一種快速測定鉛合金板柵耐腐蝕性能的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種快速測定鉛合金板柵耐腐蝕性能的裝置，所述裝置包括盛有電解液的電解槽，還包括能夠進行恒流和恒壓充、放電的充放電機，所述電解槽內的一端設有與待測板柵面積相同、尺寸一致的純鉛板，電解槽內的另一端為待測板柵放置位置，所述待測板柵放置位置的上方設有定滑輪，拉繩穿過定滑輪，所述拉繩的一端懸掛有配重塊，另一端下垂拉直后位于待測板柵頂部中央；測試時，所述充放電機的正、負極分別與待測板柵、純鉛板相連接形成測試回路。
【專利說明】一種快速測定鉛合金板柵耐腐蝕性能的裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及鉛蓄電池領域，具體涉及一種快速測定鉛合金板柵耐腐蝕性能的裝置。
【背景技術】
[0002]板柵是蓄電池的集流體，也是蓄電池活性物質的骨架；作為鉛蓄電池中最重要的非活性成分，板柵的耐腐蝕性能對蓄電池的使用壽命具有非常重要的意義。在板柵合金的耐腐蝕性能測試方面，傳統的方法主要有以下兩種:一是采用恒電流或恒電壓方法對板柵合金進行腐蝕，通過計算腐蝕前后板柵重量來表征合金的耐腐蝕性能；二是采用新型合金制備電池，通過測量電池循環壽命的方法表征合金的耐腐蝕性能。采用第一種方法進行測量時，測試時間約為20-30天，但由于不同合金的腐蝕方式不同，其最終結果和電池真實運行時的結果差異較大；采用第二種方法進行測量時，數據結果準確，但耗費時間較長，一般需要4個月以上。
[0003]為解決檢測時間長的問題，現有技術先對待測板柵進行恒流腐蝕,待其產生一定厚度的腐蝕層后，再通過充放電循環進行腐蝕，使所測定結果更接近于電池真實運行情況，且大大縮短了測試時間。采用上述方法速測定蓄電池板柵合金耐腐蝕性能時，若不同合金的晶粒尺寸差異小，能夠保證測定結果的準確；若不同合金的晶粒尺寸差異較大，測定結果差異也較大或完全相反。因為蓄電池板柵合金的腐蝕主要為晶界腐蝕，隨著腐蝕加劇，導致板柵沿晶界處斷裂，最終失去導電能力。如果合金晶粒細，晶界的總面積就大，相同電流進行腐蝕時，相較于粗晶粒其失重總量較大，但晶界的腐蝕深度相對較淺；而晶粒較粗的合金，晶界總面積較小，相同腐蝕失重量時，其晶界的腐蝕深度遠大于細晶粒合金，從而導致測定結果的不準確。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種快速測定鉛合金板柵耐腐蝕性能的裝置及其方法，利用該裝置及其方法測定蓄電池板柵合金耐腐蝕性能，不僅測試速度快，且測試結果準確、可靠，與電池實際運行時腐蝕狀況一致。
[0005]本發明通過以下技術方案實現:
[0006]一種快速測定鉛合金板柵耐腐蝕性能的裝置，包括盛有電解液的電解槽，還包括能夠進行恒流和恒壓充、放電的充放電機，所述電解槽內的一端設有與待測板柵面積相同、尺寸一致的純鉛板，電解槽內的另一端為待測板柵放置位置，所述待測板柵放置位置的上方設有定滑輪，拉繩穿過定滑輪，所述拉繩的一端懸掛有配重塊，另一端下垂拉直后位于待測板柵頂部中央；測試時，所述充放電機的正、負極分別與待測板柵、純鉛板相連接形成測試回路。
[0007]所述電解槽內電解液的液面略高于待測板柵、純鉛板高度。
[0008]所述電解槽內的電解液濃度為1.10?1.30g/mL硫酸溶液。
[0009]所述電解槽放置于25?60°C的恒溫水浴箱內。
[0010]所述電解槽內的底部和上口分別設有待測板柵、純鉛板的夾持架。電解槽內的底部用于待測板柵的夾持架為粘接于電解槽底部的梳齒板，測試時，梳齒插入待測板柵下端固定。
[0011]所述配重塊的重量是待測板柵重量的40-60倍。如果配重塊的重量輕，雖然板柵已經腐蝕，但拉斷時間較長，測試效率低，因此，配重塊的重量應把握在適當范圍，即不能將還沒有腐蝕的板柵拉斷。
[0012]用上述的裝置測定鉛合金板柵耐腐蝕性能的方法，包括以下步驟:
[0013]I)將待測板柵從上向下插入電解槽的夾持架固定，將拉繩系于待測板柵頂部孔內；在電解槽內加入濃度為1.10?1.30g/mL硫酸溶液，使電解液的液面略高于待測板柵的頂端，然后將電解槽放置在25?60°C的恒溫水浴箱內；
[0014]2)開啟充放電機的充電程序，以恒定電流密度10?100mA/cm2對測試回路充電2-5 天；
[0015]3)調節充放電機以恒定電流密度10?100mA/cm2對測試回路充電2min然后靜置1s ；
[0016]4)調節充放電機以恒定電流密度10?80mA/cm2對測試回路進行放電操作，放電至回路電壓為0.6V后靜置1s ；
[0017]5)無限次循環步驟3、4直至待測板柵在配重塊的拉拽下斷開，記錄步驟2開始時至步驟5結束時所耗費的時間。
[0018]優選,步驟3中的恒定電流密度60mA/cm2。
[0019]優選,步驟4中的恒定電流密度40mA/cm2。
[0020]本發明與現有技術相比具有以下優點:
[0021]本發明中先采用恒定電流密度腐蝕2?5天，使合金表面產生一定厚度的腐蝕層，再通過充放電循環，使板柵產生一定厚度的硫酸鹽層，產生的硫酸鹽層一方面可以使合金腐蝕層內部的PH值發生改變，使腐蝕方式不同于單純的恒電流腐蝕；另一方面通過配重塊對板柵施加一定的拉力，加快晶界腐蝕，也更接近板柵的使用過程，使測試結果更加準確，對于不同測試合金晶粒尺寸差異較大的板柵時，在保證測試準確的同時，可顯著縮短測試時間。
[0022]對測試板柵施加拉力，可以加快晶界腐蝕的深度，從而加快不耐腐蝕的板柵斷裂。(研究顯示，電池在使用時，因為鉛膏的膨脹，板柵會承受一定的拉力。)
[0023]例如:假如合金I晶粒尺寸為10單位，合金2的晶粒尺寸為100單位，那個，相同腐蝕面積下，合金I的晶界總面積為100，合金2的晶界總面積就是10。施加相同腐蝕電量(電流和時間都相同)時，合金2的腐蝕深度肯定是合金I的10倍，那么，合金2肯定先斷開。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為發明結構示意圖。
[0025]I電解槽；2電解液；3正極接線；4負極接線；5恒溫水浴箱；6夾持架；7定滑輪；8配重塊。
【具體實施方式】
[0026]現有技術對比例I
[0027]將兩種不同合金板柵稱重，板柵A合金(質量百分數):Ca 0.08%，Sn 1.2%，Al
0.03%，其余為鉛，平均晶粒尺寸大于150 μ m。板柵B合金(質量百分數):Ca 0.08%, Sn 1.2%，Al 0.03%,稀土金屬a%，其余為鉛，平均晶粒尺寸小于10 μ m。
[0028]板柵A的重量為10.6g,板柵B的重量為10.5g,分別以板柵A、B為正極、與板柵A、B相同面積的純鉛板為負極，組成電解回路，連接好導線，放入電解槽，在電解槽中加入
1.25g/mL的硫酸溶液，使其液面稍高于板柵頂端，將電解槽放置于45°C的恒溫水浴箱中，然后將電解回路接到可進行恒流和恒壓充、放電的充放電機上，先以恒定電流密度60mA/cm2腐蝕3天，再以如下步驟進行充放電循環:1.恒定電流密度40mA/cm2充電2min ;11.靜置1s JI1.恒定電流密度60mA/cm2放電至單體電壓0.6V ；IV.靜置1s ;重復步驟I?IV，循環15天。
[0029]上述腐蝕結束后，將正極板柵取下，放在煮沸的糖堿溶液中浸泡，將腐蝕產物剝離，其中糖堿溶液為葡萄糖、氫氧化鈉和蒸餾水的混合溶液，混合溶液中葡萄糖:氫氧化鈉:蒸餾水的重量比為1:5:50。
[0030]最后對腐蝕產物剝離后的正極板柵進行干燥、稱重，稱得板柵A的重量為8.3g，板柵B的重量為8.1g,則板柵A的腐蝕失重為:10.6g -8.3g=2.3g，腐蝕失重率為:2.3g+10.6g=21.9% ；
[0031]B 的腐蝕失重為:10.5g-8.lg=2.4g，腐蝕失重率為:2.4g+10.5g=22.8%。
[0032]采用上述方法測得B的耐腐蝕性稍差于A。
[0033]現有技術對比例2
[0034]在本對比例中，用現有技術對比例中的板柵A、B，進行電池真實運行測試。通過電池真實運行測試，采用板柵A制備的電池100%D0D循環300次時，解剖發現正極板柵嚴重腐蝕；而采用B制備的電池100%D0D循環300次時，解剖發現正極板柵腐蝕較少。說明現有技術對比例I測試結果與真實情況不符。
[0035]實施例1
[0036]本發明包括盛有電解液的電解槽，還包括能夠進行恒流和恒壓充、放電的充放電機，所述電解槽內的一端設有與待測板柵面積相同、尺寸一致的純鉛板，電解槽內的另一端為待測板柵放置位置，所述待測板柵放置位置的上方設有定滑輪，拉繩穿過定滑輪，所述拉繩的一端懸掛有配重塊，另一端下垂拉直后位于待測板柵頂部中央。
[0037]用現有技術對比例I中的板柵A作為本實施例的待測試板柵。
[0038]將待測板柵A從上向下插入電解槽的夾持架固定(粘結于電解槽底部的梳齒板的梳齒，插入待測板柵A下部格柵孔內連接固定)，將拉繩懸掛500 g配重塊，拉繩另一端系于待測板柵頂部柵格孔；將充放電機的正、負極分別與待測板柵A、純鉛板相連接形成測試回路；在電解槽內加入濃度為1.25 g/mL硫酸溶液，使得電解液的液面略高于待測板柵、純鉛板的頂端(極耳露出液面，便于與導線連接)，將電解槽放置在45°C的恒溫水浴箱內；
[0039]2)開啟充放電機的充電程序，以恒定電流密度60mA/cm2對測試回路充電3天；
[0040]3)調節充放電機以恒定電流密度60mA/cm2對測試回路充電2min然后靜置1s ；
[0041]4)調節充放電機以恒定電流密度40mA/cm2對測試回路進行放電操作，放電至回路電壓為0.6V后靜置1s ；
[0042]5)無限次循環步驟3、4，直至待測板柵A在配重塊的拉拽下斷開，記錄步驟2開始時至步驟5結束時所耗費的時間為12天。
[0043]實施例2
[0044]用現有技術對比例I中的板柵B作為本實施例的待測板柵。
[0045]5)無限次循環實施例1中的步驟3、4，直至待測板柵B在配重塊的拉拽下斷開，記錄步驟2)開始時至步驟5)結束時所耗費的時間為20天。其余實施如實施例1。
[0046]從上述實施例一和實施例二，待測板柵A、B從步驟2)開始時至步驟5)結束時所耗費的時間，可知待測板柵B的耐腐蝕性強于待測板柵A。這種測試結果與現有技術對比例2得到的真實情況相符。
[0047]實施例3
[0048]I)在電解槽內加入硫酸溶液濃度為1.10g/mL然后將電解槽放置在25°C的恒溫水浴箱內；2)以恒定電流密度60mA/cm22天；3)調節充放電機以恒定電流密度lOmA/cm2進行充電操作，充電2min后靜置1s ;4)調節充放電機以恒定電流密度10mA/cm2進行放電操作，放電至單體電壓0.6V后靜置1s ;無限次循環步驟3)、4)直至板柵在配重塊的拉拽下斷開，從步驟2開始時至步驟5結束時待測板柵A耗費50天，待測板柵B耗費95天。其余實施如實施例一。
[0049]得出待測板柵B的耐腐蝕性強于待測板柵A。
[0050]實施例4
[0051 ] I)在電解槽內加入硫酸溶液濃度為1.30g/mL然后將電解槽放置在60°C的恒溫水浴箱內；2)以恒定電流密度60mA/cm25天；3)調節充放電機以恒定電流密度lOOmA/cm2進行充電操作，充電2min后靜置1s ;4)調節充放電機以恒定電流密度80mA/cm2進行放電操作，放電至單體電壓0.6V后靜置1s ;無限次循環步驟3)、4)直至板柵在配重塊的拉拽下斷開，從步驟2開始時至步驟5結束時待測板柵A耗費5天，待測板柵B耗費12天。其余實施如實施例一。
[0052] 得出待測板柵B的耐腐蝕性強于待測板柵A。
【權利要求】
1.一種快速測定鉛合金板柵耐腐蝕性能的裝置，其特征在于:包括盛有電解液的電解槽，還包括能夠進行恒流和恒壓充、放電的充放電機，所述電解槽內的一端設有與待測板柵面積相同、尺寸一致的純鉛板，電解槽內的另一端為待測板柵放置位置，所述待測板柵放置位置的上方設有定滑輪，拉繩穿過定滑輪，所述拉繩的一端懸掛有配重塊，另一端下垂拉直后位于待測板柵頂部中央；測試時，所述充放電機的正、負極分別與待測板柵、純鉛板相連接形成測試回路。
2.如權利要求1所述的一種快速測定鉛合金板柵耐腐蝕性能的裝置，其特征在于:電解槽內電解液的液面略高于待測板柵、純鉛板高度。
3.如權利要求1所述的一種快速測定鉛合金板柵耐腐蝕性能的裝置，其特征在于:所述電解槽放置于25?60°C的恒溫水浴箱內。
4.如權利要求1所述的一種快速測定鉛合金板柵耐腐蝕性能的裝置，其特征在于:所述電解槽內的底部和上口分別設有待測板柵、純鉛板的夾持架。
5.如權利要求4所述的一種快速測定鉛合金板柵耐腐蝕性能的裝置，其特征在于:電解槽內的底部用于待測板柵的夾持架為粘接于電解槽底部的梳齒板，測試時，梳齒插入待測板柵下端固定。
6.如權利要求1所述的一種快速測定鉛合金板柵耐腐蝕性能的裝置，其特征在于:所述配重塊的重量是待測板柵重量的40-60倍。
【文檔編號】G01N17/02GK203929595SQ201420355613
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月30日 優先權日:2014年6月30日
【發明者】陳飛, 馬換玉, 劉松, 王晶, 方明學 申請人:天能集團江蘇科技有限公司