铸造铅钙合金锭的开发.docxVIP

文章编号 : 1005 - 2046 (2005) 02 - 0067 - 03铸造铅钙合金锭的开发陈正明(上海飞轮有色冶炼厂 , 上海 201612)摘要 : 介绍了铅钙合金的特性 、生产工艺和需要解决的几个问题 ; 确定了用掺熔配法生产铅钙中间合金 , 该法操作简单 、能耗和污染少 、成本低 , 易投入工业化生产 。实践证明铅钙 合金是生产免维护密封蓄电池板栅材料的较佳合金 。关键词 : 铅钙合金 ;密封蓄电池 ; 掺熔配法 ;文献标识码 : B板栅材料 ; 免维护中图分类号 :TB812据资料显示 , 随着我国改革开放的深入与 WTO的加入 , 人均汽车占有量在不断提高 , 电力助动 车的推广 、电动汽车的开发 , 铅酸蓄电池的需用量将大幅度增加 。预计到 2010 年 , 我国蓄电池 耗铅量将达到 38147 万 t , 届时铅酸蓄电池的耗铅量将占铅的总消耗量的 85148 %3 。可见 , 铅 的消费量主要取决于铅酸蓄电生产的耗铅量 。因此为了满足我国蓄电池行业发展的需要 , 不断缩 短与发达国家之间的差距 , 根据国际蓄电池行业的发展趋势 , 在我国开发并产业化生产铅钙新型 板栅合 金 材 料 , 将 对 我 国 蓄 电 池 产 品 的 升 级 换代 , 改变铅酸蓄电池使用过程中的泄漏污染 , 提高蓄电池使用寿命具有积极的意义 。前言1铅的用途广泛 , 是人类常用金属之一 , 其中产量在 有 色 金 属 中 仅 次 于 铝 、铜 、锌 , 居 第 四 位 。1999 年全球铅的生产和消耗量分别达到 620 万 t 和 617 万 t 。我国 1997 年铅的总耗量为 4712 万 t 。资料表明 , 目前铅的探明储量按现有生产规模只有 25～30 年的使用时间 , 说明铅矿资源正在日益枯竭1 。铅主要用于铅酸蓄电池 、汽油添加剂 、颜料和化工产品 、电器电子 、医疗保护等方面 。其中我国铅酸蓄电池生产所耗铅量为 3211 万 t , 占总 耗量 的 68 %2 。近 年 来 , 国 际 蓄 电 池 行 业 开 始推行生产先进的免维护绿色环保蓄电池 。该类蓄电池一改传统铅酸蓄电池自放电高 、析气量大 、 使用寿命短 、用锑量大的缺点 , 而具有内阻小 、重量轻 、深循环充放电性能好 、使用寿命长 、无污染 、不需添液及维护的优良特性 。因此 , 在国际上 , 特别是在欧 、美 、日等先进国家已广泛应 用 。该蓄电池中的板栅材料铅钙合金又是近几年 新开发出来的 , 它与目前我国使用的常规蓄电池 材料即铅2锑合金有很大的区别 , 其对冶炼工艺 、质量控制和冶炼装备等都有非常严格的要求 。目前我国还没有厂家能大批量生产满足这种免维护蓄电池板栅要求的产品 , 从而严重影响了我国蓄 电池行业产品的升级换代 , 使得我国蓄电池产品 处于高能耗 、低等级 、寿命短和有污染的局面 。铅钙合金的特点密封蓄 电 池 最 适 合 用 的 板 栅 材 料 是 铅 钙 合 金 。当合 金 中 钙 的 含 量 高 于 0107 %时 , 平 衡 状 态下的组织为含少量钙的铅钙固溶体基体上分布2着呈 立 方 或 星 形 的 CaPb 化 合 物 。γ ( CaPb ) 为33Ll2 型的面心立方 (fcc) 结构 , 铸造时快速冷却可抑制 CaPb3 结晶的析出 , 得到钙在铅中的过饱和 固溶体 。用铅钙 合 金 制 造 的 蓄 电 池 具 有 高 冷 启 动 性能 、析气量小 、耐腐蚀性强 、使用寿命长 、不需 添液 、维护和无污染等优良特性 。铅钙合金的时效硬化非常明显 , 时效硬化的铅钙合金在室温下收稿日期 : 2004211224作者简介 : 陈正明 (1947～) , 男 , 工程师 , 主要从事有色金属冶炼 。 68 上海有色金属第 26 卷加工后对再结晶具有高的抗力 (见图 1) 5 。金成分不稳定 、废品多 、成品率低等一系列问题 。为此 , 必须采取先配置中间合金 , 再进行合 金化的生产工艺 。为了使金属钙不易浮在铅液表 面被氧化烧损 , 我们选用既价廉又易生成自由能负值比氧化钙还要大的金属 ———铝来作为覆盖保护剂 。由于钙的比重比铅小得多 , 需要采用特殊 的加钙手段 , 将金属钙有效地加入到铅溶体中 ,使之生成铅钙中间合金 , 从而达到产品批量稳定生产的目的 。图 1由 315 ℃淬火的 Pb20107 %Ca 合金硬度和电阻率的变化6由于铅钙合金有着上述特点 , 因而采用铅钙 合金生产蓄电池板栅材料而制备的铅酸蓄电池性 能要比传统的铅锑合金所制成的优越 。铅钙合金 的产业化生产必将取代传统的铅锑