CN113604710A - 一种放电平稳高电流率的铝合金阳极材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种放电平稳高电流率的铝合金阳极材料，由以下重量百分比的组分组成：Mg 1.0‑2.0％、Sn 0.5‑1.5％、Ce 0.2‑0.5％、In 0.02‑0.05％，其余为Al及不可避免的杂质元素。还提供了制备上述铝合金阳极材料的方法，包括如下步骤：步骤一：准确称量铝、镁、锡、铟和中间合金Al‑Ce，送入预热釜中进行预热；步骤二：将铝、镁、锡、铟送入熔融釜中进行融化，融化完成后，用石墨棒进行搅拌，搅拌均匀后升温至710‑790℃，加入中间合金Al‑Ce，再次搅拌；步骤三：待所有金属熔化后，去除杂质，降温，静置后，浇铸到钢制模具中，得圆柱状铸造坯锭；步骤四：将铸造坯锭在540‑580℃下均匀化退火，然后挤压得到铝合金阳极材料。本发明得到的铝合金阳极材料放电性能好。

Description

一种放电平稳高电流率的铝合金阳极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金阳极材料制造技术领域，尤其涉及一种放电平稳高电流率的铝合金阳极材料及其制备方法。
背景技术
阳极是指电解槽中与电源正极相连的电极，电源电流沿外电路经阳极进入电解槽，而电子运动方向与电流相反，它在外电源作用下离开阳极，经外电路流向阴极去，铝合金作为阳极材料具有密度小、理论电容量大、电位负、极化率低等特点，其标准电极电位为-2.37V，在中性介质中可达-2.7V，因此具有高的比能量，但是铝合金在工作过程中存在钝化和极化，使阳极的电流效率降低、激活时间延长、放电过程不平稳，从而使其应用受到了很大的限制。
发明内容
本发明意在提供一种放电平稳高电流率的铝合金阳极材料及其制备方法，以解决背景技术中提及的现有技术的缺陷。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种放电平稳高电流率的铝合金阳极材料，所述铝合金阳极材料由以下重量百分比的组分组成：Mg 1.0-2.0％、Sn 0.5-1.5％、Ce 0.2-0.5％、In 0.02-0.05％，其余为Al及不可避免的杂质元素。
进一步，所述杂质包括Fe和Si。
进一步，所述杂质的重量百分比不超过0.01％。
进一步，所述Ce的质量记为中间合金Al-Ce中Ce的质量。
本发明的另一目的，在于提供一种放电平稳高电流率的铝合金阳极材料的制备方法，用以制备上述铝合金阳极材料，包括如下步骤：
步骤一：准确称量铝、镁、锡、铟和中间合金Al-Ce，送入预热釜中进行预热；
步骤二：将铝、镁、锡、铟送入熔融釜中进行融化，融化完成后，用石墨棒进行搅拌，搅拌均匀后升温至710-790℃，加入中间合金Al-Ce，再次搅拌；
步骤三：待所有金属熔化后，去除杂质，降温，静置后，浇铸到钢制模具中，得圆柱状铸造坯锭；
步骤四：将铸造坯锭在540-580℃下均匀化退火，然后挤压得到铝合金阳极材料。
进一步，所述铝、镁、锡、铟的纯度均为99.9％以上，所述中间合金Al-Ce的纯度为99.5％以上。
进一步，所述步骤一中的预热釜的预加热温度为200-300℃。
进一步，所述步骤三中的铝合金熔融物降温至690-740℃。
进一步，所述步骤三中浇铸时将模具预热至300-500℃。
进一步，所述步骤四中挤压模具的预热温度为400-500℃。
相比现有技术，本发明的优点是：
本发明采用常见的Al、Mg与Sn组合使用的同时，通过加入中间合金Al-Ce的方式引入Ce，在熔炼过程中能够降低氧化夹杂、氢含量、提高耐腐蚀性能和阻燃性能，在生产过程中可以大大地降低制造成本，且提高了合金的流动性，降低合金在铸造过程中的缩松、热裂倾向，同时Ce在其他适量组元的协同作用下，能够显著提高合金电化学活性，进而提高合金的放电性能，使铝合金阳极材料能够平稳地进行放电。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种放电平稳高电流率的铝合金阳极材料的制备方法流程图；
图2为本发明实施例1所得铸造坯锭的微观组织图；
图3为本发明实施例1所得铝合金阳极材料的第二相分布图；
图4为本发明实施例1所得铝合金阳极材料的金相组织图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
一种放电平稳高电流率的铝合金阳极材料，由以下重量百分比的组分组成：Mg1.0-2.0％、Sn 0.5-1.5％、Ce 0.2-0.5％、In 0.02-0.05％，其余为Al及不可避免的杂质元素。杂质包括Fe和Si，杂质的重量百分比不超过0.01％。Ce的质量记为中间合金Al-Ce中Ce的质量，即Ce完全由中间合金Al-Ce带入，Al部分由中间合金Al-Ce带入，不足部分以纯铝加入。
实施例1
步骤一：按照1.0％的Mg，0.5％的Sn，0.2％的Ce和0.02％的In，余量为Al的质量百分比，准确称量铝、镁、锡、铟和中间合金Al-Ce，送入预热釜中进行预热，预热釜的预加热温度为250℃；
步骤二：将经预加热处理的铝、镁、锡、铟送入熔融釜中进行融化，融化完成后，用石墨棒进行搅拌10分钟，搅拌均匀后升温至750℃，加入经预加热处理的中间合金Al-Ce，再次搅拌10分钟；
步骤三：待所有金属熔化后，去除杂质，降温至710℃，静置10分钟后，浇铸到钢制模具中，浇铸时先将模具预热至400℃，得圆柱状铸造坯锭；
步骤四：将铸造坯锭在560℃下均匀化退火20小时，使其合金组元在高温下扩散均匀，再将挤压模具预加热至450℃，然后挤压得到铝合金阳极材料。
实施例2
步骤一：按照1.5％的Mg，1％的Sn，0.3％的Ce和0.03％的In，余量为Al的质量百分比准确称量铝、镁、锡、铟和中间合金Al-Ce，送入预热釜中进行预热，预热釜的预加热温度为250℃；
步骤二：再将经预加热处理的铝、镁、锡、铟送入熔融釜中进行融化，融化完成后，用石墨棒进行搅拌10分钟，搅拌均匀后升温至750℃，加入经预加热处理的中间合金Al-Ce，再次搅拌10分钟；
步骤三：待所有金属熔化后，去除杂质，降温至710℃，静置10分钟后，浇铸到钢制模具中，浇铸时先将模具预加热至400℃，得圆柱状铸造坯锭；
步骤四：将铸造坯锭在560℃下均匀化退火20小时，使其合金组元在高温下扩散均匀，再将挤压模具加热至450℃，然后挤压得到铝合金阳极材料。
实施例3
步骤一：按照2.0％的Mg，1.5％的Sn，0.5％的Ce和0.05％的In，余量为Al的质量百分比准确称量铝、镁、锡、铟和中间合金Al-Ce，送入预热釜中进行预热，预热釜的预加热温度为250℃；
步骤二：再将经预加热处理的铝、镁、锡、铟送入熔融釜中进行融化，融化完成后，用石墨棒进行搅拌10分钟，搅拌均匀后升温至750℃，加入经预加热处理的中间合金Al-Ce，再次搅拌10分钟；
步骤三：待所有金属熔化后，去除杂质，降温至710℃，静置10分钟后，浇铸到钢制模具中，浇铸时先将模具预热至400℃，得圆柱状铸造坯锭；
步骤四：将铸造坯锭在560℃下均匀化退火20小时，使其合金组元在高温下扩散均匀，再将挤压模具预加热至450℃，然后挤压得到铝合金阳极材料。
性能检测
选用南山铝业生产的铝合金阳极材料作为对比例，其性能对比如表一所示：
表一
Figure BDA0003151713180000041
由表一可以看出，实施例1-3的铝合金阳极材料，在不同电流下，平均电位与阳极效率均优于对比例，具有较高的电化学活性与放电性能，能够平稳地进行放电。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未做过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种放电平稳高电流率的铝合金阳极材料，其特征在于，所述铝合金阳极材料由以下重量百分比的组分组成：Mg 1.0-2.0％、Sn 0.5-1.5％、Ce 0.2-0.5％、In 0.02-0.05％，其余为Al及不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种放电平稳高电流率的铝合金阳极材料，其特征在于：所述杂质包括Fe和Si。
3.根据权利要求1所述的一种放电平稳高电流率的铝合金阳极材料，其特征在于：所述杂质的重量百分比不超过0.01％。
4.根据权利要求1所述的一种放电平稳高电流率的铝合金阳极材料，其特征在于：所述Ce的质量记为中间合金Al-Ce中Ce的质量。
5.一种放电平稳高电流率的铝合金阳极材料的制备方法，其特征在于，制得如权利要求1-4任一项所述的铝合金阳极材料，包括如下步骤：
步骤一：准确称量铝、镁、锡、铟和中间合金Al-Ce，送入预热釜中进行预热；
步骤二：将铝、镁、锡、铟送入熔融釜中进行融化，融化完成后，用石墨棒进行搅拌，搅拌均匀后升温至710-790℃，加入中间合金Al-Ce，再次搅拌；
步骤三：待所有金属熔化后，去除杂质，降温，静置后，浇铸到钢制模具中，得圆柱状铸造坯锭；
步骤四：将铸造坯锭在540-580℃下均匀化退火，然后挤压得到铝合金阳极材料。
6.根据权利要求5所述的一种放电平稳高电流率的铝合金阳极材料的制备方法，其特征在于：所述铝、镁、锡、铟的纯度均为99.9％以上，所述中间合金Al-Ce的纯度为99.5％以上。
7.根据权利要求5所述的一种放电平稳高电流率的铝合金阳极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中的预热釜的预加热温度为200-300℃。
8.根据权利要求5所述的一种放电平稳高电流率的铝合金阳极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤三中的铝合金熔融物降温至690-740℃。
9.根据权利要求5所述的一种放电平稳高电流率的铝合金阳极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤三中浇铸时将模具预热至300-500℃。
10.根据权利要求5所述的一种放电平稳高电流率的铝合金阳极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤四中挤压模具的预热温度为400-500℃。
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