專利名稱：一種鉛鈣合金的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬冶煉領(lǐng)域，特別涉及一種鉛鈣合金的制備方法。
背景技術(shù)：
板柵是鉛酸電池中最重要的非活性物質(zhì)，自從鉛酸電池發(fā)明以來，Pb-Sb合金一直是板柵最主要的選用材料。隨著免維護鉛酸電池的出現(xiàn)Pb-Sb合金已不能滿足電池免維護的性能要求，逐漸被其他合金所替代。目前的研究發(fā)現(xiàn)，Pb-Ca-Sn-Al合金具有優(yōu)異的免維護性能，而Pb-Ca合金正是合成該四元合金的基礎(chǔ)。
傳統(tǒng)的生產(chǎn)鉛鈣合金的方法是兩步冶煉法，即首先將鈣和一部分鉛混合熔煉，制成所謂鉛鈣中間合金，再將該中間合金與其余的鉛及其他成分一起進行第二次熔煉，制得成品。這種方法存在如下缺陷(I)工藝流程過長，分鉛鈣中間合金制備和成品鉛鈣合金制備兩道工序；(2)金屬的損失大，元素鈣與鋁均存在兩次燒損；(3)鉛鈣中間合金成分不穩(wěn)定，尤其對于鋁含量高的合金，鋁分布不均，樣品的檢測結(jié)果難以真實反映鉛鈣中間合金的鋁含量從而容易導(dǎo)致成品鉛鈣合金中鋁含量不合格，鉛鈣合金一次合格率較低，生產(chǎn)成本聞。
目前市面上鉛酸蓄電池中合金主要有鉛鈣合金和鉛錫合金兩種，其中鉛鈣合金主要用于工業(yè)生產(chǎn)的就是鉛鈣錫鋁合金。而這其中加入的鋁金屬在電池的使用過程中容易出現(xiàn)鈍化現(xiàn)象，這是造成電池早期循環(huán)中容量衰減的主要原因。從合金的顆粒結(jié)構(gòu)分析，Al發(fā)生了的顆粒富集或析出現(xiàn)象與Al的含量沒有明顯的關(guān)系，顆粒富集是否嚴重是隨機出現(xiàn)的。因此，對于Al在Pb-Ca-Sn-Al合金中的合金化要加強，盡量避免鋁顆粒出現(xiàn)。所以關(guān)于合金中Al的含量基本上是一定的，Al的含量一般為O. 02%,O. 03%兩個成分，在O. 02 O. 03%范圍內(nèi)。
公開日為2010年4月14日，申請?zhí)枮?00910210460.6的中國發(fā)明專利公開了一種鉛鈣合金的熔煉方法，它是將鉛熔化，然后在550-650°C下，向鉛熔液中直接加入金屬鈣， 攪拌至鈣完全熔化，再繼續(xù)攪拌20-30分鐘，即可進行澆鑄鑄型。熔鉛和與加鈣之間進行撈渣操作并在580-640°C下，添加適量的保護劑鋁。但是由于鋁的比重比鉛小很多，且在液態(tài)鉛中的溶解度較小，因此，鋁往往更加傾向于浮到鉛液表面，高溫下與氧氣反應(yīng)，也會產(chǎn)生大量的浮渣。這些在高溫下形成的氧化鋁、氧化鈣的浮渣比表面積較大，通常會吸附不少的液態(tài)鉛，造成浮渣和鉛液難于分離，撈走浮渣的過程中帶走大量的液態(tài)金屬鉛，造成生產(chǎn)上的很大浪費，增加了生產(chǎn)成本。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種渣率低、直收率高、且耗時短的鉛鈣合金的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種鉛鈣合金的制備方法，包括以下步驟A、通入保護氣，將鉛置于鉛鍋，攪拌熔化；B、熔化后，控制溫度在500 700°C，向液態(tài)鉛中直接加入金屬鈣，保護氣保護下攪拌至物料完全熔化；D、將混合均勻的液體澆鑄成鉛鈣合金。
進一步的，步驟B中鉛與鈣的質(zhì)量比為100 :(0. I O. 15)。
進一步的，步驟B與步驟D之間還包括步驟C :保護氣保護下，加入錫，攪拌至物料完全熔化，鉛與錫的質(zhì)量比為100 :(0. 8 I)。
進一步的，保護氣為氮氣。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果1)本發(fā)明的有益效果是采用氮氣作為保護氣，而不是采用常規(guī)的保護劑鋁，因為隔絕了氧氣，故而從根本上否定了氧化鈣和氧化鋁的形成，在攪拌過程中產(chǎn)渣率低，可以做到基本無渣，這樣在工業(yè)生產(chǎn)中就不必因為撈取這些浮渣而帶走大量的液態(tài)金屬鉛了，最大可能的保留了鉛，同時也提高了鈣的利用率；2)可以根據(jù)客戶要求合成不同配比的鉛鈣合金，故而應(yīng)用面廣，可以滿足不同的客戶需要，創(chuàng)造了更好的經(jīng)濟效益；3)與傳統(tǒng)的冶煉合金時鼓入空氣相比，鼓入氮氣不僅能達到鼓入空氣時的攪拌融合效果，而且又隔絕了氧氣，避免生成了氧化物，如氧化鉛、氧化鈣、氧化鋁等，一舉兩得；4)本發(fā)明中所用的氮氣是來自于富氧產(chǎn)生裝置里的氮氣，主要產(chǎn)物為富氧氣體，用于廢舊鉛酸蓄電池的第一步冶煉過程，而副產(chǎn)物氮氣又可以作為熔煉鉛鈣合金的保護氣，即充分利用了副產(chǎn)物氮氣，也降低了生產(chǎn)成本，同時還取得了更好的熔煉效果；5)與傳統(tǒng)的冶煉合金相比本發(fā)明方法耗時短。


圖I是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施方式
實施例I :先將IOOOkg鉛錠熔化至590°C，期間一直通入氮氣作為保護氣，省去了加入鋁作為保護劑的部分。因為隔絕了氧氣，故而從根本上否定了氧化鈣和氧化鋁的形成。 待鉛錠基本熔化為液態(tài)后再升溫至630°C，加入鉛重量O. 10% (Ikg)的鈣塊，分三批加入，通過大型攪拌機(型號為DHTF-1000的IOOOkg立式攪拌機，轉(zhuǎn)速為300r/min)不斷攪拌使鈣塊旋轉(zhuǎn)著進入鉛水中，然后加入鉛重量1% (IOkg)的錫塊，攪拌半個小時，此過程中也一直通入氮氣作為保護氣。待鈣塊和錫塊溶解完全并且混合均勻后，控制溫度在650°C，澆鑄成鉛鈣合金板。檢測結(jié)果表明，本實施例中，鈣的利用率為91%，錫的利用率為98%。對比于一般的熔煉合金工藝鈣的利用率為90%，錫的利用率為98%。本發(fā)明中鈣的利用率有所提高。
實施例2 :先將IOOOkg鉛錠熔化至590°C，期間一直通入氮氣作為保護氣，省去了加入鋁作為保護劑的部分。因為隔絕了氧氣，故而從根本上否定了氧化鈣和氧化鋁的形成。 待鉛錠基本熔化完全后再升溫至630°C，加入鉛重量O. 10% (Ikg)的鈣塊，分三批加入，通過大型攪拌機(型號為DHTF-1000的IOOOkg立式攪拌機，轉(zhuǎn)速為300r/min)不斷攪拌使鈣塊旋轉(zhuǎn)著進入已經(jīng)熔化完全的鉛液中，然后加入鉛重量O. 8% (8kg)錫塊，攪拌半個小時，此過程中也一直通入氮氣作為保護氣。待鈣塊和錫塊溶解完全并且混合均勻后，控制溫度在 650°C，澆鑄成鉛鈣合金板。檢測結(jié)果表明，鈣的利用率為92. 5%，錫的利用率為99%。本實施例中鈣與錫的利用率有所提高，尤其是鈣。
實施例3 :將IOOOkg鉛錠裝入封閉的通有流通的氮氣的大鐵鍋中，加熱升溫至 650°C，待鉛錠完全熔化為鉛水后，在大型攪拌機的攪拌下加入金屬鈣塊I. 50kg，攪拌15分鐘，出爐鑄板，取樣檢測，結(jié)果為(wt%) Ca 0. 139%，Ca利用率93%。對比于一般的熔煉合金工藝鈣的利用率為90%。本實施例中鈣的利用率有了較大幅度的提高。
實施例4 :將IOOOkg鉛錠裝入封閉的通有流通的氮氣的大鐵鍋中，加熱升溫至 680°C，待鉛錠完全熔化后，在大型攪拌機的攪拌下加入金屬鈣塊I. 50kg，攪拌15分鐘，出爐鑄板，取樣檢測，結(jié)果為(wt%) Ca 0. 141%，Ca利用率94%。本實施例中鈣的利用率有了大幅度的提高。
權(quán)利要求
1.一種鉛鈣合金的制備方法，包括以下步驟A、通入保護氣，將鉛置于鉛鍋，攪拌熔化；B、熔化后，控制溫度在500 700°C，向液態(tài)鉛中直接加入金屬鈣，保護氣保護下攪拌至物料完全熔化；D、將混合均勻的液體澆鑄成鉛鈣合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于步驟B中鉛與鈣的質(zhì)量比為100 (O. I O. 15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟B與步驟D之間還包括步驟C:保護氣保護下，加入錫，攪拌至物料完全熔化，鉛與錫的質(zhì)量比為100 :(0. 8 I)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項所述的制備方法，其特征在于保護氣為氮氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉛鈣合金的制備方法，包括以下步驟A、通入保護氣，將鉛置于鉛鍋，攪拌熔化；B、熔化后，控制溫度在500～700℃，向液態(tài)鉛中直接加入金屬鈣，保護氣保護下攪拌至物料完全熔化；D、將混合均勻的液體澆鑄成鉛鈣合金。本發(fā)明的制備方法渣率低，基本無渣，且直收率高、耗時短。
文檔編號C22C11/02GK102978436SQ20121050830
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月3日
發(fā)明者陳紅雨, 高倩, 舒月紅 申請人:華南師范大學(xué)