欢迎光临~瑞士LEADLINE蓄电池官方网站
服务热线
全国客服热线:

135-2235-0798

技术支持

瑞士(LEADLINE)蓄电池的制造工艺之板栅铸造

瑞士(LEADLINE)蓄电池的制造工艺之板栅铸造

板栅在电池中的作用:支撑活性物质,充当活性物质的载体;传导和汇集电流,使电流均匀分布在活性物质上。
? 对板栅材料的要求:1.有良好的电子导电性;2.合金必须具有足够的硬度和强度;3.应具有良好的耐腐蚀性;4.板栅材料与活性物质之间能很好地粘合,具有较小的接触电阻;5.应具有较好的铸造性能,即流动性、充型性要好;6.可焊性要好;7.价格要合适。
? 板栅制造生产流程:
Pb、Sb(Ca)、其它金属 合金配制 模具加温 喷脱膜剂 板栅浇铸


水、水玻璃、软木粉 脱膜剂配制 堆积时效硬化
? 铸造生产上很重要的一个过程就是使合金铸满模具,合金的温度控制很重要。温度过低时,合金在模具内很快地凝固,因而形成未注满,此外,由于温度低,合金内夹带的气体受阻停滞,会造成多孔的铸件;温度过高时,浇铸的零件会在表面上出现不平现象,而且由于合金冷却的缓慢,在铸件中晶粒增大而形成“白斑”,甚至于形成裂纹。
? 一般合金温度在420~520℃之间,铸模的温度在140~200℃左右。
? 目前常用的板栅合金是铅锑合金和铅钙合金。
? Pb-Sb合金具有以下优点:1.抗拉强度、延展性、硬度及晶粒强化作用明显优于纯铅;2.熔点及收缩率低于纯铅,具有较好的铸造性能,即流动性、充型性好;3.与活性物质有较好的结合力,有利于电池的深充放循环;4.深充放循环时不易变形,有良好的循环寿命;5.腐蚀比纯铅均匀。存在以下缺点:1.电阻比纯铅大;2.充电时,正极板栅中的锑溶解在电解液中,进而转移电沉积在负极活性物质上,显著降低氢在负极上析出的超电势,一部分锑吸附在正极活性物质上,也降低了氧在正极析出的超电势,因此,锑的存在使水的分解电压下降,充电时水易分解,存放时增加电池的自放电;3.过充电时,逸出有毒的气体SbH3;4.正板栅的总体腐蚀速率随合金中锑含量增加而提高。
? 铅锑二元合金正极板栅的腐蚀、变形是电池使用寿命终止的重要原因。在此基础上改进后,使用的比较成熟的是Pb-Sb-As合金,该合金有如下优点:1.使合金加速硬化;2.细化晶粒,减轻腐蚀;3.改善了Pb-Sb合金的力学性能;4.降低成本,可用含砷的粗锑配制合金,从而降低成本。该合金的缺点是合金发脆、易裂,锑含量低时更明显。
? 为了克服三元合金的缺点,可以在合金中加入Sn或Cu,制成四元合金:Pb+Sb(3.5%~6.0%)+As (0.1%~0.15%)+Sn (0.05%~0.5%),Pb+Sb(6.0%)+As (0.2%)+Cu(0.09%)。
? 使用传统的铅锑合金作板栅材料,需要经常向电池中加水维护,市场需要少维护和免维护的电池。
? 若将锑含量降至低于2%质量分数,就可以大大减少水的分解;同时,正板栅中锑含量与板栅寿命有很大的关系,当锑含量在2%质量分数左右时电池寿命最佳。
? 但是当锑含量低于4%质量分数时,铸造的板栅就会出现热裂现象,裂纹常在板栅表面形成,并因涂膏而扩大,在电池运行中加深,最终导致使用期限下降。
? 为了消除低锑合金产生的裂纹,可以在合金中加入硫(S)与硒(Se),S与Se能和Pb直接反应生成PbS和PbSe晶核,它们是优异的成核剂。Cu和As反应生成Cu3As,它也可以作为成核剂。要求S、Se、Cu、As能在熔融合金中保持足够量,合金温度一般不能低于450℃,否则它们将成为浮渣而损失。
下面是常用的含Se、S的多元低锑合金:
 含量
序号 Sb As Sn Cu Se S×10-6 Pb
1 2.7-3.0 0.1-0.15 0.08-0.1 0.05 0.015-0.025 50-60 余量
2 2.5-2.75 0.15-0.2 0.1-0.25 0.06-0.08 0.025-0.03 50-60 余量
3 1.6-1.8 0.15-0.2 0.08-0.1 0.06-0.08 0.03  余量
4 1.5-2.5 0.1-0.2 0.1-0.2  0.02-0.03  余量
5 2.0 0.1-0.2 0.1-0.2 0.05-0.06  50-60 余量
? 免维护电池常用的成熟合金是铅钙合金,与铅锑合金相比,其具有以下优点:1.电阻较小,接近纯铅;2.析氢超电势高,用该合金组成的电池,水的分解电压高于铅锑合金组成的电池,高约200~250mV,所以水的分解少,具有较好的免维护性;3.钙为负电势,钙不会从正板栅溶解而转移至负极,不会引起自放电加速和有毒气体SbH3的析出。
? 其缺点是:1.抗蠕变性能差,即正板栅长大严重。2.在铸造过程中钙发生氧化,从而钙损失严重,含量不易控制;氧化物成渣夹杂在熔融合金中,浇铸时滞留在板栅表层;此外,铅钙合金又具有大的颗粒结晶。综合结果导致深度腐蚀或穿透腐蚀,特别在高于60℃的条件下,情况更严重。3.深循环性能差。
? 加入Sn和Al可以改善上述缺点:1.Sn能改善板栅/活性物质的界面性质,使电极的充电接受能力得到提高;2.Sn的加入增加了合金的力学性能;3.高Sn含量(w(Sn)>1.2%)合金用于深放电阀控式蓄电池;4.加入Sn能改善合金的流动性;5.含0.01%~0.03%质量分数的Al可以防止熔融态钙合金中钙的损失。
? 常用合金含量:正板栅Pb+Ca(0.06~0.09%)+Sn(1.3~1.5%)+Al(0.02~0.03%)
                               负板栅 Pb+Ca(0.09~0.18%)+Sn(0.3~0.6%)+Al(0.03~0.06%)
? 质量控制要点:
? 1.管式正极板骨架外观缺陷报废范围
缺陷名称 报废范围
缺肉 极耳部、大梁不允许;喇叭口下2mm处的筋条处;缺肉深度超过0.5mm,长度超过4mm,宽度超过1/4。
毛刺 喇叭口和飞叶上不允许;铅芯虚毛刺高度超过飞叶长度的1/2,且分散超过铅芯长度的1/3。
裂纹、起泡、白斑、冷合金层、铅渣及氧化物、油污 在表面任何处都不允许
砂眼 表面任何处都不允许;浇口断切处:深度超过1mm,长度超过大梁的1/2。
飞叶残缺 每根超过1/2,分散在该片超过3根。

2.汽车用蓄电池板栅报废范围
缺陷名称 报废范围
裂纹 任何部位都不允许
缺肉 正板栅任何部位都不允许,负板栅极耳部、四边框超过厚度的1/4。
极耳短缺 超过3mm。
歪斜 四框
气泡、白斑、砂眼、油垢 表面
筋条过细 靠近浇口侧的小筋条细度超过2/3,或虽未超过2/3但连续筋条数目较多。
筋条断缺 长度超过小格的1/2且分散断缺超过6条或连续断缺超过2条。


毛刺 极耳下第一大格内纵横超过小格的1/2;横格大小超过小格的1/2,连续超过小格数量的1/2;纵格大小超过小格1/3,连续超过小格数量的1/3。
板栅等铸件产生缺陷原因及防止措施
缺陷名称 主要生成原因 防止措施
砂眼(疏松) 合金在模具中结晶速度不均匀,靠铸模表面处冷却快,远处冷却慢,凝固时供铅液不足。 提高模具温度,改进浇口的设置。

气口 尺寸较砂眼大,多数在模具的凸、凹部分形成,浇铸时部分空气滞留。主要为浇口系统设置不适,风道不够或堵塞。 清理通风道。

冷合金层 两股液流在模具内相遇,由于注入合金温度低。 提高注入合金温度。

收缩裂纹 合金温度高,冷却不均匀,多发生在厚薄不等的截面连接处。 合金降温,喷脱模剂,刮掉收缩部分的脱模剂,修改模具。

充型不满 合金温度低,模具温度低,浇铸过于缓慢。 加温
发白 合金温度高。 降低合金温度
粘模 模具温度高 降低模具温度
? 板栅的时效硬化:铸好的板栅至少存放3天后才能涂板,目的是为了使板栅组织稳定,实现合金晶体结构的重新排列,提高其机械强度。但板栅存放时间一般不超过3个月,否则会出现板栅变脆、耐腐蚀性能降低的现象。