DE2403849C3 - Blei-Antimon-Legierung - Google Patents

Description

mon-Legierung vorgesehen, die Antimon, Zinn und 65 legierung erwiesen, bei der der Antimongehalt 1 bis

Arsen oder Kupfer oder aelen enthält. In einer Legie- 2% und der Arsengehalt 0,1 bis unter 0,2% beträgt,

rung, die z. B. nur Arsen und Kupfer enthält, entsteht Für stark belastete Gitter hat sich eine antimonarme

jedoch eine erhebliche Neigung zur Rißbildung und Bleilegierung der Zusammensetzung 2,2 bis 2,8%

Antimon, 0,1 bis unter 0,2% Arsen, 0,01 bis 0 04% Selen, 0,003 bis 0,03% Zinn, 0,015 bis 0,06% Kupfer, Rest Blei, als besonders geeignet erwiesen.

Von Vorteil ist fernerhin, wenn die erfindungsgemäße Legierung noch 0,025 bis 0,1 %, vorzugsweise 0,03 bis 0,06%, Silber enthält.

Im Rahmen der weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Selen ganz oder teilweise durch 0,002 bis 0,012 °/o, vorzugsweise 0,002 bis 0,006 °/o, Schwefel ersetzt. Dadurch ergibt sich nicht nur der Vorteil eines geringeren Preises, sondern insbesondere eine geringere Giftigkeit gegenüber Selen, da de- MAK-Wert des Selens nur V₁₀ ^v°n demjenigen des Schwefels beträgt. Darüber hinaus ist die für die gewünschte Wirkung benötigte Schwefelmenge geringer als die entsprechende Menge an Selen. Das ist sowohl für die Herstellung und Verarbeitung als auch für die Wiederverarbeitung des Akkumulatorenschrotts von großer

Bedeutung. Hinsichtlich der Gießbarkeit wirkt der Schwefel wie Selen und vermag es hier in voll befriedigender Weise zu substituieren. Ein weiterer Vorteil des Schwefels besteht darin, daß dieser entgegen dem Vorurteil der Fachwelt weder die Verkrätzung erhöht r.och rasch aus der zu vergießenden Schmelze abbrennt, wenn er erst einmal vollständig einlegiert ist. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile hinsichtlich verringerter Krätzemenge sind im folgenden an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele dargestellt, wobei bei allen Versuchen Schmelzgewichte von 30 kg in einem Eisentiegel von 136 mm Durchmesser unter ruhender Luft auf einer Temperatur von 500° C gehalten und mit Hilfe eines mit 170 U/min rotierenden Rührers in Bewegung gebracht wurden. Nach einer Versuchsdauer von 2 h wurden der Rührer entfernt, die Schmelzen sorgfältig abgekratzt und das Gewicht der Kratze bestimmt. Es ergaben sich folgende Werte:

Legierung Ausgangszusammensetzung in Gewichtsprozent Sb As Sn Se

Pb

Krätzemenge in g

1	2,5	0,05	0,02	0,04	—
II	2,5	0,05	0,02	0,04	0,05
III	2,5	0,1	0,02	0,04	0,05
IV	2,5	0,1	0,02		0,05

0,011

Rest	221
Rest	156
Rest	133
Rest	124

Wie aus der vorstehenden Tabelle zu entnehmen ist, konnte der Krätzeanfall mit der erfindungsgemäßen antimonarmen Bleilegierungszusammensetzung (II) du-(h einen Kupferzusatz von 0,05% gegenüber der zum Stand der Technik gehörenden antimonarmen Bleilegi;rung.(I) um nahezu ein Drittel herabgesetzt werden.

In Kombination mit einem auf 0,1% erhöhten Arsengehalt ergab die ernndungsgemäße antimonarme Bleilegierung (III) eine Verminderung der Verkrätzung um rund 40%.

In einer zweiten, unter etwas anderen Versuchsbedingungen und mit geringerem Ausgangszinngehalt gefahrenen Versuchsserie war die durch Kupfer in Kombination mit erhöhtem Arsengehalt erzielte Verminderung der Krätzemenge sogar noch erheblich größer und lag bei 80%.

bei der antimonarmen Bleilegierung (IV), bei der das Selen durch 0,011% Schwefel ersetzt ist, wurde neben der Bestimmung des Gewichtes der Krätzemenge noch die Schwefelmenge bestimmt. Es zeigte sich, daß der analytisch ermittelte Schwefelgehalt sowohl zu Beginn des Versuchs als auch nach 2-, 4- und 8stündiger Versuchsdauer unverändert bei 0,011 % lag, obwohl vermutet worden war, daß die mit einem niedrigeren Zinngehalt von 0,02% verbundene Legierung zu einer höheren Verkrätzung — und damit Abnahme des Schwefelgehaltes — als der ermittelten Krätzemenge neige.
Vergleichsweise wurde die gleiche antimonarme Bleilegierung (IV), jedoch ohne Zinn, denselben Versuchsbedingungen unterworfen. Auch dabei zeigte sich, daß der Schwefelgehalt von Beginn bis zum Ende des Versuchs bei einer Krätzemenge von 90 g konstant bleibt.

Wie die langjährige Verarbeitungs- und Betriebspraxis mit den bisher üblichen Blei-Antimon-Legierungen für Gitter der Platten von Bleiakkumulatoren zeigt, stehen den mit dem Kupferzusatz verbundenen Vorteilen keine für die praktische Anwendung entscheidenden Nachteile gegenüber. Gleiches gilt auch für einen beispielsweise auf 0,1 % erhöhten Arsengehalt. Ebenso bringt der ganze oder teilweise Ersatz des Selens dirch Schwefel keine Nachteile mit sich.

Claims (6)

ι 2 O Brüchigkeit, während sich bei den Zusätzen von Selen Patentansprüche· vi« die notwendige Härte nur bei höheren Sb-Gehalten 1FV von mehr als 6% erreichen läßt.

1. Blei-Antimon-Legierung, bestehend aus 0,5 Aus der GB-PS 6 22 512 sind bereits positive Gitter bis 3,5% Antimon, 0,025 bis unter 0,2% Arsen, 5 für Bleiakkumulatoren, d.e aus einer Legierung von 0,C05 bis 0,1°/ Selen, 0,002 bis 0,05% Zinn, 0,01 Blei mit 1 bis 5% Antimon und einem Zusatz von bis 0,1% Kupfer, Rest Blei. 0,005 bis 0.5°,', Selen bestehen, bekannt. Der Selen-

2. Blei-Antimon-Legierung nach Anspruch 1, Zusatz vermindert oder unterbindet die Neigung zur die 1 bis 2% Antimon und 0.1 bis unter 0,2% Rißbildung beim Abkühlen der Gitter nach dem Gieß-Arsen enthält. i° Vorgang.

3. Blei-Antimon-Leüierung nach Anspruch t, Wie vorstehend beschrieben, kann bei antimonarmen bestehend aus 2,2 bis 2~8 % Antimon, 0,1bis \xmcv Bleilegierungen mit einem Antimongehalt von 1 bis 0,2% Arsen, 0,01 bis 0,04% Selen, 0,U03 bis ü,0j% 3,5% zwar die Rißbildung im Gußzustand vermieden Zinn. 0,015 bis 0,06% Kupfer, Rest Blei. werden, andererseits sind die Gitter jedoch zu weich

4. Blei-Antimon-Leeierune nach einem oder 15 und daher nicht zur Weiterverarbeitung zu fertigen mehreren der Ansprüche 1 bis 3, die zusätzlich Platten von Akkumulatoren geeignet.

noch0,025 bis 0,1 %, vorzugsweise 0,03 bis 0,06%, Darüber hinaus sind in der GB-PS 11 05 548 antiSilber enthält. " monfreie Legierungen für Gitter von Bleiakkumu-

5. Blei-Antimon-Legierung nach einem oder latoren beschrieben, die aus Blei, Tellur, Silber und mehreren der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Selen *° Arsen bestehen. Diese Legierungen sind im allgemeinen ganz oder teilweise durch 0,002 bis 0,012 »/0, vor- ebenfalls zu weich und haben sich deshalb in der zugsweise 0,002 bis 0,006°/o, Schwefel ersetzt ist. . Akkumulatorentechnik nicht durchsetzen können.

6. Verwendung der Blei-Antimon-Legierung Aus diesem Grunde ist in der DT-AS 21 51 73j nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 eine antimonarme Bleilegierung für Gitter der Platten für Gitter der Platten von Bleiakkumulatoren, as von Bleiakkumulatoren vorgeschlagen, die aus 1,5 bis insbesondere Starterbatterien. 3,5 % Antimon, 0,025 bis 0,20 % Arsen, 0,005 bis 0,1 %

Selen und 0,01 bis 0,05% Zinn, Rest Blei, oesteht. Bei der Verwendung dieser Legierung für positive Gitter

von Platten für Industrieakkumulatoren und dünne

30 positive Gitter von Platten für Starterbatterien soll es vorteilhaft sein, wenn der Legierung eine Menge von 0,025 bis 0,1 % Silber zugesetzt ist. Auf diese Weise

Die Erfindung bezieht sich auf eine Blei-Antimon- sollen das Gefüge stabilisiert, die Zähigkeit erhöht

Legierung, insbesondere für die Gitter der Platten von sowie die Korrosionsbeständigkeit verbessert werden,

Bleiakkumulatoren, vorzugsweise von Starterbatte- 35 während durch den Zinnzusatz die Gießfähigkeit

rien für Verbrennungskraftmaschinen. und Gießleistung gesteigert, durch den Selenzusatz

Es ist bekannt, daß die Gitter von Bleiakkumulatoren die Rißbildung verhindert und durch den Arsenzusatz

im allgemeinen aus einer Pb — Sb-Legierung mit die Härte erhöht werden sollen,

einem Antimongehalt von 4 bis 11% hergestellt wer- Ähnliche Ziele verfolgt auch die aus der älteren

den. Hierbei erfüllt das Antimon die Aufgabe, dem 40 Anmeldung DT-OS 24 12 322 bekannte Bleilegierung

von Haus aus sehr weichen und für eine Verarbeitung mit bis zu 4% Antimon, über 0,2 bis 0,5% Arsen,

von Akkumulatoren-Gittern nicht verwendbaren Rein- 0,002 bis 0,5% Selen, 0 bis 0,5% Zinn, 0 bis 0,1%

blei die erforderliche Festigkeit und Gießfähigkeit zu Kupfer, Rest Blei.

verleihen. Das Antimon in diesen Legierungen ist eine Diese antimonarmen Bleilegierungen weisen aller-

Komponente, die die Herstellung der Gitter auf Grund 45 dings als Nachteil eine erhebliche Verkrätzung bei

seiner vergleichsweise hohen Kosten merklich ver- den üblichen, zwischen etwa 450 und 55O⁰C liegenden

teuert. Außerdem steigt die Selbstentladung des Akku- Schmelz- und Gießtemperaturen auf. Starke Ver-

mulators mit steigendem Antimongehalt an. Weiterhin krätzung bedeutet jedoch erhebliche Erschwernisse

erhöht sich mit steigendem Antimongehalt die Gas- und Metallverluste bei der Verarbeitung derartiger

entwicklung, und die Wanderung von Antimon- 50 Blei-Gußwerkstoffe.

ionen zur negativen Elektrode des Akkumulators Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb,

führt im Betrieb z.u einer Vergiftung dieser Elek- die Verkrätzung zu vermindern, ohne dabei gleich-

trode. zeitig die anderen vorteilhaften Eigenschaften zu

Aus diesen Gründen hat man sich bemüht, den beeinträchtigen.

Antimongehalt der Gitter für Bleiakkumulatoren 55 Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der anti-

soweit wie möglich herabzusetzen. monarmen Bleilegierung mit 0,5 bis 3,5% Antimon,

Versuche, Bleiakkumulatoren-Gitter mit nur 1,0 0,025 bis 0,2% Arsen, 0,005 bis 0,1% Selen, 0,002 bis

bis 3,5% Antimon herzustellen, sind auf Grund der 0,05% Zinn, Rest Blei, erfindungsgemäß noch 0,01 bis

auftretenden Neigung zur Rißbildung und Sprödigkeit 0,1 % Kupfer zugesetzt sind. Überraschenderweise» hat

fehlgeschlagen. Für diese Erscheinungen sind offenbar θο sich nämlich gezeigt, daß ein solcher Kupferzusatz die

grobdendritische Erstarrung und die dabei auftreten- Verkrätzung derartiger antimonarmer Bleilegierungen

den Gußfehler, wie z. B. Lunker, Mikroporosität usw., erheblich herabsetzt. Alle Gehaltsangaben gelten in

verantwortlich. Gewichtsprozent.

Ferner ist in der US-PS 21 48 741 eine Blei-Anti- Als vorteilhaft hat sich eine antimonarme Blei-