连铸和浇铸铅钙板栅合金性能初探

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1、连铸和浇铸铅钙板栅合金性能初探华南师范大学化学与环境学院赵瑞瑞、李核、陈红雨江阴市东顺机械有限公司王晓、陈波广西天鹅蓄电池有限责任公司向力、李政东、粱维桢、龙武林摘要：通过金相组织结构观察、电化学测试方法，分析了连铸和浇铸铅钙板栅合金的性能。研究结果显示，缺少连轧的连铸板栅晶体颗粒较大，强度和硬度较差，且容易生成致密的Pbso。腐蚀物，影响板栅导电性。连铸必须配有连轧才能达到超过浇铸的效果。关键词：板栅制造；连铸连轧；重力浇铸1前言板栅是铅酸蓄电池的重要组成部分，它主要起电子集流体以及固定活性物质的作用，由于多孑L的活性物质会渗透硫酸，使板栅发生

2、腐蚀，板栅的耐蚀性对蓄电池的恒久耐用性有着重要的影响。但是由于要发挥电子传递的重要作用，尤其是正极板栅，应该具有良好的电子导电性，这就要求在使用过程中其腐蚀产物具有较低的阻抗。通常采用加入变晶剂的方法，通过改进其合金晶体结构来改善板栅的腐蚀性能和钝化产物，如碲(Te)[1-2]、稀土元素[3]、银(Ag)[4]等。但是近年来生产实际表明，不同的板栅生产方式对电池的循环耐久性能也有影响，图l是美国沃尔兹公司对采用不同板栅生产的电池进行的寿命检测结果，检测标准采用S.A.E.HotJ—240，各合金成分以及板栅成型方式见表l。图l采用不同板栅铸造方式

3、生产电池的循环寿命检测表1图1中电池板栅合金成分以及板栅成形方式编号板栅合金成分板栅生产方式aPb/Ca/Sn/Ag.03连铸连轧正极板栅bPb/Ca/Sn/Ag.05连铸连轧正极板栅cPb/Ca/Sn连铸连轧正极板栅dPb/Ca连铸连轧正极板栅ePb/Sn1.4％连铸连轧正极板栅fPb/Sn连铸连轧正极板栅gPb/Ca连铸连轧正极板栅hPb/Ca/Sn/Ag.03拉网正极板栅iPb/Ca拉网正极板栅目前国内铅酸蓄电池厂家一般采用重力浇铸式栅生产方法。除重力浇铸板栅生产技术之外，连板栅生产还有拉网式、连铸式、连铸连轧式以及电沉积式等板栅生产技术。

4、各种板栅生产过程以及优缺点见表2。表2几种板栅成形方式对比形成方式生产过程优点缺点重力浇铸将榕榕的铅液注入板栅模具中铸造而成电池比功率大，比能量高，耐腐蚀，循环寿命长凝固时间长，生产效率低，且不易生产较薄板栅，自动化水平低拉网式在压延的铅带上连轧切口，左右拉伸成网状可改善极板的均匀性，降低重量，降低生产成本加工极耳耗时较长，板栅结构受到限制，活性物质的附着性能不佳，板栅机械强度低连铸式在旋转滚动模具与固定模具中不间断地注入熔融铅液进行铸造生产性能好，质量稳定，又可生产薄型板栅，可加工不同结构的板栅不同尺寸的板栅需要模具不同，且模具成本较高，对生产

5、过程条件控制较为严格连铸连扎式在连铸的基础上增加粗轧和精轧步骤可设计任何厚度的板栅，机械强度较高，板栅耐穿透腐蚀，循环寿命延长生产过程工序相对较为复杂中国有企业引入国外进口连铸机，但由于资金问题，没有购入连轧设备。目前有公司能够实现连铸连轧设备的国产化，可以解决上述只买连铸设备而不买连轧设备的问题。本文将采用连铸方式生产的铅钙合金同重力浇铸的铅钙合金进行比较，初步探求两种合金的性能异同。2实验部分本实验涉及到的重力浇铸及连铸板栅合金均为中国某公司生产的，将连铸板栅合金命名为l#，重力浇铸合金为2#。2．1合金成分测定采用电感耦合等离子体(ICP)

6、检测方法来检测合金成分，检测结果如表3。序号元素名称l#合金中元素含量（％）2#合金中元素含量（％）1钙Ca0.08～0.100.08～0.102锡Sn1.0～1.21.0～1.23铝Al0.03～0.040.03～0.044铁Fe≤0.002≤0.0025铋Bi≤0.005≤0.0056锌Zn≤0.001≤0.0017锑Sb≤0.001≤0.0018银Ag≤0.001≤0.0019铜Au≤0.0015≤0.001510砷As≤0.001≤0.0012．2金相组织观察采用金相制样机将板栅合金封成筒状，留出合金截面，用砂纸以及抛光布将截面打磨平整，

7、用腐蚀液侵蚀，采用NikonLV—uE盯偏光显微镜观察金相组织结构。在腐蚀液的侵蚀作用下，晶界处的原子由于具有较高的化学势，所以容易被腐蚀。从图2中可以看出，连铸板栅的合金晶粒较大，而浇铸板栅的晶粒相对较小。晶粒越细，其强度和硬度也越高[5]。图2两种合金的金相组织图(x500)(A)连铸板栅；(B)浇铸板栅2．3合金电化学性能测试采用打孔设备在两种板栅上取面积一致的合金样品，连接导线后采用环氧树脂将其密封，磨出电极工作面。采用三电极体系进行电化学性能测试。电化学测量仪器为CHI910电化学工作站和PG_STAT30(Autolab，EcoEch

8、emieB.V.Company)。2．3．1阳极和阴极极化曲线工作电极的极化曲线采用线性扫描获得，将处理好的电极在-1.3V下预处理30