DE2260355A1

DE2260355A1 - Legierung fuer bleibatterien und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2260355A1
Application number: DE2260355A
Authority: DE
Inventors: Ronald Ian Sims
Original assignee: LUCAS BATTERIES Ltd; Joseph Lucas Batteries Ltd
Current assignee: LUCAS BATTERIES Ltd; Joseph Lucas Batteries Ltd
Priority date: 1971-12-15
Filing date: 1972-12-09
Publication date: 1973-06-20
Also published as: JPS4866526A; DE2260355B2; GB1402099A; JPS559051B2; AU466926B2; IT974497B; AU4990472A; US3920473A; FR2165516A5; ZA728681B; SE7601819L; DE2260355C3; SE403413B

Description

Düsseldorf, den 8. 12. 19 72

PL/Ja ·

Register : 2250

JOSEPH LUCAS (BATTERIES) LIMITED
Well Street, Birmingham /ENGLAND

Legierung für Bleibatterien und Verfahren zu deren Herstellung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Legierung für Bleibatterien sowie auf ein Verfahren zu deren Herstellung. Bei den Bleibatterien handelt es sich um solche Ausführungsformen, die mit Gitterplatten versehen sind und mit Säure betrieben werden.

Üblicherweise werden Gitterplatten für mit Säure betriebene Bleibatterien aus Blei gegossen, dem zur Steigerung der Festigkeit des Gitters ein kleiner Anteil Antimon zugesetzt ist. Die Verwendung von Antimon ist in diesem Falle jedoch insofern ungünstig, als Antimon eine Selbstentladung der Batterie ermöglicht und verhältnismäßig aufwendig ist. Um die bei der Verwendung von Antimon bestehenden Schwierigkeiten zu beheben, hat man bereits gegossene Gitterplatten aus Legierungen aus Blei und Kalzium hergestellt, doch haben sich diese Legierungen im allgemeinen deshalb für Gitterplatten nicht durchsetzen können, weil man in einer Schutzgasatmosphäre gießen muß, wie zum Beispiel unter Spaltgas;

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Auch neigten die somit erzeugten Gitterplatten zu einer unzureichenden Festigkeit.

Hiervon ausgehend wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß Gitterplatten, die eine für selbsttragende Ausführungsformen , hinreichende Festigkeit besitzen, aus einer Bleilegierung mit kleinen Mengen Kalzium und Aluminium ohne Verwendung von Schutzgas gegossen werden können. Weiterhin wurde festgestellt, daß die Bleilegierungen mit Kalzium und Aluminium zu Gittern bei geringeren Temperaturen vergossen werden können, als d+es bei lediglich Kalzium enthaltenen Bleilegierungen der Fall ist.

Somit soll erfindungsgemäß eine Legierung für die Herstellung von Gitterplatten für mit Säure betriebenen Bleibatterien verwendet werden, die sich durch die nachstehende Zusammensetzung kennzeichnet:

Kalzium 0,05 % bis 0,12 % Aluminium 0,005% bis 0,1 % Blei als Rest.

Vorzugsweise besitzt die Legierung die nachstehende Zusammensetzung:

Kalzium 0,065 % bis 0,095 % , Aluminium 0,005 % bis 0,03 % Blei als Rest.

Insbesondere enthält die erfindungsgemäße Legierung zwischen 0,075 % und 0,09 % Kalzium und höchstens 0,02 % Aluminium.

Sämtliche vorstehend gemachten Zahlenangaben sind Gewichts-Prozente.

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Die Erfindung sieht weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der Gitterplatten für mit Säure betriebene Bleibatterien vor_s wonach die vorstehend beschriebene Legierung hergestellt und als Gitter vergossen wird.

Zweckmäßig wird das Vergießen in Luft ausgeführt.

Die Legierung wird in geeigneter Xieise durch Mischen geschmolzenen Bleies mit einer Legierung aus Blei und Aluminium entweder im festen oder geschmolzenen Zustand erzeugt, woraufhin dieser Mischung eine aus Blei und Kalzium bestehende Legierung in festem Zustand zugefügt wird.

Wahlweise läßt sich die Legierung auch aus geschmolzenem Blei und Aluminium herstellen, wobei eine aus Blei und Kalzium bestehende Legierung in festem Zustand zugefügt wird.

Bei einem erfiridungsgemäßen Ausführungsbeispiel wurde zur Herstellung einer Gitterplatte für eine mit Säure betriebene Bleibatterie eine Bleilegierung mit 2 Gewichts-%en Kalzium vorproduziert. Die Legierung wurde dadurch gewonnen, daß in einem Tiegel Blei bei 650 C geschmolzen und in einer Schutzgasatmosphäre Kalziumhydrid zugesetzt wurde, wobei ein mit Öffnungen versehener Topf in das geschmolzene Blei eingebracht wurde, der das Kalziumhydrid unter der Oberfläche der Bleischmelze hielt. Bei der Temperatur des geschmolzenen Bleies zerfiel das Kalziumhydrid unter Bildung gasförmigen Wasserstoffes und metallischen Kalziums, welch letzteres mit dem Blei unter Bildung der gewünschten Blei-Kalzium-Legierung reagierte. Der durch den Verfall des Kalziumhydrides entstehende Wasserstoff stieg blasenförmig durch die Schmelze auf und diente damit der Umrührung der Schmelze sowie der Verhinderung einer Oxydation der Blei-Kalzium-Legierung.

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Eine weitere Menge Blei wurde dann mit 0,2 Gewichts-% Aluminium legiert, wobei Blei in einer Schutzgasatmosphäre bei 700 C geschmolzen wurde, und wobei dann das Aluminium dem geschmolzenen Blei zugefügt wurde. Eine geeignete Menge dieser geschmolzenen Blei-Aluminium-Legierung wurde dann mit flüssigem Blei gemischt, und dieser Mischung wurde dann ein vorgegebener Anteil einer Blei-Kalzium-Legierung in festem Zustand zugefügt, um schließlich auf eine Blei-Kalzium-Aluminium-Legierung mit 0,08 Gewichts-% Kalzium, 0,02 Gewichts-% Aluminium und Blei als Rest zu kommen. Die flüssige Legierung wurde zu den Gitterplatten bei 55O°C in Luft gegossen. Für den Guss wurde eine Gitterplattengießmaschine verwendet, wie sie zum Herstellen von 6 % Antimon enthaltenden Bleigittern üblich ist. Bei der Maschine fand eine Wasserkühlung im Bereich der Gitterform derart statt, daß die das Gitter bildende Fläche der Form auf einer im wesentlichen gleichmäßigen Temperatur zwischen 150 C bis 250 C, vorzugsweise 175 C gehalten wurde. Weiterhin wurde die Form mit einer thermischen Schutzschicht, wie zum Beispiel mit Kork, mit genau vorgegebener Dicke von etwa 0,13 mm versehen, um somit zu gewährleisten, daß sich das flüssige Gittermaterial mit einer genau vorgegebenen Geschwindigkeit abkühlte. Bei dieser Anordnung wurde festgestellt, daß es möglich ist, einwandfreie Gitter mit einer Gesamtdicke zwischen 1,4 und 2,8 mm zu gießen, wobei die Gießgeschwindigkeit 17 Gitter je Minute betrug.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel wurde eine Bleilegierung mit 0,0104 Gewichts-% Aluminium wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel hergestellt; auf 100 Gewichtsteile dieser flüssigen Legierung wurden in festem Zustand 3,9 Gewichtsteile der zweiprozentigen Blei-Kalzium-Legierung gemäß dem vorherigen Ausführungsbeispiel zugesetzt. Die sich ergebende Legierung erhielt als Zusatz zu dem Blei 0,075 Gewichts-% Kalzium und 0,01 Gewichts-% Aluminium und ließ sich gut für die Herstellung von Gittern vergießen.

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Bei einem weiteren Ausführungsbeispxel wurde eine Bleilegierung mit 0,2 Gewichts-% Aluminium wie beim ersten Ausführungsbeispxel hergestellt. 2,67 Gewichtsteile dieser Legierung und M-,815 Gewichtsteile der Blei-Kalzium-Legierung, wie sie vorher benutzt wurde, wurden dann in festem Zustand auf 100 Gewichtsteile einer Schmelze aus flüssigem Blei zugesetzt, so daß sich schließlich eine Bleilegierung mit 0,09 Gewichts-% Kalzium und 0,005 Gewichts-% Aluminium ergab. Auch aus dieser Legierung ließen sich gute Gitterplatten für Batterien gießen.

Für die Herstellung von Gitterplatten für mit Säure betriebene Bleibatterien lassen sich gemäß der vorliegenden Erfindung Blei-Kalzium-Aluminium-Legierungen verwenden, deren Zusammensetzungen in die erfindungsgemäßen Bereiche:

Kalzium Aluminium Blei

0,05 % bis
0,005 % bis
als Rest

0,12 Gewichts-% 0,1 Gewichts-%

und vorzugsweise in den Bereich

	Kalzium	0,065 %	bis	0	,095	Gewxchts
	Aluminium	0,005 %	bis	0	,03	Gewichts
	Blei	als Rest
fallen.

Am zweckmäßigsten hat sich eine Legierung mit

Kalzium Aluminium Blei

0,075 % bis
0,005 % bis
als Rest .

0,09 ' Gewichts-% 0,02 Gewichts-%

erwiesen, da sich ergeben hat, daß bei dieser Zusammensetzung eine gute Vergießbarkeit besteht und während des Betriebes eine gute Standfestigkeit bestehtJ weiterhin wurde festgestellt, daß die aus diesen Legierungen hergestellten Gitter während des Betriebes keine nennenswerte Zwischenkornkorrosxon zeigen.

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In einigen Fällen ist es jedoch zweckmäßig, daß man die aus diesen Legierungen hergestellten Gitter für eine gewisse Zeit lagert, um eine Alterungshärtung herbeizuführen·

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Legierung für die Herstellung von Gitterplatten bei mit Blei und Säure betriebenen Batterien, dadureh gekennzeich net;, daß sie die nachstehende Gewichtszusammensetzung aufweist:

Kalzium 0,05 % bis 0,12 Gewichts-% Aluminium 0,005% bis 0,1 Gewichts-% Blei als Rest

2. Legierung für die Herstellung von Gitterplatten bei mit Blei und Säure betriebenen Batterien, dadurch gekennzeich net, daß sie die nachstehende Gewichtszusammensetzung aufweist:

Kalzium 0,065 % bis 0,095 Gewichts-% Aluminium 0,005 % bis 0,03 Gewichts-% Blei als Rest.

3. Legierung für die Herstellung von Gitterplatten bei mit Blei und Säure betriebenen Batterien, dadurch gekennzeich net, daß sie die nachstehende Gewichtszusammensetzung aufweist:

Kalzium 0,075 % _y bis - 0,09 Gewichts-% Aluminium 0,005 % bis 0,02 Gewichts-% Blei als Rest.

4. Verfahren zur Herstellung von Gitterplatten für mit Blei und Säure betriebene Batterien aus einer Legierung gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadureh gekennzeichnet_x daß die Legierungen in eine Gitterform gegossen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießvorgang in Luft ausgeführt wird.

6. Veröiren nach den Ansprüchen.4 und 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Legierung durch Mischung einer Bleischmelze mit einer Legierung aus Blei und Aluminium im festen oder flüssigen Zustand hergestellt wird, und daß zu dieser Mischung eine Legierung aus Blei und Kalzium im festen Zustand zugegeben wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung durch Mischen einer flüssigen Legierung aus Blei und Aluminium mit einer Legierung aus Blei und Kalzium in festem Zustand hergestellt wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gmkenn*- zeichnet, daß die Legierung in eine Form des vorgesehenen Gitters gegossen wird, wobei der Bereich der Form, der der Legierung ausgesetzt ist, auf einer Temperatur zwischen 150⁰C und 25O°C gehalten wird»