸、硼酸、氧化铅、骨胶等成分组成，使用过程中需定期更换，更换后的电镀液中含有一定量的铅，处理难度大。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法，简化工艺流程，降低运行成本，解决生产过程中用水量高，含铅废水难处理的问题。
本发明所述的铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法，主要包括热碱超声波除油、热水洗、流动自来水洗、浸混合酸、超声波流动自来水洗、流动蓄电池用水洗、吹热风、热镀锡、火焰烘烤、压缩空气风带吹、制成单片网状铜网、浇铸附加挂耳等12个加工过程，制成成品铜板栅。
本发明所述的铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法，包括以下步骤：
1)热碱超声波除油：将网状铜带用热碱液超声波清洗，其中，热碱液为碳酸钠和磷酸钠的水溶液；
2)水洗：首先，将热碱超声波除油后的铜带用热水清洗，然后，再用流动自来水洗；
3)浸混合酸：将水洗后的铜带浸混合酸液，其中，混合酸液为硫酸、浓硝酸、盐酸的水溶液；
4)水洗、干燥：浸混合酸后的铜带使用超声波流动自来水洗后进行吹热风干燥；
5)热镀锡：干燥后的铜带经过铅锡合金锅，进行表面热镀锡，铅锡合金的锡含量控制在30-40％，合金锅温度控制在330-370℃；
6)火焰烘烤：热镀锡后的铜带进入火焰烘烤区，去除铜带网格内多余的铅锡合金以及网格上的毛刺；
7)压缩空气风带吹：经火焰烘烤后的铜带使用压缩空气吹，去除网格中残留的铅锡合金；
8)裁片、浇铸：进入裁片机，按要求裁切成片状铜网，片状铜网按产品设计要求浇铸附加板耳，制成成品铜板栅。
其中：
步骤1)中，所述的热碱液，每升热碱液中含有40-60g碳酸钠、90-110g磷酸钠、余量为水，密度为1.015～1.020g/cm3(80℃)，参考值。
步骤1)中，超声波清洗采用超声波清洗机，工作频率为22-28kHz，清洗时间不少于3秒。
步骤2)中，首先，将热碱超声波除油后的铜带用80-90℃热水清洗，然后，再用流动自来水洗，两次清洗的时间均不少于3秒。
步骤3)中，混合酸液为硫酸、浓硝酸、盐酸的水溶液，每升混合酸液中含硫酸220-230mL、浓硝酸65-80mL、盐酸3-4mL、余量为水；其中，硫酸的密度为1.835g/cm3，浓硝酸的密度为1.4g/cm3，盐酸的密度为1.19g/cm3。
步骤4)中，浸混合酸后的铜带使用超声波流动自来水洗后，经过热风带进行快速表面干燥，热风带的温度为270-280℃。
步骤7)中，压缩空气压力为0.5-0.6MPa。
优选地，本发明所述的铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法，具体包括以下步骤：
1)成卷铜带(网状)经热碱超声波清洗，除去铜基体表面的油污，清洗时使用自来水作为溶剂，工业碳酸钠和工业磷酸三钠作为溶质(每升热碱液中含有50g碳酸钠、100g磷酸钠、余量为自来水)；清洗温度为80-90℃，超声波工作频率25kHz±3kHz。
2)经热碱超声波清洗后的铜带(网状)进一步清洗，先经过80-90℃热水清洗，然后再进行流动自来水洗。
3)经步骤2)清洗后的铜带(网状)进行化学法除去表面氧化物，化学试剂为混合酸，混合酸为工业硫酸、浓硝酸、工业合成盐酸和蓄电池用水配成(每升混合酸液中含工业硫酸228mL(1.835g/cm3)、浓硝酸70mL(1.4g/cm3)、工业合成盐酸3.5mL(1.19g/cm3)、余量为水)，铜带(网状)在混合酸中停留的时间为3-5s。
4)经混合酸处理后的铜带(网状)进一步清洗，先进行超声波流动水洗，再进行蓄电池水洗，最后，将铜基体板栅表面残留的水滴用热风吹干。
5)热风吹干后的铜带(网状)进行热镀铅锡合金，铅锡合金中的锡含量控制在30-40％，铅锡合金锅温度控制在330-370℃，铜带(网状)在铅锡合金锅内停留的时间决定于设计人员所需镀层厚度。
6)镀锡后的铜带(网状)经过火焰(天然气或液化气)烘烤，0.5-0.6MPa压缩空气风带吹，去除铜带网格内多余的铅锡合金，然后按规定尺寸将铜带(网状)裁切成片。单片网状铜网按要求浇铸附加挂耳，制成成品铜板栅。
本发明的有益效果如下：
1、本发明所述的铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法，在保证产品质量不低于目前质量的前提下，简化加工工艺，由现工艺18个加工过程减少到12个过程，简化了工艺流程，缩短了生产工艺。现工艺生产效率是每24小时生产1000片；采用连续热镀锡合金生产工艺后，每24小时可生产13800片，大大提高了生产效率，缩短了生产周期。
2、本发明所述的铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法，减少了氯化锌除油、铜网部分热镀锡、超声波流动蓄电池用水洗、电镀、电镀后水洗等过程，一条电镀生产线每小时可节省2吨自来水、1吨蓄电池用水(制水时出水量按80％计)，则每年可节约自来水约27300吨；电镀液每年更换两次，每次更换量约为22m3，成本费用约20万元/次，处理费用约10万元/次，则每年节约费用约60万元。
附图说明
图1为铜板栅的传统生产工艺流程图；
图2为本发明的生产工艺流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
所述的铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法，包括以下步骤：
A、热碱超声波除油：将自来水注入超声波清洗槽中800L，加热至85℃，然后将40kg工业碳酸钠和80kg工业磷酸三钠加入超声波清洗槽中，搅拌使其彻底溶解后，密度为1.017g/cm3。开启超声波清洗槽，工作频率为26kHz，铜带(网状)在该清洗槽中运行时间5秒。
B、水洗：经热碱超声波清洗后的铜带(网状)先经过85℃热水清洗，然后再进行流动自来水洗，每个工位的清洗时间为5秒。
C、浸混合酸：将工业硫酸、浓硝酸、工业合成盐酸和蓄电池用水配成混合酸浸蚀液，分别加入182.4升浓硫酸、56升浓硝酸、2.8升盐酸、560升蓄电池用水，混合均匀后待温度降至室温时使用。铜带(网状)在该混合酸槽中运行时间为5秒。混合酸槽中设有表面油污清理装置，及时清理混合酸表面附着的油污，防止铜带(网状)在混合酸中运行时粘附其表面，影响热镀锡效果。另外，混合酸槽中还设有自动清理铜带表面油污的装置，铜带在离开混合酸酸液时，经过带有上下毛刷的自动清理装置，清理时所用清理液为本槽中的混合酸溶液，对粘附在铜带表面的油污进一步清理。该步骤中采用的装置为公知装置。
D、水洗、干燥：浸混合酸后的铜带(网状)自混合槽中出来后，表面粘有少许混合酸液，使用超声波流动自来水洗铜带网内的各个部位，超声波清洗时间为3秒，然后再使用蓄电池用水进一步清洗，清洗后的铜带表面有少许水滴，经过热风带(75℃)进行快速表面干燥。
E、热镀锡：铜带经过铅锡合金锅，进行表面热镀锡，铅锡合金的锡含量为35％，合金锅温度控制在350℃，铜带在铅锡合金锅内停留时间为5秒。
F、火焰烘烤：铜带自铅锡合金锅出来后，立即进入火焰烘烤区(液化气)，将铜带网格内多余的铅锡合金以及网格上的毛刺去除掉。
G、压缩空气风带吹：经火焰烘烤后的铜带(网格)进一步使用压缩空气吹，压缩空气压力为0.5MPa，清理网格中残留的细小铅锡合金。
H、裁片、浇铸：清理毛刺后铜带(网格)进入裁片机，按要求裁切成片状铜网，片状铜网按产品设计要求浇铸附加板耳(板耳所用合金为铅基合金)，制成成品铜板栅。
I、成品铜板栅进行外观检验，其外观无针孔、麻点、起瘤、起皮、脱落、斑点、树枝状和海绵状沉积层。
J、结合力试验1：用一刃口磨成30°锐角的硬质划刀在成品铜板栅上划两条相距2mm的线。划线时，施以足够的压力，使划刀一次就能划破镀层达到铜基体。观察镀层是否从基体上剥落，评价镀层与铜基体的结合情况。按上述试验操作完成后，镀层与基体结合良好，无脱落。
K、结合力试验2：将成品铜板栅放在烘箱中加热到140℃，保持1h，然后放在室温水中骤冷，检查镀层是否起皮、脱落，评价镀层与铜基体的结合情况。按上述试验操作完成后，镀层与基体结合良好，无起皮现象。
实施例2
所述的铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法，包括以下步骤：
A、热碱超声波除油：将自来水注入超声波清洗槽中800L，加热至90℃，然后将40kg工业碳酸钠和80kg工业磷酸三钠加入超声波清洗槽中，搅拌使其彻底溶解后，密度为1.015g/cm3。开启超声波清洗槽，工作频率为28kHz，铜带(网状)在该清洗槽中运行时间4秒。
B、水洗：经热碱超声波清洗后的铜带(网状)先经过90℃热水清洗，然后再进行流动自来水洗，每个工位的清洗时间为4秒。
C、浸混合酸：将工业硫酸、浓硝酸、工业合成盐酸和蓄电池用水配成混合酸浸蚀液，分别加入182.4升浓硫酸、56升浓硝酸、2.8升盐酸、560升蓄电池用水，混合均匀后待温度降至室温时使用。铜带(网状)在该混合酸槽中运行时间为3秒。混合酸槽中设有表面油污清理装置，及时清理混合酸表面附着的油污，防止铜带(网状)在混合酸中运行时粘附其表面，影响热镀锡效果。另外，混合酸槽中还设有自动清理铜带表面油污的装置，铜带在离开混合酸酸液时，经过带有上下毛刷的自动清理装置，清理时所用清理液为本槽中的混合酸溶液，对粘附在铜带表面的油污进一步清理。该步骤中采用的装置为公知装置。
D、水洗、干燥：浸混合酸后的铜带(网状)自混合槽中出来后，表面粘有少许混合酸液，使用超声波流动自来水洗铜带网内的各个部位，超声波清洗时间为5秒，然后再使用蓄电池用水进一步清洗，清洗后的铜带经过热风带(80℃)进行快速表面干燥。
E、热镀锡：铜带经过铅锡合金锅，进行表面热镀锡，铅锡合金的锡含量为37％，合金锅温度控制在340℃，铜带在铅锡合金锅内停留时间为5秒。
F、火焰烘烤：铜带自铅锡合金锅出来后，立即进入火焰烘烤区(液化气)，铜带经过火焰时温度为270℃，火焰将铜带网格内多余的铅锡合金以及网格上的毛刺去除掉。
G、压缩空气风带吹：经火焰烘烤后的铜带(网格)进一步使用压缩空气吹，压缩空气压力为0.6MPa，清理网格中残留的细小铅锡合金。
H、裁片、浇铸：清理毛刺后铜带(网格)进入裁片机，按要求裁切成片状铜网，片状铜网按产品设计要求浇铸附加板耳(板耳所用合金为铅基合金)，制成成品铜板栅。
I、成品铜板栅进行外观检验，其外观无针孔、麻点、起瘤、起皮、脱落、斑点、树枝状和海绵状沉积层。
J、结合力试验1：用一刃口磨成30°锐角的硬质划刀在成品铜板栅上划两条相距2mm的线。划线时，施以足够的压力，使划刀一次就能划破镀层达到铜基体。观察镀层是否从基体上剥落，评价镀层与铜基体的结合情况。按上述试验操作完成后，镀层与基体结合良好，无脱落。
K、结合力试验2：将成品铜板栅放在烘箱中加热到160℃，保持1h，然后放在室温水中骤冷，检查镀层是否起皮、脱落，评价镀层与铜基体的结合情况。按上述试验操作完成后，镀层与基体结合良好，无起皮现象。
本发明并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)热碱超声波除油：将网状铜带用热碱液超声波清洗，其中，热碱液为碳酸钠和磷酸钠的水溶液；
2)水洗：首先，将热碱超声波除油后的铜带用热水清洗，然后，再用流动自来水洗；
3)浸混合酸：将水洗后的铜带浸混合酸液，其中，混合酸液为硫酸、浓硝酸、盐酸的水溶液；
4)水洗、干燥：浸混合酸后的铜带使用超声波流动自来水洗后进行吹热风干燥；
5)热镀锡：干燥后的铜带经过铅锡合金锅，进行表面热镀锡，铅锡合金的锡含量控制在30-40％，合金锅温度控制在330-370℃；
6)火焰烘烤：热镀锡后的铜带进入火焰烘烤区，去除铜带网格内多余的铅锡合金以及网格上的毛刺；
7)压缩空气风带吹：经火焰烘烤后的铜带使用压缩空气吹，去除网格中残留的铅锡合金；
8)裁片、浇铸：进入裁片机，按要求裁切成片状铜网，片状铜网按产品设计要求浇铸附加板耳，制成成品铜板栅。
2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法，其特征在于：步骤1)中，所述的热碱液，每升热碱液中含有40-60g碳酸钠、90-110g磷酸钠、余量为水，密度为1.015-1.020g/cm3。
3.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法，其特征在于：步骤1)中，超声波清洗采用超声波清洗机，工作频率为22-28kHz，清洗时间不少于3秒。
4.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法，其特征在于：步骤2)中，首先，将热碱超声波除油后的铜带用80-90℃热水清洗，然后，再用流动自来水洗，两次清洗的时间均不少于3秒。
5.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法，其特征在于：步骤3)中，混合酸液为硫酸、浓硝酸、盐酸的水溶液，每升混合酸液中含硫酸220-230mL、浓硝酸65-80mL、盐酸3-4mL、余量为水；其中，硫酸的密度为1.835g/cm3，浓硝酸的密度为1.4g/cm3，盐酸的密度为1.19g/cm3。
6.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法，其特征在于：步骤4)中，浸混合酸后的铜带使用超声波流动自来水洗后，经过热风带进行快速表面干燥，热风带的温度为270-280℃。
7.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池铜基体板栅连续热镀铅锡合金的方法，其特征在于：步骤7)中，压缩空气压力为0.5-0.6MPa。
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