[发明专利]生产金属带的方法和设备

说明书

本发明涉及将熔化金属铸造为连续金属带的方法和设备，具体涉及将铅和凝固区间大的铅合金铸造为电池电极板用的连续金属带。

许多年来，铅酸电池的生产者已经用了各种铅合金来制备电极板。这些合金的铸造方法包括单面成形铸造法、铸造板坯后再轧制形成带形轧制件的方法、带式连铸法、双带连铸法、双筒铸造法和熔化合金槽中转动的转筒上进行铸造的方法，即所谓的“熔料提取固化法”或“浸铸法”、最后一种方法可直接从熔化金属生产合金带。

成功的浸铸涉及向冷却的铸造转筒的圆周转动通过的区域提供一股平滑的无渣熔化金属流。必须沿金属带的宽度以均匀的速度提取热量，以便生产出沿转筒具有均匀厚度的金属带。浸铸法适合于铸造纯铅和铸造凝固区间小的铅合金例如铅钙或铅钙锡合金。为了用铸件带制造电池电极板，扩展铅合金带并形成电池电极板用的网格。生产电极板的其它方法包括直接将合金铸成电极板的形状和用转筒铸造电极板，该转筒具有对应于所需电极板形状的表面。

不管是合金组分还是铸造方法都是许多专利的题目。在美国专利No.3,926,247和No.3,858,642中公开了一种利用熔料提取固化法铸造铅、或铅钙、或铅钙锡合金带的成功方法，而在美国专利No.4,291,433、No.4,297,866和No.4,315,356中则公开了制造铅酸电池电极板用的扩展和成形铸件带的方法。

现在很多汽车电池制造者喜欢用低锑铅合金作不维护电池中的正电极板。这些制造者声称，和其它的铅合金例如铅钙合金相比，低锑铅合金具有较长的电池寿命。电池正极板用的低锑沿合金一般含锑0.5％到4.0％。对于汽车起动电池，合金通常的锑的重量百分含量是约1.0％到不超过2.5％。锑含量低于约1.0％时，用这种合金作的电池电极板的饱和循环能力降低。为了增强锑合金的可铸性、机械性能和电化学特性，常常加入一种或多种其它合金元素。这些其它合金元件包括砷、铜、锡、硫、硒、碲、银、镉、铋、钙、镁、锂和磷，其量的范围从0.001％到0.5％铅的重量。可以加入许多另外的合金元素例如硫、铜、硒、碲和锡作晶粒细化剂。

考虑到为了使电池电极板具有满意的结构和性能，必须加入一个或多个晶格细化剂，工业上已在很大程度上接受了这种细化剂的使用。因此在现在，在大多数低锑铅合金中已渗入了一个或多个这种晶粒细化剂。

当用低锑铅合金的板坯铸造合金件采用轧制法例如轧制到原板坯厚度的10％的方法来制作电池电极板时，用这种轧制的金属带制作的电极板当其用作正电极时，由于抗腐蚀性低并发生不希望的电极板膨胀，因而寿命低。所以这种产品在工业不使用。所以现在电池正极板采用重力浇铸法(又称作单面成型铸造法)制作，这种正极板很厚很重，有孔隙，而且微结构不均匀，这加速了腐蚀，容易发生电极板膨胀并使电池中产生高的水损耗。所有这些特性缩短了电池寿命。然而重力铸造法似乎是在工业规模上被用来制造低锑正电极板的唯一方法。

在先有技术中已经指出，用于不维护铅酸电池电极板的低锑铅合金可以用浸铸法在一个转筒上进行铸造，或者在具有电极板形状表面的转筒上进行铸造，或者在一个阴模具有电极板形状的铸模中进行压铸，或者用重力铸造法进行铸造和用冲压加工法进行加工(例如美国专利No.3,789,909，No.3,789,910，No.4,455,724和No.4,456,579)。本申请人试图用浸铸法生产金属带，但是这种企图没有成功，直到今天这种方法没有在工业上获得应用。同样，对于正极板，在一个具有电极板形状表面的转筒上进行铸造的方法没有被工业化，因为装有用这种方法铸造的低锑铅铸件作的正电极板的电池性能发生了严重的问题。