铅酸电池板栅合金研究

定
砷、 铜等铅合金添加剂作为成核剂完全满足 硫、 以下四 个条件： ） １在铅中具有一定的溶解度。
收稿日 ２ ７ １一 期： （ 一 ２ ） Ｘ ３
作者简介： 王智平（ 一 ， １ ） ％３ 黑龙江哈尔滨人， 研究蓄电池板栅
合金技术。
首先查阅了 二元组份的 所有 相图， 找出了铅锑合 金与 所加人成核 剂砷的 共熔关系， 然后根据相图 及砷 的 性质， 化学 经过反复验证， 确定了加砷的最佳温度 为４ 一 ０ 根据砷易 特点， ０ ５ ２ ４ ℃。 燃的 加砷时 采用纸包 装， 又根据空 气搅拌砷易氧化损失的特点， 采用了 机 械搅拌， 而且在加砷刚开始的一段时间内 不进行搅
时间（ ｉ） ｍｎ ｌ ０ ０ ２ ３ ０ ） （ ４ ５ ０ ） （ ６ 编号
１ ２ ３
Ｌ 对角线平均长度。 —
衰３ 不同含砷，时效 ７ 天后的显微硬度值
成
１６ ．８ １６ ．８ １６ ．８ １６ ．８ １６ ．８ １６ ８
１６ ．８
０ ０ ０ ０ ０ ０ ０
份
０
显微硬度值
０５ １０ 巧 ２０ ２５ ３０ ３５ ４０
注： 此显微硬度值的测量方法同Ｂ 结论： 不含砷的铅锑（． 合金经不同 ４７ ％） 时间的
万方数据
２ ８ ２ ） Ｘ （ 年 月
一 一 － 一
北华航天工业学院学报
．
造性能最佳值出现在含砷量为０１％附近。即： ． ５ 铅 锑砷硫铜锡合金其含砷量在 ０巧％ ． 左右时， 其铸造
性能最好。
） １ ％、 １ ％ 含砷０１ 锑 ． 铜硫锡符合配方含量 ． ５ ８ ６ 的 合金（ 试验合金） 即 与普通含锑４７ ．％的合金显微 硬度值的比 见表４ 较，
衰４ 合金显微硬度值的比较 丛丝
．８ ６
．０ ７
第二天
１ ６ ４．３
１ ４ ３． ７
第四天
１ 印 ５． １ ５ ４．９
第七天
１ ８ ７． ０ 巧 ．０ ７
测量显微硬度值采用的公式：
０． ５ １
”二 亘 ‘、’ ，厄 画万犷 Ｊ ｊ
、 ４ ０ １
１５ ４ ８ ４． ｎ 山、 ／
式中：— １ 克的 Ｐ ０ 力；
数的确定
在查阅了铅一铜二元相图及铜一锑二元相图后 了 解到， 铜在铅中的溶解度极小且所需熔解温度极
结合笔者的工作经验和实验设备情况， 经多次分析 论证， 认为： 铅合金中的含锑量若少于 ３ ％时， 将会 产生由于共熔体不足而造成的 板栅“ 热裂” 现象。 而 金属锑的析氢过电位较低， 不利于提高耐过充电能 力， 降低蓄电池的水损耗。这就需要铅合金中添加 适量的砷、 铜、 硫、 锡等添加剂以 产生足够的机械共 熔体， 此解决铅合金由于共熔体不足而造成的板 以
表 ５ 经腐蚀后不同配方合金结果
成份
ｓ ０．５ Ａ ： ！％ ｂ １６ ％ ｓ ： ．８
Ｐ 一 ｂ４７ 合金的晶 ｂＳ ． （ ％） 体结构。 通过上述试验， 经反复验证， 确立了加砷量， 其 板栅的机械强度完全达到了 技术要求， 耐腐蚀性能 明 显提高。以 上研究内容是通过硬度计， 金相显微 镜， 恒温水箱， 恒流源等仪器配合下进行的。 ３ 试验合金铸造工艺条件的 试验 合金的配方确定后， 如何确定其铸造工艺参数， 这是能否应用于机械化生产成败的关键， 从手工铸 板上看， 没有出现板栅“ 热裂” 现象， 经时效后的 板栅
（ ｇｍ Ｚ Ｋｆ ｍ） ｌ 月声 ％ 门产 ７５ 一挑 ７１ 的乙 ０１ 口 １７ ０ ， ２ 矛 ７ ６５ ６ ７３
时效时间 天 ７
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１６ ．８
电 水损 ６ Ａ ， 池的 耗镬 以 ｈ在满足 个条件的同 这两 时，
又能最大限度地降低加砷量， 简化工艺过程， 降低成 本。对用试验合金由手工铸出的板栅做了一系列的
表 ２ 不同含砷对板栅热裂性及时效硬化后的脆性
． ． ２ １ ｝ ４ 弓 ｝ ‘ 月口 ． 臼
Ｐ 一Ｓ ７／ ｂ ｂ 吨 ０
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料１ １．６８ 咄 嘀 满 满 确 嘀 １６５
成份
工艺条件
裂纹Байду номын сангаас
有
时效硬化时脆性裂纹程度 有 有 有 有 有 有
． ＾％
０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０
锅谧℃
③试验温度： ２ 于恒温箱中） ４ 土 ℃（ ０ ④充电电流： Ａ ｌ ｍ ｏ
⑤充电时间： ｒ天 ｏ
（ 对试样的腐蚀层处理 ） ３ ①腐蚀液： ａ （ Ｎ Ｈ 荷性钠） Ｈ Ｏ ）甘油） ｏ Ｃ （Ｈ （ ； Ｎ Ｈ碱糖水）蔗搪。 ｏ ａ （ ； ②处理过程： 将腐蚀过的板栅放人装腐蚀液的 烧杯中煮沸， 直至观察到腐蚀层去掉为止。 （ 焊干称重 ） ４ ①８℃烘干２ 小时 ０ ②称重在万分之一天平上称重
￣
８０ 即
１
２ 稍有 稍有 稍有 稍有 稍有 稍有 稍有 稍有 加 有 有 有 有 有 有
有 有 有 有
有
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有
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结论： 从表中可以明显看出， 当合金中的含砷量 在０１％一 ． ％ ． ５ ０２ 之间时， ５ 板栅时效硬化时不出现 脆性裂纹。 表 ３ 不同含砷量的板栅时效 ７ 中， 天后的显微 硬度试验。 （ 制试样过程 ） １ 将板栅的极耳剪掉， 用环氧树脂等物质固 定板 栅极耳， 使极耳易于在金相沙纸上磨光， 最后在抛光 机上进行抛光， 抛光前， 用溶液进行试样处理， 在金 相显微镜下测量， 并以显微硬度值 Ｈ ｍ表示。 （ 抛光剂的配制 ） ２ 取 ３％的双氧水三份， ％的冰乙酸 １ 纯 ０ ８ ９ 份， 甘油（ 丙三醇） 份， １ 混合后搅拌均匀， 化学抛光后， 再用磨光剂（ ５ 份酒精和５ 由９ 份硝酸混合制成） 进
比试验
） ３含锑 １ ％， ． 含砷０１％的 ８ ６ ． ５ 试验合金与含锑 ４７ ．％的铅锑合金相结构对比 金相分析：ｂ Ｓ（． Ｐ 一 ｂ１６％） Ａ（． ％） ８ 一 ｓ １ 合金 ０５ 的晶粒细小。 枝晶少， 晶间腐蚀均匀。Ｐ 一 ｂ４ ｂ Ｓ（． ７ 的合金晶粒粗大， ％） 枝晶多， 晶间以深度腐蚀为
中图分类号：Ｔ １３ Ｇ３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１７ 一 ９８２ ８０ 一 １ 一 ３ ６３ ７３（（ ）１ （ ２ ０ ） Ｘ ） Ｘ
随着铅酸蓄电 池技术的飞速发展， 以及新材料 和新工艺的不断涌现， 对铅酸蓄电池的水损耗和耐 过充电等性能也提出了更高的要求。美国、 欧洲及 日 本等发达国家为降低铅酸电 池的水损耗， 提高过 充电耐久能力， 普遍在板栅合金中添加砷、 锡等 铜、 各种成核剂。国内 很多的蓄电池厂家也都在含锑板 栅合金中添加硒、 砷等添加剂， 硫、 以此提高板栅的 耐腐性和硬度， 提高耐过充电 能力， 降低蓄电 水 池的 损耗。但由于各种添加剂在铅中的溶解温度不同， 其溶解度也不同， 而各种添加剂的表面张力不同又 带来了板栅热裂、 缩孔等缺陷， 因此， 优选最佳铅合 金配方， 优化合金配制工艺， 消除各种添加剂的表面 张力是解决板栅热裂和缩孔的 关键所在。
行磨光。
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１０ ．
含ｔ（ ％）
图 １ 合金铸造性能图
注： 此图参照国 外资料； 指相同条 分数： 件下， 合 金浇满模具能力， 分数越高， 合金的流动性能越好，
浇铸性能越好。 结论： １ 从图 中可以看出， 不同含砷量合金的铸
第１ 卷第 １ ８ 期
北华航天工业学院学报
Ｖ ． Ｎ． ｌ８ ｏ １ ｏ１
召坐二毕监一－一一一咨巴比恶 上 处
板栅合金研究
王智平
（ 哈尔滨光宇集团有限公司，黑龙江 哈尔滨 巧 用 以 １ ） 摘 要： 本文通过查阅国内 外几十种板栅合金配方， 结合笔者的工作经验， 在经过多次试验分析论证的基础上， 找出了降低蓄电池水损耗的可行办法。采用本试验合金铸板， 延长电池的使用寿命，达到了免维护电池的要求， 每年可为生产企业增加可观的经济效益。 关键词：蓄电池板栅； 铝合金配方； 铸造工艺
结论： 通过硬度的实验数据， 可以明显观察到， 含砷量在０１％时， ． ５ 其硬度值达最大。 不同含砷量对合金铸造性能的影响， １ 见图 。
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物 化学试验， 理、 其试验结果如下：试验合金中的 （ 铜、 锡等元素含量不变） 硫、 见表２ 。
栅“ 热裂” 问题。
高， 因此会造成铅的大量氧化。而铜在锑中的互熔 温度仅为６ ℃左右， ５ 所以把锑在 ６１ ６ ℃条件 ３ 一３ ５ 下熔化并升温至６０ ６０ 下加人配方量的铜， ５ 一 ６℃ 在 此温度下搅拌并保持 １ｍ ， ５ ｉ 制成铜一锑合金。把 ｎ 此铜一锑合金加人到温度为６０ ６０ ４ 一 ℃的铅中， ５ 同 时 加人配方量的 在此温度下不断搅拌， 硫， 使其溶解 时间保持在３ｍ 以上。 ０ ｉ ｎ 根据硫的燃点低， 而在低 温下其溶解度右极低的特点， 经多次试验后确定了 上述工艺参数和加人方法， 通过化验数据表明， 达到 了配方的要求。 ２２ 试验合金加砷温 搅拌时间等工艺 ． 度， 参数的确
拌，砷 热， 成 状 进 搅拌， 样 有 地防 待 受 形 粘 后 行 这 可 效
万方数据
第１ 期
王智平： 板栅合金研究
２ ８ ２ ０ 年 月
止砷的损耗。在加人砷后 ５而ｎ 砷即可完全溶 ０ 内， 解， 根据这一特点， 确定了 加砷时间为印而ｎ见表 １ ， 。
裹 １ 加砷时间和砷在合金中的溶解能力的关系
１ 筛选配方的准备工作 在查阅了国内外几十种铅合金配方的基础上，
） ２不降低析氢过电 位。
． 在铅凝固 ） ３ 之前作为经核能首 先析出。