ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АККУМУЛЯТОРОВ
СВОЙСТВА СВИНЦОВОГО ПОРОШКА
Качество свинцового порошка характеризуется содержанием в нем окиси свинца, фракционным составом (дисперсностью), структурой (строением) его зерен, насыпной массой, влагоемкостью и цветом порошка.
Насыпная масса, влагоемкость и цвет порошка во многом зависят от первых трех характеристик порошка. Практически в производстве свинцовый порошок характеризуется этими свойствами и окисленностью.
Содержание окиси свинца в порошке определяется химическим путем и выражается в процентах. Свинцовые порошки с содержанием 60—67% окиси свинца применяют для изготовления положительных пластин аккумуляторов, а с содержанием 65—75%—для отрицательных. В последнее время изготовляют свинцовые порошки, содержащие 65—72% окиси свинца, которые применяют как для положительных, так и для отрицательных пластин (так назы
ваемые свинцовые порошки с унифицированными характеристиками) .
Насыпная масса — масса одного кубического сантиметра порошкообразных материалов, свободно засыпаемых в определенный сосуд. Насыпная масса свинцового порошка определяется при помощи высокого стального стаканчика (рис. 87) объемом в 25 см3. Засыпается стаканчик с помощью волюметра, показанного на рис. 88. Порошок постепенно засыпают сверху в воронку прибора.
Падая с одной наклонной полочки на другую, порошок разрыхляется и с небольшой постоянной скоростью с высоты 15 мм наполняет стакан. Полученная масса порошка в стакане, деленная на его объем, дает - значение его насыпной массы,
Выражаемой в г/см3. Разные типы мельниц дают свинцовые порошки с разной насыпной массой. Насыпная масса может быть от 1,5 до 2,6 г/см3. Режим работы мельниц настраивается так, чтобы данная мельница независимо от типа давала порошки с насыпной массой, отличающейся на ±0,1. Например, порошок из ситовой мельницы может выпускаться при определенных условиях с насыпной массой в пределах 1,9—2,1 или 2—2,2 г/см3.
Рис. 88. Нормальный волюметр для определения насыпной массы свинцового порошка |
Влагоемкость, или влагоудерживающая способность порошка, выражается количеством воды в миллилитрах, пошедших на 1 кг
свинцового порошка, когда приготовляемая из него водная паста из трудно перемешиваемой вязкой смеси переходит в эластичную, легко перемешиваемую. Пробу производят, перемешивая шпателем 50 г свинцового порошка в фарфоровой чашке и подливая воду из мерной бюретки.
Малоокисленные легкие порошки из мельниц с периферической разгрузкой имеют наибольшую влагоемкость ■—до 160 мл/кг. Высо - коокисленные свинцовые порошки из конической мельницы обладают наименьшей влагоемкостью — 90—110 мл/кг. Маловлагоемкие свинцовые порошки дают пасту более жидкой консистенции с плохими намазочными свойствами. Уменьшение воды или увеличение содержания сернокислого свинца в рецепте позволяет получить из таких порошков пасты нормальной консистенции и с удобными намазочными свойствами.
Дисперсность (фракционный состав свинцового порошка) определяется с помощью набора сит, состоящих из четырех номеров сеток —028, 016, 008, 004 ГОСТ 3584—73.
Рассев свинцового порошка на ситах диаметром 100 мм производится на вибростенде (рис. 89). Амплитуда вибрации 1—1,5 мм; частота 60—80 Гц, т. е. 60—80 колебаний в секунду, навеска при определении берется в 5 г; время рассева — 15 мин.
Одновременно на вибростенде можно устанавливать до четырех наборов сит. Это достаточно для удовлетворения потребности производства.
Применяется также метод рассева промывкой ацетоном. Засыпанная на верхнее в наборе крупное сито навеска свинцового порошка массой 0,5—3 г неоднократно обмывается ацетоном. Отсеянные фракции порошка высушивают и взвешивают. В этом случае слипшиеся зерна рассеиваются хуже, но отпадает необходимость в применении вибрационного прибора.
Порошки характеризуются группой фракций: крупных, остающихся на сите 016, и мелких, проходящих через самое мелкое сито 004. Эти группы фракций соответственно обозначаются «+016» и «—004». Знак « + » означает массу всех фракций, оставшихся на данном сите, знак «—» — массу фракций, прошедших через сито.
Рис. 89. Вибростенд для рассева свинцового порошка иа фракции |
Свинцовые порошки с содержанием крупных фракций +016 больше 10% применять не рекомендуется из-за их малой активно
сти. Мелкие свинцовые порошки, содержащие более 65% фракций —004, повышают начальную емкость положительных пластин, но требуют изготовления паст из них с плотностью в пластинах не менее 4,6 г/см3 для сохранения необходимого срока службы.
Структура зерен свинцового порошка зависит от того, каким способом образующийся в барабане мельницы порошок удаляется из него, а также от режима работы установки и содержания окиси в порошке.
Структура зерна закладывается в момент измельчения металла шариков. При ударах шарика о шарик и о стенку вращающегося барабана пластический свинец подвергается знакопеременной деформации и на поверхности шарика появляются тончайшие лепестки металлического свинца. Образование металлических лепестков происходит с одновременно идущим окислением свинца в местах его разрушения.
Увеличение температуры облегчает деформацию свинца и ускоряет его окисление и разрушение. Постепенно лепестки отпадают от шарика, и если сразу удаляются из зоны измельчения, то зерна порошка сохраняют форму лепестков (рис. 90). Такой порошок отличается меньшей окислен - ностью и небольшой насыпной массой. Если лепестковые зерна порошка после отпадания от шарика задерживаются в барабане мельниц, то зерна измельчаются, окисляются и уплотняются. Порошок в таком случае становится более окисленным, с большой насыпной массой и с меньшей влагоем - костью. В некоторых случаях при окислении и измельчении крупных малоокисленных пороп-ков мелкие частички слипаются, образуя овальные зерна комковатой структуры.
Структуру свинцового порошка определяют просмотром отдельных фракций под микроскопом. Просматривают порошки или просто насыпанными на предметное стекло или в разрезе препарата, который изготовляется заливкой расплавленным парафином порошка в небольших цилиндрических формочках диаметром 7—8 мм. Разрез препарата легко производят бритвенным лезвием. Можно применять любой микроскоп. Особенно хорошо просматриваются препараты бинокулярным стереоскопическим микроскопом в отраженном свете при увеличении в сто раз (1 X 100).
Рис. 90. Зерна свинцового порошка лепестковой структуры, образующейся на поверхности свинцового шарика (1ХЮ0) |
На рис. 91—92 показаны разрезы препаратов свинцовых порошков из отсеянной фракции — 016 + 008, т. е. фракции, прошедшей через сито 016 и оставшейся на сите 008. Размер зерен этих фрак
ций находится в пределах 80—160 мк или 0,08—0,16 мм. На рисунках показаны разрезы наиболее типичных по структуре зерен свинцовых порошков: лепестковой и комковатой.
С увеличением содержания окиси свинца в порошке его цвет от сине-черного (содержание окиси около 50%) переходит в мы- шино-серый, серо-зеленый, желто-зеленый и, наконец, при содержании окиси около 78% в оранжево-желтый.
Рнс, 91, Зерна порошка лепестковой Рнс. 92, Зерна комковатой структуры структуры (фракция — 016+008, срез (фракция — 016+008, срез в парафн - в парафине, увел. XI00) не, увел. XI00)
С повышением температуры в барабане при одной и той же окисленнюсти порошка его цвет становится более светлым. Для одного типа мельничной установки и при достаточно установившихся режимах ее работы практически можно по цвету приближенно определять содержание окиси в свинцовом порошке.
В табл. 36 приведены режимы работы мельничных установок, некоторые характеристики свинцовых порошков и область их применения.