[发明专利]低锑铅多元合金合金元素及硫的添加方法

说明书

一种低铅锑多元合金合金元素及硫的添加方法，本方法特别用来冶炼铅蓄电池板栅材料用的低锑铅多元合金。

近年来为了使铅蓄电池达到少维修和免维修的目的，国际上均采用低锑铅多元合金来制造铅蓄电池板栅，上海桑塔纳轿车配套使用的蓄电池就要求采用低锑铅多元合金制造的板栅，一般其含锑量为3～5%，而我国过去的板栅材料其含锑量是为6～8%，锑含量的减少会使锑铅合金凝固温度增宽，低熔点共析成分减少，因而在凝固时易于生成凝固裂纹，此外，铅锑二元合金的比重偏析又比较严重，因此为了获得偏析小晶粒细小，分布均匀、无枝状晶组织的低锑铅多元合金，就必须添加硫以及能生成各种金属化合物的Cu、As、Sn等合金元素。在锑铅合金熔炼中，这些元素的添加有一定的困难，首先，由于硫的熔点，比重等物理性能与铅合金有显著差异，而且在铅中熔解度又极小，因此不易加入，回收率极低。过去传统方法是在低温（∠400℃）按大于硫需要量的10～15倍加入。这样往往会产生大量有害SO₂烟气，合金浮渣量增多，更主要的是合金中硫的含量不稳定，不能保证所需合金成分。其次是Cu、As、Sn等元素。Cu、As、Sn的加入主要是希望这些合金元素能生成抑制比重偏析和细化晶粒组织的金属化合物，但由于一般铅合金熔炼温度均低于600℃，而如Cu、Sh、Sn₃As₂、AsSn等金属化合物的生成温度又比较高，（三种金属化合物的生成温度平衡态均接近600℃），因此若按传统方法将所有合金元素同时混和干铅中熔炼，那么，显然不可能在合金中生成能改善铸件组织的金属化合物。

本发明目的就是要提供一种能在低锑铅合金中有效地添加合金元素和硫的方法，以能生产出偏析小，晶粒细小、分布均匀、无枝状晶的能满足少维修和免维修蓄电池板栅用的低锑铅多元合金。

本方法中，合金元素添加的要点是，将所添加的合金元素首先制备成所希望生成的金属化合物，然后将金属化合物作为该元素的添加剂添加入低锑铅熔融基体。如Cu的添加，锑铅合金中加入Cu主要是希望其生成Cu₂Sb金属化合物，而Cu₂Sb的熔点（平衡态）为585℃，显然，如果按传统方法，由于铅锑熔炼温度一般在低于600℃操作，因此，就不可能在合金中充分生成Cu₂Sb。为此，本发明中，首先制备Cu₂Sb，然后将Cu₂Sb作为Cu的添加剂加入铅锑熔融基体。

又如Sn和As的加入，同样我们希望在合金中获得对合金金相组织有利的Sn₃As₂和AsSn二种金属化合物，它们的生成温度（平衡态）分别为596℃和605℃，同样，本方法中首先制备As₂Sn₃和AsSn，然后将它们作为Sn和As的添加剂加入铅锑熔融基体。采用这种方法就能确保在低锑铅多元合金中具有改善组织的所希望的金属化合物。

为了有效地在合金中加入硫，本发明采用将硫（单体）装入用新鲜的铅制作的坩埚中，封闭后投入450～600℃的铅锑熔融基体，并加以间断搅拌至全部溶解。采用这种方法，硫的损失率低，SO₂有害气体和合金浮渣量也少得多，而且能较为精确地稳定锑铅合金中硫的含量，达到加入硫的预期作用。

下面为本发明的实施例：

采用本方法冶炼Pb-3Sb低锑铅多元合金，合金要求成分为（重量百分比）：

Sb：2.5±0.5    Cu：0.04±0.02

Sn：0.3±0.1    As：0.3±0.1

S：0.002～0.007    余为Pb

1、配制Cu₂Sb、As₂Sn₃、和AsSn金属化合物取重量百分比为50～60的Sb，40～50的Cu，在700～750℃下熔炼1小时，使形成Cu₂Sb，待用，或者也可用锑再稀释后浇锭待用。

取重量百分比为30～40的As，60～70的Sn在650～700℃下熔炼1小时生成AsSn、As₂Sn₃待用，或者也可用铅锑稀释浇锭待用。

2、将金属铅熔化，然后加重量为铅的0.5～1.0%的锑，均匀升温至500℃～600℃。取合金含硫计算量（上限）密封入新鲜的铅坩埚中，埋入Pb-Sb熔体下部，间断搅拌5-10分钟，待硫完全溶入后，混合均匀。