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以Pb-Sn-Se三元合金作为研究课题,分别改变Sn及Se含量,进行一系列测试,优化含量,探索最优性能的Pb-Sn-Se作为板栅合金的可行性。另一方面,从经济角度来降低目前市场上普遍用的Pb-Sn(1.2%)基合金中Sn含量,讨论加入适量Se元素是否达到相应的合金性能,从而达到节约成本的作用。具体研究内容为:第一,以Pb-Sn合金为研究对象,重点进行合金氧化膜的研究及恒流腐蚀研究,探讨Sn含量合适的范围。第二,以Pb-Sn-Se三元合金为研究对象,进行全面的电化学性能及腐蚀性能测试,结合第一步结果锁定Pb-Sn-Se三元合金中Sn元素的最佳使用量。第三,考虑合金性能及成本,采用Pb-Sn(0.8%)-Se三元合金,改变Se含量进行系统的测试,尝试缩小Se元素的含量范围,为此合金作为铅酸蓄电池板栅合金提供参考依据。 本文采用了线性扫描(LSV)、开路电位(OCP)、交流阻抗法(EIS)、交流伏安法(ACV)、循环伏安法(CV)、金相测试以及恒流腐蚀测试等方法较系统地研究了合金的电化学性能和耐腐蚀性能。 结果表明,Pb-Sn系列合金,在Pb中加入Sn元素可以抑制钝化层的生成,当Sn含量为0.8%时,抑制效果已很明显。恒电流腐蚀实验表明,当Sn含量为0.8%以上时,合金的耐腐蚀性能好。初步确定Sn含量为0.8%~1.0%较好。 Pb-Sn-Se系列合金,Sn可以抑制阳极Pb(Ⅱ)膜的生成,Sn的含量在0.8%以上均能有较好的抑制作用。恒电流腐蚀试验表明,Sn含量在0.8%~1.0%之间时,腐蚀层颗粒大小比较均匀、致密,可以有效阻止合金基体进一步被腐蚀,耐腐蚀性能优良。 Pb-Sn(0.8%)-Se系列合金,加入Se的Pb-Sn-Se三元板栅合金的硬度较Pb-Sn合金更大,有利于板栅制造过程的加工成型。添加一定含量Se而引起的晶粒的细化将有利于提高合金的再结晶稳定性和机械性能。且从析氢、析氧线性电位扫描测试及交流阻抗测试结果看,0.008%~0.018% Se的添加量均能一定程度上抑制析氢,0.008%~0.016% Se的添加量均能抑制析氧。当硒含量为0.010%与0.012%时,形成了阻抗更小的物质,其对合金电极阳极膜Pb(Ⅱ)的生长具有一定的抑制作用。减少高阻抗的PbO和PbSO4生成量,提高电池板栅深充放电循环能力。一定含量的Se的添加可以稍微促进阳极PbO2膜的生长,增加氧化膜的导电性以及板栅合金与活性物质的黏粘性,提高电池的充电接受能力,且有利于电池的循环性能。 综合来说,当Se含量在0.010%~0.016%之间时,合金的硬度大,能抑制析氢析氧,对阳极模PbO的生长有抑制作用。且具有较好的腐蚀性能。可以考虑作为铅酸蓄电池合金的板栅材料。