一種銅鉛復合板帶及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種銅鉛復合板帶及其制備方法，屬于金屬復合材料加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 鉛酸蓄電池在國防領(lǐng)域和車輛制造領(lǐng)域有著廣泛的應用，隨著電動車輛的迅速發(fā) 展，對鉛酸蓄電池的應用也提出了越來越高的要求。鉛極板是鉛酸蓄電池中的關(guān)鍵組件，對 鉛酸蓄電池的性能有著重要影響。傳統(tǒng)的鉛極板存在諸多缺點:鉛密度大，造成鉛極板的重 量較大，大大降低了鉛酸蓄電池的能量密度，對電池能量密度要求較高的電動車輛來說影 響非常大;鉛的導電性差，鉛和鉛合金的導電性均較差，會造成電池的內(nèi)阻增加，降低電池 的放電電流，也降低了電池的能量轉(zhuǎn)化效率;另外，傳統(tǒng)的鉛極板很容易變形且易被腐蝕， 影響電池極板的表面的電流效率，并降低了電池的使用壽命，加上傳統(tǒng)的鉛極板的活性物 質(zhì)利用率非常低，嚴重影響了鉛酸蓄電池在國防領(lǐng)域和車輛制造領(lǐng)域的應用前景。
[0003] 為了克服上述缺陷，提高鉛極板的性能，現(xiàn)有技術(shù)中采用復合鉛極板來替代傳統(tǒng) 的鉛極板。銅鉛復合板帶是一種以銅材為基體、鉛材料為覆層的雙金屬復合材料，其中銅材 是良好的導電導熱材料，鉛材料具有良好的耐腐蝕、耐輻射能力。銅鉛復合板帶材料集中了 銅材和鉛材的優(yōu)勢，是一種新型的復合材料，可以用來作為鉛酸蓄電池板柵材料。銅鉛復合 板帶上的鉛或者鉛合金作為電池活性材料，銅材料作為支撐材料和導電材料，可以提高極 板的強度，還可以有效減小電池內(nèi)阻，提高電池的電流密度，減少電池產(chǎn)生的發(fā)熱，提高電 池的壽命，同時銅材的密度遠低于鉛材料的密度可以有效提升鉛酸電池的能量密度。
[0004] 銅鉛復合材料的制備方法有多種，如爆炸復合、鑄造、熱浸鍍、焊接、冷乳制、熱壓、 電鍍等。由于鉛材料的密度大、強度低，導致爆炸復合法等方法制備銅鉛復合材料時工藝控 制難度大，成品率低，成品表面質(zhì)量差等。
[0005][0006] 但是，上述方法中，冷乳制、熱壓、焊接方法得到的銅鉛復合板在經(jīng)過后續(xù)加工時， 很容易分層，在用作電池電極板時會導致接觸電阻增大；電鍍方法對于鉛厚度較大的銅鉛 復合板的制備并不適用;鑄造和熱浸鍍方法制得的銅鉛復合板由于銅鉛兩種金屬的熔點相 差非常大，其結(jié)合面的結(jié)合強度較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種界面結(jié)合強度大的銅鉛復合板帶的制備方法。本發(fā)明 的目的還在于提供一種上述方法制得的銅鉛復合板帶。
[0008] 為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的銅鉛復合板帶的制備方法的技術(shù)方案如下：
[0009] -種銅鉛復合板帶的制備方法，包括如下步驟：
[0010] 將銅帶表面預鍍鉛鍍層，得到預處理銅帶，將鉛液與預處理銅帶的下表面接觸，向 預處理銅帶上表面施加壓力，冷卻，使鉛液在壓力和冷卻的雙重作用下結(jié)晶形成鉛層，然后 乳制，即得。
[0011] 本發(fā)明的銅鉛復合板帶的制備方法制得的銅鉛復合板帶采用銅帶與鉛覆層材料 復合，銅鉛復合板帶既能發(fā)揮鉛材料優(yōu)良的防腐蝕性能又能發(fā)揮銅材良好的導電性能，解 決在電池內(nèi)部與腐蝕性強的酸性溶液接觸產(chǎn)生的腐蝕和導電問題。該方法通過在銅帶表面 制備一種特制的中間過渡層鉛鍍層，解決了銅和鉛在復合過程中由于銅鉛兩種金屬熔點相 差大及金屬表面氧化引起的界面結(jié)合強度差的問題。由于銅鉛界面的結(jié)合良好，還大大降 低了銅鉛復合板帶的內(nèi)阻，有利于降低電池的內(nèi)阻。
[0012] 所述銅帶為銅或者銅合金或銅鋁復合板帶。所述銅鋁復合板帶包括銅層和鋁層， 所述鉛液在銅層表面結(jié)晶并最終制成包含鋁層、銅層、鉛層的銅鉛復合板帶，該銅鉛復合板 帶不但綜合了銅和鉛的優(yōu)勢，還能利用鋁的密度小的特點，大大降低極板的整體密度，大幅 提高了電池的能量密度。所述銅帶優(yōu)選純銅或者無氧銅。進一步優(yōu)選為牌號為TU2的二號無 氧銅，狀態(tài)為特軟態(tài)，狀態(tài)代號為M。
[0013] 為了防止銅帶在復合過程中在其表面形成一層氧化層而影響銅鉛的結(jié)合界面的 結(jié)合強度，所述銅帶在預鍍前進行防氧化處理，所述防氧化處理的步驟為:將銅材表面進行 打磨，然后涂抹防氧化劑，所述防氧化劑包括松香、氯化銨的水溶液和氯化鋅的水溶液。
[0014] 所述鉛鍍層為鉛或者鉛合金，所述鉛合金為鉛錫合金。所述預鍍的方式為熱掛鉛。
[0015] 為了進一步提高銅鉛界面的結(jié)合強度，所述鉛液為半固態(tài)鉛液，半固態(tài)漿料與銅 帶的溫差較小，鉛液更容易與銅帶達到熱平衡，更容易在二者之間形成固溶體，提高界面結(jié) 合強度。
[0016] 所述鉛液為鉛或者鉛合金加熱熔化后并加熱到300-500°C的溫度，靜置，去除表面 氧化膜。所述鉛優(yōu)選為一號鉛，所述鉛合金優(yōu)選為鉛錫合金。靜置的目的是為了清除鉛液表 面的氧化皮，同時穩(wěn)定溫度。
[0017] 所述結(jié)晶是在結(jié)晶器中進行。所述結(jié)晶器為輥式結(jié)晶器，包括用來盛放鉛液的前 箱以及結(jié)晶冷卻和乳制的乳輥。
[0018] 所述結(jié)晶的同時向銅帶施加2-500MPa壓力。該壓力是通過輥式結(jié)晶器施加到銅帶 表面上。
[0019] 乳制的道次加工率可以視所制備的銅鉛復合板帶的厚度來定，一般的，所述乳制 的道次加工率為10 %-40 %。
[0020] 為了避免乳制速度過快導致的銅鉛復合板帶結(jié)合強度下降，同時避免乳制速度過 慢導致的效率低下，一般乳制速率為〇. 3-1. Om/s。
[0021] 所述鉛層的厚度為銅鉛復合板帶厚度的10%-50%。
[0022] 所述澆鑄前先增加結(jié)晶器中鉛液的量，提升結(jié)晶器中鉛液的液面。
[0023]本發(fā)明的銅鉛復合板帶的技術(shù)方案如下：
[0024] -種銅鉛復合板帶，采用上述的制備方法制得。
[0025] 本發(fā)明的銅鉛復合板帶性能好，在剪切、沖孔、乳制加工過程中不分層，產(chǎn)品性能 穩(wěn)定，還能夠消除鉛材料強度低、導電性能差等缺點，作為電池極板時可以有效降低電池的 內(nèi)阻，減少電池的發(fā)熱，提高鉛酸電池的能量密度，提高鉛酸電池的使用壽命。
[0026]本發(fā)明的銅鉛復合板帶的制備方法通過無氧半熔態(tài)復合的方法實現(xiàn)了銅鉛之間 的連續(xù)冶金復合，可以產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)銅鉛復合板帶，制得的銅鉛復合板帶產(chǎn)品可以通過后續(xù) 的冷乳、箱乳制備成為各種各樣的薄板帶材，工藝簡單，加工成本和能源消耗均較低，經(jīng)濟 效益顯著。
【具體實施方式】 [0027] 實施例1
[0028] 本實施例的銅鉛復合板帶的制備方法包括如下步驟：
[0029] 1)將鉛加熱至350°C使其熔融得熔融液，靜置，采用機械方式去除熔融液表面的氧 化膜，將得到的鉛液加入結(jié)晶器中待用；
[0030] 2)將銅帶材由開卷機開卷，對銅帶表面進行防氧化處理，防氧化處理的具體步驟 為:將銅材表面進行打磨干凈，然后在線涂抹松香、氯化銨的水溶液和氯化鋅的水溶液;在 防氧化處理后的銅帶的一個表面采用熱掛鍍的方式鍍上一層鉛鍍層，所述熱掛鍍?yōu)閷~帶 的一個表面浸入高溫的鉛液中在其表面熱掛一層鉛鍍層，得到預處理銅帶；
[0031] 3)將步驟2)中得到的預處理銅帶傳入結(jié)晶器中，使鍍有鉛鍍層的一面朝向結(jié)晶器 中的鉛液，打開結(jié)晶器的閥門增加結(jié)晶器中鉛液的量，提升結(jié)晶器中鉛液的液面，使鉛液穩(wěn) 定升至銅帶表面，并隨銅帶進入結(jié)晶區(qū)進行結(jié)晶，在鉛液結(jié)晶過程中向結(jié)晶的鉛液表面施 加500MPa的壓力，在銅帶表面形成鉛層，得到銅鉛復合板帶坯料；
[0032] 4)將步驟3)中得到的銅鉛復合板帶坯料通過乳