DE3045683C2 - Blei-Calcium-Legierung - Google Patents
Blei-Calcium-LegierungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Blei-Calcium-Legierung zur Herstellung von Gittern für wartungsfreie, tiefentladbare
und zyklenfeste Bleiakkumulatoren.
Alternative Legierungen zur antimonaren Bleilegierung, beispielsweise gemäß DE-PS 21 51 733, dürfen
nicht zu wesentlich größerem Verarbeitungsaufwand führen, müssen vergleichbare Festigkeitseigenschaften
aufweisen und dürfen die Wasserstoffüberspannung an den negativen Elektroden nicht ungünstig beeinflussen.
Letzteres führt zu der Forderung, vorzugsweise nur solche Legierungselemente zu betrachten, deren Wasserstoffüberspannung
so gering ist, daß sie sich aus wäßrigen Lösungen gar nicht erst abscheiden lassen. Es
kommen Alkali- und die Erdalkalimetalle als Legierungselemente in Betracht. Aufgrund der bisher
vorhandenen Kenntnisse ist vor allem Calcium in die engere Wahl gezogen worden, da es am preisgünstigsten
und in nahezu unbegrenzten Mengen verfügbar ist.
Die Möglichkeit, den binären Blei-Calcium-Legierungen
durch Zusatz von Zinn höhere mechanische Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu geben, ist
seit einiger Zeit bekannt (DE-AS 22 30 341). Für eine nennenswerte Verbesserung dieser Eigenschaften ist
jedoch ein Zinnzusatz erforderlich, der mehr als etwa das lOfache der jeweiligen Calciummenge beträgt. Im
übrigen reicht dieser relativ hohe Zinnzusatz nicht aus, die Nachteile der aus Blei-Calcium-Gittern hergestellten
Bleiakkumulatoren, wie geringe Tiefentladbarkeit und beschleunigter Kapazitätsrückgang bei zyklischer
Lade-/Entladebeanspruchung, zu vermeiden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einer Biei-Calcium-Legierung für die Gitter von Bleiakkumulatoren
neben guten mechanischen auch gute elektrische bzw. elektrochemische Eigenschaften zu verleihen.
Diese Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Blei-Calcium-Legiurung der Zusammensetzung 0,01 bis
0,10% Calcium, 0.01 bis 0,2% Wismut, 0,001 bis 0,05% Silber, Rest Blei.
Eine solche Legierung kann in vorteilhafter Weise auf der Basis von Sekundärblei erschmolzen werden, so daß
auf die Verwendung von Feinblei verzichtet werden kann.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Blei-Calcium-Legierung noch bis zu 1,5% Zinn sowie
gegebenenfalls noch 0,005 bis 0.05% Aluminium tnthalten.
Durch den Zusatz von Wismut und Silber wird die Korngrenzenwanderung in den binären und in den
zinnarmen Blei-Calcium-Legierungen beschleunigt, wodurch diese verhältnismäßig schnell aushärten. Es ist
deshalb möglich, die beispielsweise im herkömmlichen Kokillenguß aus den binären bzw. zinnarmen Blei-Calcium-Legierungen
hergestellten Batteriegitter unmittelbar nach dem Gießen, ohne daß eine Auslagerung
erforderlich wäre:, zu verarbeiten. Die Beschleunigung der Korngrenzenwanderung bewirkt darüber hinaus
einen schnellen Abbau der Potentialunterschiede im Gefüge, so daß die Blei-Calcium-Legierungen auf der
Basis von Sekundärblei gegenüber denen auf der Basis von Feinblei bei einer anodischen Dauerbelastung
korrosionsbeständiger und bei einer zyklischen Beanspruchung weniger anfällig gegenüber interkristalliner
Korrosion sind.
Bei den zinnreichen Blei-Calcium-Legierungen wird die gefügestabilisierende Wirkung des Zinns durch den
Wismut- und den Silberzusatz mit einer hexagonalen Einformung der Subkörner unterstützt, so daß die
bekannte gute Korrosionsbeständigkeit und mechanisehe Festigkeit dieser Legierungen noch weiter
verbessert ist.
In vorteilhafter Weise wird der Calciumabbrand und die Verkrätzungsneigung der erfindungsgemäßen Blei-Calcium-Legierung
durch die Zugabe von Aluminium in den genannten Bereichen sehr stark unterdrückt.
Die Erfindung ist im folgenden anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert:
1. Beispiel
Aus einer Blei-Calcium-Legierung mit 0,08% Ca, 0,01% Sn, 0,005% Ag und 0.05% Bi wurdeii Gitter für
Bleiakkumulatoren im üblichen Kokillengußverfahren hergestellt. Die Gitter erreichten bereits nach 1 bis
2 Stunden nach dem Abguß Härtewerte von ca. 14 bis 16HV1/180, so daß sie ohne einen nennenswerten
Zeitverzug weiterverarbeitet werden konnten. Aus diesen Gittern wurden dann Starterbatterien gebaut
und diese nach DlN 43 539/BI. 2 geprüft. Die Batterien hielten im Haltbarkeitstest mehr als 5 Wochenzyklen
aus und erfüllten darüber hinaus alle Anforderungen, die im allgemeinen an wartungsfreie Starterbatterien
gestellt werden (vgl. DIN 43 539/BI. 2).
2. Beispiel
Ein Gußblock einer Blei-Calcium-Legierung mit 0,08% Ca, 0,3% Sn, 0,005% Ag, 0,025% Bi wurde durch
eine kombinierte Wärme- und Walzbehandlung zi: einem Blech von 0,8 bis 1 mm Dicke, das eine hohe
Festigkeit und Duktilität aufwies, verarbeitet. Aus diesem Blech wurden sodann durch Stanzen und
Strecken Masseträger hergestellt. Die mit diesen Masseträger ausgerüsteten Starterbatterien erreichten
im Haltbarkeitstest ge.näß DIN 43 539/BI. 2 mehr als
5 Wochenzyklen und genügten darüber hinaus allen von DlN 43 539/BI. 2 an wartungsfreie Starterbatterien
gestellten Anforderungen.
Claims (3)
1. Blei-Calcium-Legierung zur Herstellung von
Gittern für wartungsfreie, tiefentladbare und zyklenfeste Bleiakkumulatoren, gekennzeichnet
dadurch, daß die aus 0,01 bis 0,10% Calcium, 0,01
bis 0,2% Wismut, 0,001 bis 0,05% Silber und Blei als Rest besteht.
2. Blei-Calcium-Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Zinngehalt
von bis zu 1,5%.
3. Blei-Calcium-Legierung nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen
Aluminiumgehalt von 0,005 bis 0,05%.
Priority Applications (1)
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Family Applications (1)
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