[发明专利]一种合金晶粒细化的蓄电池板栅及其制备方法

说明书

本发明公开了一种合金晶粒细化的蓄电池板栅及其制备方法，属于蓄电池制造技术领域。所述的蓄电池板栅采用铅锡银镧铈合金并加入锑化物，细化晶粒，提高合金抗腐蚀能力及强度，提高蓄电池性能。所述制备方法包括：先将不易相熔的变晶剂在高温和高剪切搅拌条件下结合超声波进行互熔，再与大量铅液混合，保证变晶剂混合均匀，凝固不偏析；铸锭过程中施加交变磁场，变化的磁场，破坏晶粒凝固结构，细化晶粒；铸造板栅时，同时采用磁场和超声波振动，在磁场和振动能量双重作用下，进一步细化晶粒。采用本发明提供的晶粒细化方法，制备的板栅耐高温侵蚀性能提高60％，蓄电池容量、低温、充电接受及寿命方面均有了不同程度的提高，寿命提高30％以上。

技术领域

本发明涉及蓄电池制造技术领域，具体涉及一种合金晶粒细化的蓄电池板栅及其制备方法。

背景技术

目前铅蓄电池是电池市场需求的主流，极板性能是影响蓄电池寿命的主要因素之一。板栅作为铅蓄电池最关键的非活性部件，起到支撑正负活性物质及在充放电期间充当集流体的作用，这就要求制作板栅的合金具备优良的性能。提高板栅耐腐性和强度可以一定程度上提高板栅的寿命和电气性能，为了改善板栅的耐腐蚀性，迄今提出了具有各种组成的铅合金，如铅锑或铅钙锡合金，但往往因为合金晶粒铸造较粗大，使得其力学性能和热疲劳性能较差，因此，需要对合金铸造组织进行细化处理。

传统合金晶粒细化的方法包括化学法、物理法，如添加形核剂、晶粒长大抑制剂、机械搅拌、电磁搅拌及气体搅拌等。

如申请号为CN 105304883 A的专利文献公开了一种蓄电池负板抗腐蚀合金，包括以下重量百分比的组分：钙0.08～0.17％、铝0.01～0.04％、铋0.001～0.004％，其余为铅。通过加入定量的铋及改善优化合金配制工艺，使制备的负板合金晶粒细化，晶粒尺寸为20～200μm，晶粒分布均匀，板栅浇铸时无气孔、砂眼、出渣率≤1.2％，循环寿命达到800次100％DOD时板栅不腐蚀。

如申请公布号为CN 105219989 A的专利文献公开了一种铅锡合金铸造组织的晶粒细化方法，仅在制备铅锡合金熔体中施加超声波处理、铅锡合金仅在铅锡合金熔体浇注过程中施加超声波处理或铅锡合金在制备铅锡合金熔体和铅锡合金熔体浇注过程中均施加超声波处理，所述超声波处理为功率为200W～1000W和频率为20000Hz～50000Hz条件下处理50s～120s。处理后的铅锡合金铸造组织的晶粒尺寸为20μm～50μm。

然而，上述方法均存在不足之处：化学方法将引入杂质元素，容易造成成分偏析等缺陷；物理方法一般设备要求较高、能耗大，且晶粒细化效果有限。因此，如何有效整合合金晶粒细化方法制备性能优异的板栅用铅合金是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合金晶粒细化的蓄电池板栅，以克服现有技术中因合金晶粒铸造粗大导致板栅的强度和耐腐蚀性差的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种合金晶粒细化的蓄电池板栅，以质量百分比计，其组成为：锡0.6～1.6％、银0.008～0.04％、锶0.06～0.1％、锂0.01～0.05％、钙0.02～0.05％、铝0.02～0.05％、镧0.01～0.05％、铈0.01～0.05％、硒化锑、锑化铟、锑化铋中的一种或多种0.03～0.1％，余量为铅。

本发明通过在板栅铅液配方中添加多种细化晶粒的合金元素，提高合金抗腐蚀能力及强度，如添加锶Sr，放电电阻低，低温性能、耐腐蚀性、自放电性能皆好于铅钙合金；如添加银Ag，延缓了不连续沉积反应以及钙沉积的过时效，也提高了合金的抗腐蚀性，尤其在放电末期条件下，Ag改善了电池的循环寿命及容量，减少氧化铅层的厚度；如添加复合锑化物，锑以化合物形式加入，避免偏析，避免早期容量损失，提高蓄电池性能。