一種鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法，屬于金相樣品制備【技術領域】。其特征在于：極板的取備、鑲樣模具的制備、環(huán)氧樹脂鑲嵌料的制備、首次鑲樣、線切割取樣、二次鑲樣。本發(fā)明填補了鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法的空白，且操作簡單，不破壞極板腐蝕層組織結構，安全可靠，特別適合用于鉛酸蓄電池正、負生極板，正、負極板的腐蝕層金相鑲樣制作。
【專利說明】一種鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金相樣品制備【技術領域】，尤其涉及一種鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法。

【背景技術】
[0002]鉛酸蓄電池的極板的腐蝕層組織結構與電池的性能有關，尤其是鉛酸蓄電池PCL-1 (早期容量損失)失效現(xiàn)象。在微觀觀察下觀察極板的腐蝕層的組織結構，研宄其組織結構變化規(guī)律對電池性能影響是有實際意義的。由于極板是由鉛合金與活性物質組成兩相物質，其質地相當軟，在低壓下會發(fā)生變形，甚至會發(fā)生活性物質與板柵剝離。同時鉛具有毒性，在制備試樣的過程中也要考慮到鉛對人員及環(huán)境的污染問題，否則會造成鉛中毒。
[0003]目前只有對鉛及鉛合金金相樣品的研宄，而對鉛酸蓄電池極板腐蝕層金相樣品的制備方法還是一片空白。授權號為CN 103063492 A，
【公開日】為2013年4月24日的中國發(fā)明專利公開了一種蓄電池板柵鉛鈣合金金相樣品制備及組織顯示的方法，其特征在于:使用線切割從蓄電池板柵上切取15mmX 15mmX 1mm的Pb-Ca合金的鉛塊，用鑲嵌機及鑲嵌料將鉛塊做成圓柱體試樣；試樣經200#— 400 600 800 1000 #碳化硅水砂紙經過粗磨、細磨，用水做潤滑劑；將研磨好的試樣用水沖洗干凈，浸泡在CH3COOH和H2O2 (體積比3:1)組成的侵蝕液中，然后取出再拋光2-3分鐘，重復上述過程1-2次直到試樣表面比較光亮，最后放在無水乙醇中剖析1-2分鐘，吹干試樣，此時在顯微鏡下觀察組織清晰可見。該發(fā)明在制樣時直接對鉛鈣合金進行線切割取樣，再進行鑲樣。如果把鉛合金鑲樣的制備方法直接套用在由鉛合金與活性物質組成的極板腐蝕層鑲樣的制備上，由于極板質地柔軟，直接對極板進行線切割取樣容易造成活性物質的脫落以及極板腐蝕層組織結構破壞，甚至造成鉛對人員及環(huán)境的危害。因此亟需開發(fā)一種能夠簡便、不破壞極板腐蝕層結構且安全的極板腐蝕層鑲樣制備方法。


【發(fā)明內容】

[0004]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種操作簡單，不破壞極板腐蝕層組織結構，且安全可靠的鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法。
[0005]本發(fā)明的具體技術方案為:一種鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法，按下述的步驟進行:
a、極板的取備:選取一片沒有損傷、中性的極板。
[0006]b、鑲樣模具的制備:根據(jù)所述極板的尺寸大小用塑料制備一個能夠放入極板的長方形托盤狀模具，且所述托盤狀模具型腔的長、寬、高均大于極板的相應尺寸。
[0007]C、環(huán)氧樹脂鑲嵌料的制備:先稱取一定質量的基體樹脂，再加入一定質量的固化劑到所述基體樹脂中，混合均勻后的混合物作為環(huán)氧樹脂鑲嵌料備用，其中所述基體樹脂占所述環(huán)氧樹脂鑲嵌料總質量的50?90%，余量為所述固化劑。
[0008]d、首次鑲樣:將烘干后的極板取出后居中放入所述托盤狀模具中，極板底部墊有墊條以確保極板處于模具居中位置，這樣便于環(huán)氧樹脂鑲嵌料流入極板與模具之間留有空隙，之后立即將環(huán)氧樹脂鑲嵌料灌注入模具中，直至模具被灌滿，確保極板被環(huán)氧樹脂鑲嵌料完全包覆，同時對鑲樣后的極板和模具進行抽真空，然后在室溫下固化。抽真空能夠使環(huán)氧樹脂鑲嵌料充分填充極板中的孔隙，加強環(huán)氧樹脂鑲嵌料與極板的粘附力。
[0009]e、線切割取樣:把固化后的極板與模具脫模分離得到鑲樣，再用線切割對所述鑲樣切取待研宄觀察的目標部分。首次鑲樣后的極板外表面包覆了一層環(huán)氧樹脂鑲嵌料，使得極板便于夾取，并且在線切割過程中極板得到了固定，使極板不易變形以及極板中的活性物質不易脫落。
[0010]f、二次鑲樣:由于線切割后得到的目標部分中的極板表面有部分沒有被環(huán)氧樹脂鑲嵌層包覆，如果直接對其進行金相樣品制備后續(xù)工序中研磨和拋光的操作，目標部分容易從環(huán)氧樹脂鑲嵌層脫落，極板中活性物質也容易與鉛合金發(fā)生脫離，且鉛具有毒性，線切割后的目標部分不便于手持，因此需要對目標部分進行二次鑲樣。具體過程為:對切取的目標部分的表面進行清理，確認表面無污物后放入合適的小型模具中，用所述環(huán)氧樹脂鑲嵌料對目標部分進行二次鑲樣，使目標部分的表面全部包覆有環(huán)氧樹脂鑲嵌料，然后經過與步驟d中相同的抽真空與固化過程后，脫模后即制成一個適合手工打磨的極板腐蝕層鑲樣樣品。二次鑲樣使線切割后的目標部分的未鑲樣外表面也包覆有環(huán)氧樹脂鑲嵌層，使目標部分完全固定于環(huán)氧樹脂鑲嵌料中，便于手持，且在制作金相樣品的后續(xù)工序中，樣品在研磨、拋光時，目標部分與環(huán)氧樹脂鑲嵌層不易發(fā)生相對位移，這樣目標部分的鉛合金與活性物質便不會發(fā)生脫落。
[0011]作為優(yōu)選，所述的極板為正生極板、負生極板、正極板或負極板。
[0012]作為優(yōu)選，所述托盤狀模具的長、寬、高尺寸均比所述極板的相應尺寸大4_6mm，模具的厚度為2-4mm，且模具設計有1_5度的脫模角度。較薄的模具以脫模角度的設計使得固化后的極板便于脫模。
[0013]作為優(yōu)選，在所述步驟f的所述二次鑲樣過程中，灌注的環(huán)氧樹脂鑲嵌料厚度為2_3mm0
[0014]作為優(yōu)選，所述步驟f中的所述小型模具的型腔呈長方體，最終制得的所述極板腐蝕層鑲樣樣品為底面的兩條邊長為13-15mm，高度為28_32mm的長方體，且目標部分中需要觀察研宄的一個面位于長方體的底面。
[0015]作為優(yōu)選，所述步驟f中的所述小型模具的型腔呈圓柱體，最終制得的所述極板腐蝕層鑲樣樣品為圓柱體，其底面直徑為13-15mm，高度為28_32mm，且目標部分中需要觀察研宄的一個面位于圓柱體的底面。
[0016]作為優(yōu)選，所述步驟c中的所述基體樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂或雙酚S型環(huán)氧樹脂；所述步驟c中的所述固化劑為二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、
二乙烯基丙胺或乙二胺。
[0017]作為優(yōu)選，所述步驟d中的所述的抽真空過程，抽真空時間為4-8min，真空度為0.07-0.09Mpa ;所述的固化過程，固化時間為20_24h。
[0018]作為優(yōu)選，所述托盤狀模具的材料為有機玻璃、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯類塑料或聚氧化聚甲醛工程塑料。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供的一種鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制備方法，改變了鉛合金鑲樣制備方法中先線切割再鑲樣的順序，并且增加了二次鑲樣工序，整個過程操作簡單，不破壞極板腐蝕層組織結構，且安全可靠，填補了鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法的空白，為更好地研宄鉛酸蓄電池極板腐蝕層的組織結構提供了便利。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明中托盤狀模具的一種結構示意圖；
圖2是本發(fā)明中一種鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣樣品的示意圖。
[0021]附圖標記為:托盤狀模具1，首次鑲樣后鑲樣上切取的目標部分2，環(huán)氧樹脂鑲嵌料3。

【具體實施方式】
[0022]下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
[0023]實施例1
一種鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法，按下述的步驟進行:a、極板的取備:解剖一顆6-DZM-12電池，取出一片沒有損傷的正極板，解剖過程中不能發(fā)生短路現(xiàn)象，立即用蒸餾水沖洗所述正極板以去除硫酸，直至濾水呈中性為止，然后將正極板立即放入真空干燥箱中60°C烘干24h。
[0024]b、鑲樣模具的制備:如圖1所示，根據(jù)正極板的尺寸大小用有機玻璃制備一個能夠放入正極板的長方形托盤狀模具1，所述托盤狀模具型腔的長、寬、高尺寸均比正極板的對應尺寸大6mm，模具厚3mm，模具的脫模角度為3度。
[0025]C、環(huán)氧樹脂鑲嵌料的制備:先用電子天平稱取10g的雙酚A型環(huán)氧樹脂E-44(6101)于燒杯中，再向所述燒杯中加入50g 二乙烯三胺，混合均勻后制得環(huán)氧樹脂鑲嵌料，用于備用。
[0026]d、首次鑲樣:在托盤狀模具的內表面底部用墊條墊起3mm的高度，將烘干后的正極板取出后居中放入模具中，墊條確保正極板底部與模具之間留有間隙，立即將所述環(huán)氧樹脂鑲嵌料灌注入模具中，直至模具被灌滿，這樣正極板的每個面都有3mm左右厚的環(huán)氧樹脂鑲嵌料，同時對鑲樣后的正極板和模具進行抽真空5min，真空度為0.0SMPa,以便環(huán)氧樹脂鑲嵌料能夠填充到正極板的孔隙中，然后在室溫下固化24h。
[0027]e、線切割取樣:把固化后的正極板與模具脫模分離得到鑲樣，再用線切割對所述鑲樣切取待研宄觀察的目標部分，切取的目標部分為一個26mmX9mmX9mm的長方體，所述長方體上9mmX9mm的一個底面為需要觀察研宄的一個面。
[0028]f、二次鑲樣:對切取的目標部分的表面進行清理，確認表面無污物后放入型腔呈長方體的小型模具中，用所述環(huán)氧樹脂鑲嵌料對目標部分進行二次鑲樣，使目標部分的表面全部包覆有環(huán)氧樹脂鑲嵌料，二次鑲樣過程中灌注的環(huán)氧樹脂鑲嵌料厚度為3mm，然后經過與步驟d中相同的抽真空與固化過程后，脫模后即制成一個尺寸為32_X 15mmX 15mm的正極板腐蝕層鑲樣樣品。
[0029]實施例2
一種鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法，按下述的步驟進行:
a、極板的取備:解剖一顆6-DZM-12電池，取出一片沒有損傷的負極板，解剖過程中不能發(fā)生短路現(xiàn)象，立即用蒸餾水沖洗所述負極板以去除硫酸，直至濾水呈中性為止，然后將負極板立即放入真空干燥箱中60°C烘干24h。
[0030]b、鑲樣模具的制備:如圖1所示，根據(jù)負極板的尺寸大小用聚乙烯制備一個能夠放入負極板的長方形托盤狀模具1，所述托盤狀模具型腔的長、寬、高尺寸均比負極板的對應尺寸大6_，厚4_，模具的脫模角度為I度。
[0031]C、環(huán)氧樹脂鑲嵌料的制備:先用電子天平稱取90g的NPEF-170雙酚F型環(huán)氧樹脂于燒杯中，再向所述燒杯中加入60g三乙烯四胺，混合均勻后制得環(huán)氧樹脂鑲嵌料，用于備用。
[0032]d、首次鑲樣:在托盤狀模具的內表面底部用墊條墊起3mm的高度，將烘干后的負極板取出后居中放入模具中，墊條確保負極板底部與模具之間留有間隙，立即將所述環(huán)氧樹脂鑲嵌料灌注入模具中，直至模具被灌滿，這樣負極板的每個面都有3mm左右厚的環(huán)氧樹脂鑲嵌料，同時對鑲樣后的負極板和模具進行抽真空4min，真空度為0.09MPa，以便環(huán)氧樹脂鑲嵌料能夠填充到負極板的孔隙中，然后在室溫下固化20h。
[0033]e、線切割取樣:把固化后的負極板與模具脫模分離后得到鑲樣，再用線切割對所述鑲樣切取待研宄觀察的目標部分，切取的目標部分為一個圓柱體，其底面直徑為9mm，高度為26_，且目標部分中需要觀察研宄的一個面位于圓柱體的底面。
[0034]f、二次鑲樣:對切取的目標部分的表面進行清理，確認表面無污物后放入型腔呈圓柱體的小型模具中，用所述環(huán)氧樹脂鑲嵌料對目標部分進行二次鑲樣，使目標部分的表面全部包覆有環(huán)氧樹脂鑲嵌料，二次鑲樣過程中灌注的環(huán)氧樹脂鑲嵌料厚度為3mm，然后經過與步驟d中相同的抽真空與固化過程后，脫模后即制成一個如圖2所示的底面直徑為15mm，高度為32mm的圓柱體負極板腐蝕層鑲樣樣品，從首次鑲樣后鑲樣上切取的目標部分2包覆于環(huán)氧樹脂鑲嵌料3之中。
[0035]實施例3
一種鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法，按下述的步驟進行: a、極板的取備:選取出一片沒有損傷的正生極板備用。
[0036]b、鑲樣模具的制備:如圖1所示，根據(jù)所述正生極板的尺寸大小用聚四氟乙烯制備一個能夠放入正生極板的長方形托盤狀模具1，所述托盤狀模具型腔的長、寬、高尺寸均比正生極板的對應尺寸大4_，模具厚2_，模具的脫模角度為5度。
[0037]C、環(huán)氧樹脂鑲嵌料的制備:先用電子天平稱取85g的雙酚S型環(huán)氧樹脂于燒杯中，再向所述燒杯中加入45g乙二胺，混合均勻后制得環(huán)氧樹脂鑲嵌料，用于備用。
[0038]d、首次鑲樣:在托盤狀模具的內表面底部用墊條墊起2mm的高度，將烘干后的正生極板取出后居中放入模具中，墊條確保正生極板底部與模具之間留有間隙，立即將所述環(huán)氧樹脂鑲嵌料灌注入模具中，直至模具被灌滿，這樣正生極板的每個面都有2_左右厚的環(huán)氧樹脂鑲嵌料，同時對鑲樣后的正生極板和模具進行抽真空6min，真空度為0.07MPa，以便環(huán)氧樹脂鑲嵌料能夠填充到正生極板的孔隙中，然后在室溫下固化22h。
[0039]e、線切割取樣:把固化后的正生極板與模具脫模分離得到鑲樣，再用線切割對所述鑲樣切取待研宄觀察的目標部分，切取的目標部分為一個24mmX9mmX9mm的長方體，所述長方體上9mmX9mm的一個底面為需要觀察研宄的一個面。
[0040]f、二次鑲樣:對切取的目標部分的表面進行清理，確認表面無污物后放入型腔呈長方體的小型模具中，用所述環(huán)氧樹脂鑲嵌料對目標部分進行二次鑲樣，使目標部分的表面全部包覆有環(huán)氧樹脂鑲嵌料，二次鑲樣過程中灌注的環(huán)氧樹脂鑲嵌料厚度為2mm，然后經過與步驟d中相同的抽真空與固化過程后，脫模后即制成一個尺寸為28_X 13mmX 13mm的正生極板腐蝕層鑲樣樣品。
[0041]實施例4
一種鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法，按下述的步驟進行: a、極板的取備:選取出一片沒有損傷的負生極板備用。
[0042]b、鑲樣模具的制備:如圖1所示，根據(jù)負生極板的尺寸大小用聚丙烯制備一個能夠放入負生極板的長方形托盤狀模具1，所述托盤狀模具型腔的尺寸均比負生極板的對應尺寸大4mm，模具厚2mm，模具的脫模角度為4度。
[0043]C、環(huán)氧樹脂鑲嵌料的制備:先用電子天平稱取87g的雙酚A型環(huán)氧樹脂E-42(634)于燒杯中，再向所述燒杯中加入43g 二乙烯基丙胺，混合均勻后制得環(huán)氧樹脂鑲嵌料，用于備用。
[0044]d、首次鑲樣:在托盤狀模具的內表面底部用墊條墊起2_的高度，將烘干后的負生極板取出后居中放入模具中，墊條確保負生極板底部與模具之間留有間隙，立即將所述環(huán)氧樹脂鑲嵌料灌注入模具中，直至模具被灌滿，這樣負生極板的每個面都有2_左右厚的環(huán)氧樹脂鑲嵌料，同時對鑲樣后的負生極板和模具進行抽真空5min，真空度為0.0SMPa,以便環(huán)氧樹脂鑲嵌料能夠填充到負生極板的孔隙中，然后在室溫下固化23h。
[0045]e、線切割取樣:把固化后的負生極板與模具脫模分離的到鑲樣，再用線切割對所述鑲樣切取待研宄觀察的目標部分，切取的目標部分為一個圓柱體，其地面直徑為9mm，高度為24_，且目標部分中需要觀察研宄的一個面位于圓柱體的底面。
[0046]f、二次鑲樣:對切取的目標部分的表面進行清理，確認表面無污物后放入型腔呈圓柱體的小型模具中，用所述環(huán)氧樹脂鑲嵌料對目標部分進行二次鑲樣，使目標部分的表面全部包覆有環(huán)氧樹脂鑲嵌料，二次鑲樣過程中灌注的環(huán)氧樹脂鑲嵌料厚度為2mm，然后經過與步驟d中相同的抽真空與固化過程后，脫模后即制成一個如圖2所示的底面直徑為13mm，高度為28mm的負生極板腐蝕層鑲樣樣品，從首次鑲樣后鑲樣上切取的目標部分2包覆于環(huán)氧樹脂鑲嵌料3之中。
[0047]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變換，均仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。
【權利要求】
1.一種鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法，其特征在于該方法按下述的步驟進行: a、極板的取備:選取一片沒有損傷、中性的極板備用； b、鑲樣模具的制備:根據(jù)所述極板的尺寸大小用塑料制備一個能夠放入極板的長方形托盤狀模具，且所述托盤狀模具型腔的長、寬、高均大于極板的相應尺寸； C、環(huán)氧樹脂鑲嵌料的制備:先稱取一定質量的基體樹脂，再加入一定質量的固化劑到所述基體樹脂中，混合均勻后的混合物作為環(huán)氧樹脂鑲嵌料備用，其中所述基體樹脂占所述環(huán)氧樹脂鑲嵌料總質量的50?90%，余量為所述固化劑； d、首次鑲樣:將烘干后的極板取出后居中放入所述托盤狀模具中，極板底部墊有墊條以確保極板處于模具居中位置，之后立即將環(huán)氧樹脂鑲嵌料灌注入模具中，直至模具被灌滿，同時對鑲樣后的極板和模具進行抽真空，然后在室溫下固化； e、線切割取樣:把固化后的極板與模具脫模分離得到鑲樣，再用線切割對所述鑲樣切取待研宄觀察的目標部分； f、二次鑲樣:對切取的目標部分的表面進行清理，確認表面無污物后放入合適的小型模具中，用所述環(huán)氧樹脂鑲嵌料對目標部分進行二次鑲樣，使目標部分的表面全部包覆有環(huán)氧樹脂鑲嵌料，然后經過與步驟d中相同的抽真空與固化過程后，脫模后即制成一個適合手工打磨的極板腐蝕層鑲樣樣品。
2.如權利要求1所述的鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法，其特征在于:所述的極板為正生極板、負生極板、正極板或負極板。
3.如權利要求1或2所述的鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法，其特征在于:所述托盤狀模具的長、寬、高尺寸均比所述極板的相應尺寸大4-6_，模具的厚度為2-4_，且模具設計有1-5度的脫模角度。
4.如權利要求3所述的鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法，其特征在于:在所述步驟f的所述二次鑲樣過程中，灌注的環(huán)氧樹脂鑲嵌料厚度為2-3mm。
5.如權利要求4所述的鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法，其特征在于:所述步驟f中的所述小型模具型腔呈長方體，最終制得的所述極板腐蝕層鑲樣樣品為長方體，其底面的兩條邊長為13-15mm，高度為28_32mm，且目標部分中需要觀察研宄的一個面位于長方體的底面。
6.如權利要求4所述的鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法，其特征在于:所述步驟f中的所述小型模具型腔呈圓柱體，最終制得的所述極板腐蝕層鑲樣樣品為圓柱體，其底面直徑為13-15mm，高度為28_32mm，且目標部分中需要觀察研宄的一個面位于圓柱體的底面。
7.如權利要求1或2所述的鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法，其特征在于:所述步驟c中的所述基體樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂或雙酚S型環(huán)氧樹脂；所述步驟c中的所述固化劑為二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、二乙烯基丙胺或乙二胺。
8.如權利要求1或2所述的鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法，其特征在于:所述步驟d中的所述的抽真空過程，抽真空時間為4-8min，真空度為0.07-0.09Mpa ;所述的固化過程，固化時間為20-24h。
9.如權利要求1或2所述的鉛酸蓄電池極板腐蝕層鑲樣制作方法，其特征在于:所述托盤狀模具的材料為有機玻璃、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯類塑料或聚氧化聚甲醛工程塑料。
【文檔編號】H01M4/68GK104505517SQ201410623827
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權日:2014年11月7日
【發(fā)明者】馬洪濤, 孫建遜, 張凱 申請人:超威電源有限公司