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1、閥控式鉛酸蓄電池銅芯極柱的研究
船電技術(shù)2005年第5期49
閥控式鉛酸蓄電池銅芯極柱的研究
李維俊黃紅燕呂永堯陳瑞宗
(中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司712研究所，武漢430064)
摘要:本文針對(duì)閥控式鉛酸蓄電池極柱銅芯的松動(dòng)問題進(jìn)行了分析討
論，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)銅芯松動(dòng)的原因在于銅
芯表面的電鍍鉛錫合金層與柱體澆鑄用的鉛錫合金不能熔合在一起.
用熱浸鍍鉛錫合金取代電鍍鉛錫合金，對(duì)熱
浸鍍鉛錫合金工藝及端極柱澆鑄工藝進(jìn)行了研究.
關(guān)鍵詞:閥控式鉛酸蓄電池；銅芯極柱;鉛錫合金；熱浸鍍
中圖分類號(hào)：TM912.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
StudyonCoppeLinsertTerminalP
2、ostforVRLABattery
LiWeijun,HuangHongyan,LvYongyao,ChenRuizong
(WuhanMarineElectricPropulsionResearchInstitute,CSIC,Wuhan43
【)()64,China)
Abstract:Thefactthatthecoppe卜
insertterminalpostforvalve—regulatedlead—acid(VRLA)bakeryinuse
becameflexiblehasbeenanalyzedanddiscussedinthispaper.Thereasonli
3、esinunablebuttfusionbetweenterneplatingofthecopper-insertsurfaceandlead-tinalloyusedforterminalpost.Thelead—tinalloylayerisformedby
adoptinghot-dipplatinginsteadQfelectroplating.Thenewtechnologiesofhot-dipplatingandmanufacturingterminalposthavebeenstudied.
Keywords:VRLAbattery;copper-inserttermina
4、lpost;lead-—tinalloy;hot———dipplating
1引言
隨著我國(guó)鐵路交通事業(yè)的快速發(fā)展，鐵路機(jī)車
用蓄電池的需求大增.由于技術(shù)日益成熟，閥控式
鉛酸蓄電池以其性能穩(wěn)定，安全可靠和價(jià)格優(yōu)勢(shì)逐
漸占領(lǐng)了鐵路機(jī)車用蓄電池市場(chǎng).為了蓄電池的美
觀以及接線方便和減小連接件之問的電阻，閥控式
鉛酸蓄電池由方形接線柱改為圓形銅芯極柱.然而
看似簡(jiǎn)單的銅芯極柱，由于最初未引起許多蓄電池
生產(chǎn)廠家的足夠重視，結(jié)果閥控式鉛酸蓄電池因銅
芯在受到較大扭力矩作用時(shí)出現(xiàn)松動(dòng)而被成批退
貨或更換，給蓄電池生產(chǎn)廠家造成了很大的經(jīng)濟(jì)損
失.為此，我廠專門組織了技術(shù)人員對(duì)閥控
5、式鉛酸
蓄電池銅芯極柱制造工藝進(jìn)行了研究.
2銅芯極柱的改進(jìn)
閥控式鉛酸蓄電池的銅芯極柱是由銅芯及用鉛基合金澆鑄的柱體構(gòu)成，銅邕=鑲嵌在柱體中，見
收稿日期：2005—03—15
圖1.解決銅芯松動(dòng)問題擬采用如下方法：(1)選擇機(jī)械強(qiáng)度較高的鉛基合金澆鑄柱體；(2)改進(jìn)銅芯的結(jié)構(gòu)；(3)研究銅芯表面處理的工藝；(4)改進(jìn)銅芯極柱的澆鑄工藝.
2.1銅芯極柱用鉛基合金的篩選
澆鑄極柱用的鉛基合金通常為鉛鈣合金，鉛鑲合金和鉛錫合金.鉛鈣合金若用于澆鑄銅芯極柱，極柱會(huì)因慢慢腐蝕而出現(xiàn)爬酸變黑，影響電池的外觀和密封性能.鉛鑲合金用于澆鑄銅芯極柱，則閥控式鉛酸蓄電池的負(fù)極極柱與匯流排之問出
6、現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕而斷開，有文獻(xiàn)［1-2］對(duì)此進(jìn)行過介紹和研究.雖然鉛鈣合金和鉛錫合金的機(jī)械強(qiáng)度高于鉛錫合金，但是這兩種合金均不能用于澆鑄閥控式鉛酸蓄電池的銅芯極柱.鉛錫合金的耐腐蝕性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉛鑲合金和鉛鈣合金，但鉛錫合金較軟，用于澆鑄銅芯極柱，銅芯在較大扭力的作用下會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)甚至轉(zhuǎn)動(dòng)，因此應(yīng)從銅芯的結(jié)構(gòu)和增加銅芯與鉛錫合金之間的結(jié)合力來解決.
船電技術(shù)2005年第5期51
除油堿液配方及工藝條件見表1.除油之后，還應(yīng)
除去銅芯表面的氧化物，除去銅芯表面氧化物的酸浸液配方及工藝條件見表2.銅芯酸浸后用稀堿液(NaOH1.5g/1)進(jìn)行中和，然后用水沖洗干凈，并在真空干燥箱內(nèi)烘干.
表1除油堿
7、液配方及工藝條件
組分NaOHNa3PO4水玻璃
表2銅芯酸浸液配方及工藝條件
在銅芯熱浸鍍前蘸助焊劑是非常必要的，蘸助
焊劑可顯著增強(qiáng)銅芯與鉛錫合金之間的結(jié)合強(qiáng)度.
試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，無機(jī)助焊劑ZnC12.NH4C1—NH3?H2O溶液作為銅芯熱浸鍍鉛錫合金的助焊劑效果非常好.
ZnC12.NH4C1—NH3?H2O溶液具有微弱的腐蝕作用可以除去銅芯表面少量的氧化物，反應(yīng)方程式見式(1).助焊劑還可以增強(qiáng)熱浸鍍用鉛錫合金對(duì)銅芯表面的浸潤(rùn)能力，銅芯蘸助焊劑后，表面有一層薄薄的液膜，應(yīng)立即將銅芯慢慢地浸入熔融的鉛錫合金，這樣能使銅芯與熱浸鍍用鉛錫合金結(jié)合得更牢固.當(dāng)然，銅芯表面若有液珠，應(yīng)甩
8、干后再用，否則易造成熔融的鉛錫合金飛濺傷人.
4NH3?H20+CuOCu(NH3)4+20H—+3H2O
⑴
2.4銅芯極柱的澆鑄工藝
采用恒電位極化法測(cè)試鉛錫合金在比重為
1.30g/ml稀硫酸中的腐蝕速度，若將純鉛腐蝕速度定為100，鉛錫合金的相對(duì)腐蝕速度隨著錫含量的變化而變化，見圖3.隨著錫含量的增加，鉛錫合金的相對(duì)腐蝕速度急劇下降，當(dāng)錫含量增加到1.0%以上時(shí)，再提高鉛錫合金中的錫含量對(duì)合金的耐腐蝕性影響很小，而生產(chǎn)成本會(huì)因錫含量而增加，因此將澆鑄銅芯極柱用的鉛錫合金中錫含量控制在
1.1%?1.2%范圍之間.
為了使?jié)茶T銅芯極柱用的鉛錫合金與銅芯表
面熱浸鍍的鉛錫合
9、金更好地熔合在一起，將澆鑄極柱用銅芯合金的溫度控制在500~530~C內(nèi),同時(shí)澆鑄銅芯極柱用的模具及銅芯都應(yīng)加熱到200~C左右.
圖4鉛錫合金中錫含量對(duì)腐蝕的影響
按照上述所研究的銅芯極柱澆鑄工藝澆鑄銅
芯極柱，裝配成NM—450電池后對(duì)銅芯極柱進(jìn)行扭力矩測(cè)試及NM一450電池起動(dòng)循環(huán)耐久力測(cè)試，并與改進(jìn)前銅芯極柱進(jìn)行對(duì)比，熱浸鍍法銅芯極柱順利通過NM—450電池1200次以上起動(dòng)循環(huán)耐久力
測(cè)試，而電鍍法銅芯極柱在NM—450電池進(jìn)行起動(dòng)循環(huán)耐久力測(cè)試中出現(xiàn)熔斷.銅芯極柱扭力矩測(cè)試結(jié)果見表3.
表3銅芯極柱扭力矩測(cè)試結(jié)果
測(cè)試結(jié)果表明，采用新工藝澆鑄的銅芯極柱的
扭力矩和導(dǎo)電性均有大幅度提高.新研究的銅芯極
柱在近幾年鐵路機(jī)車電池上實(shí)際使用中，未出現(xiàn)極柱腐蝕，極柱熔斷以及銅芯松動(dòng)現(xiàn)象，說明研究取得了成功
參考文獻(xiàn)：
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閥控式鉛酸蓄電池銅芯極柱的研究
