JP2002329498A - 鉛蓄電池用鉛基合金 - Google Patents
鉛蓄電池用鉛基合金Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】この発明は公知の鉛蓄電池用Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ
−Ａｌ合金を改良したもので、耐食性や初期の機械的強
度とともに長時間高温下に曝された場合でも機械的強度
の低下が非常に少ない鉛基合金を得ようとするものであ
る。 【解決手段】カルシウムが０．０４〜０．１０重量％、
スズが０．８０〜２．００重量％、アルミニウムが０．
０１〜０．０３重量％、バリウムが０．００１〜０．０
２０重量％、タリウムおよびマグネシウムの少なくとも
一種が０．０００５〜０．０５重量％で、残部が鉛より
なる鉛蓄電池用鉛基合金である。
−Ａｌ合金を改良したもので、耐食性や初期の機械的強
度とともに長時間高温下に曝された場合でも機械的強度
の低下が非常に少ない鉛基合金を得ようとするものであ
る。 【解決手段】カルシウムが０．０４〜０．１０重量％、
スズが０．８０〜２．００重量％、アルミニウムが０．
０１〜０．０３重量％、バリウムが０．００１〜０．０
２０重量％、タリウムおよびマグネシウムの少なくとも
一種が０．０００５〜０．０５重量％で、残部が鉛より
なる鉛蓄電池用鉛基合金である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は鉛蓄電池用鉛基合
金に関し、特にその耐食性と機械的強度を向上させた鉛
蓄電池用鉛基合金に関する。
金に関し、特にその耐食性と機械的強度を向上させた鉛
蓄電池用鉛基合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の鉛蓄電池用鉛基合金とし
ては、主として機械的強度を重視しているために、Ｓｂ
を４．５〜８．０重量％の如く多量に配合したものが知
られている。
ては、主として機械的強度を重視しているために、Ｓｂ
を４．５〜８．０重量％の如く多量に配合したものが知
られている。
【０００３】しかし、この合金を鉛蓄電池の極板用基板
に適用した場合は、Ｓｂが原因となって電池の自己放電
を促進し容量を低下するのみならず、充電完了状態や過
充電状態において激しい水分解反応が生じ水の補給を必
要とするものであった。この水の補給は現在の鉛蓄電池
の主流をなすメンテナンスフリー電池の極板用基板に対
し全く逆行するものであった。
に適用した場合は、Ｓｂが原因となって電池の自己放電
を促進し容量を低下するのみならず、充電完了状態や過
充電状態において激しい水分解反応が生じ水の補給を必
要とするものであった。この水の補給は現在の鉛蓄電池
の主流をなすメンテナンスフリー電池の極板用基板に対
し全く逆行するものであった。
【０００４】そこで、Ｓｂを全く含有しない鉛基合金と
して、カルシウムが０．０４〜０．１０重量％、スズが
０．８０〜２．００重量％、アルミニウムが０．０１〜
０．０３重量％で、残部が鉛の鉛蓄電池用鉛基合金が提
案されている。また、最近では上記のＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ
−Ａｌ合金にＢａを添加して機械的強度や耐食性を向上
させた合金も知られている。
して、カルシウムが０．０４〜０．１０重量％、スズが
０．８０〜２．００重量％、アルミニウムが０．０１〜
０．０３重量％で、残部が鉛の鉛蓄電池用鉛基合金が提
案されている。また、最近では上記のＰｂ−Ｃａ−Ｓｎ
−Ａｌ合金にＢａを添加して機械的強度や耐食性を向上
させた合金も知られている。
【０００５】しかしながら、最近、特に自動車用ではボ
ンネット内の温度が高温化する傾向にあるなど鉛蓄電池
を取巻く環境はさらに厳しくなり、それに伴い高温条件
下での基板格子、特に正極格子の更なる耐食性および機
械的強度の向上が求められるようになってきて、上記の
鉛基合金はこうした条件には必ずしも満足するものでは
なかった。
ンネット内の温度が高温化する傾向にあるなど鉛蓄電池
を取巻く環境はさらに厳しくなり、それに伴い高温条件
下での基板格子、特に正極格子の更なる耐食性および機
械的強度の向上が求められるようになってきて、上記の
鉛基合金はこうした条件には必ずしも満足するものでは
なかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、このよう
な要請に応えて公知の鉛蓄電池用Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ−Ａ
ｌ合金を改良したもので、耐食性や初期の機械的強度と
ともに長時間高温下に曝された場合でも機械的強度の低
下が非常に少ない鉛基合金を得ようとするものである。
な要請に応えて公知の鉛蓄電池用Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ−Ａ
ｌ合金を改良したもので、耐食性や初期の機械的強度と
ともに長時間高温下に曝された場合でも機械的強度の低
下が非常に少ない鉛基合金を得ようとするものである。
【０００７】
【発明が解決するための手段】この発明は、カルシウム
が０．０４〜０．１０重量％、スズが０．８０〜２．０
０重量％、アルミニウムが０．０１〜０．０３重量％、
バリウムが０．００１〜０．０２０重量％、タリウムお
よびマグネシウムの少なくとも一種が０．０００５〜
０．０５重量％で、残部が鉛よりなる鉛蓄電池用鉛基合
金である。
が０．０４〜０．１０重量％、スズが０．８０〜２．０
０重量％、アルミニウムが０．０１〜０．０３重量％、
バリウムが０．００１〜０．０２０重量％、タリウムお
よびマグネシウムの少なくとも一種が０．０００５〜
０．０５重量％で、残部が鉛よりなる鉛蓄電池用鉛基合
金である。
【０００８】
【発明の実施の形態】この発明は、公知な鉛蓄電池用Ｐ
ｂ−Ｃａ−Ｓｎ−Ａｌ合金にＢａを添加したものに、さ
らにＴｌおよびＭｇの少なくとも一種を添加すること
で、従来の鉛合金またはそれにＢａを添加した合金と比
較して、一層耐食性や機械的強度に優れているとともに
時効初期の段階において十分な強度が得られるようにし
たものである。さらに、高温下に長時間曝されても機械
的強度の低下の少ない鉛基合金としたものである。
ｂ−Ｃａ−Ｓｎ−Ａｌ合金にＢａを添加したものに、さ
らにＴｌおよびＭｇの少なくとも一種を添加すること
で、従来の鉛合金またはそれにＢａを添加した合金と比
較して、一層耐食性や機械的強度に優れているとともに
時効初期の段階において十分な強度が得られるようにし
たものである。さらに、高温下に長時間曝されても機械
的強度の低下の少ない鉛基合金としたものである。
【０００９】この発明は、公知な鉛蓄電池用Ｐｂ−Ｃａ
−Ｓｎ−Ａｌ合金にＢａを添加したものを用いる。
−Ｓｎ−Ａｌ合金にＢａを添加したものを用いる。
【００１０】この発明において、Ｂａを添加するのは機
械的強度を上げるためと過時効に強くするためである。
Ｂａを添加すると、鋳造時の固化に際し微細結晶構造の
形成が促され前記した効果が現れる。そのためには、Ｂ
ａの添加量は０．００１〜０．０２０重量％とする。Ｂ
ａの添加量が０．０２０以下でその効果が現れるが、
０．００１未満ではその効果はない。
械的強度を上げるためと過時効に強くするためである。
Ｂａを添加すると、鋳造時の固化に際し微細結晶構造の
形成が促され前記した効果が現れる。そのためには、Ｂ
ａの添加量は０．００１〜０．０２０重量％とする。Ｂ
ａの添加量が０．０２０以下でその効果が現れるが、
０．００１未満ではその効果はない。
【００１１】この発明でＴｌおよびＭｇの少なくとも一
種を添加するのは、これまでの鉛合金またはそれにＢａ
を添加した合金の機械的強度および耐食性を向上させる
ためである。この中でＴｌ，Ｍｇについては、その添加
量はいずれも０．０５重量％を上限とする。その理由
は、０．０５重量％を超えてもそれに見合った効果の向
上が期待できないためと、添加量を増すと鋳造性の低下
が生じるためである。さらに、Ｔｌについては、高価で
あるのでコストの関係でも上限を０．０５重量％とする
ことが好ましい。Ｔｌ，Ｍｇは、０．０００５重量％未
満ではこれらを添加したことによる効果が期待できな
い。また、ＴｌとＭｇを併用して添加する場合でも、そ
の添加量は合量で上記の範囲とする。Ｔｌは高価である
ので、上記範囲内で添加効果と経済性などを考慮してそ
の割合を決めることができる。
種を添加するのは、これまでの鉛合金またはそれにＢａ
を添加した合金の機械的強度および耐食性を向上させる
ためである。この中でＴｌ，Ｍｇについては、その添加
量はいずれも０．０５重量％を上限とする。その理由
は、０．０５重量％を超えてもそれに見合った効果の向
上が期待できないためと、添加量を増すと鋳造性の低下
が生じるためである。さらに、Ｔｌについては、高価で
あるのでコストの関係でも上限を０．０５重量％とする
ことが好ましい。Ｔｌ，Ｍｇは、０．０００５重量％未
満ではこれらを添加したことによる効果が期待できな
い。また、ＴｌとＭｇを併用して添加する場合でも、そ
の添加量は合量で上記の範囲とする。Ｔｌは高価である
ので、上記範囲内で添加効果と経済性などを考慮してそ
の割合を決めることができる。
【００１２】この発明の合金でＣａを添加するのは機械
的強度を向上させるためであるが、その添加量は０．０
４〜０．１０重量％とする。これが０．０４重量％未満
では効果が低く、０．１０重量％を超えると低い鋳造温
度で良好な鋳造品を得ることが難しくなる。また、そこ
で鋳造温度を高くすると酸化してＣａの損失量が多くな
る。
的強度を向上させるためであるが、その添加量は０．０
４〜０．１０重量％とする。これが０．０４重量％未満
では効果が低く、０．１０重量％を超えると低い鋳造温
度で良好な鋳造品を得ることが難しくなる。また、そこ
で鋳造温度を高くすると酸化してＣａの損失量が多くな
る。
【００１３】Ｓｎを添加するのは合金の湯流れ性や機械
的強度を向上させるためである。その添加量は０．０８
〜２．００重量％とする。これが０．８０重量％未満で
は効果が低く、また２．００重量％を超えた場合はＳｎ
量の増加とともに耐食性が劣り好ましくない。Ａｌの添
加は溶湯の酸化によるＣａの損失を防止するためと機械
的強度を向上させるためであるが、その添加量は０．０
４〜０．０６重量％とする。これが０．０４重量％未満
の場合はその効果が低く、また０．０６重量％を超えた
場合はドロスとして析出してしまう恐れがある。
的強度を向上させるためである。その添加量は０．０８
〜２．００重量％とする。これが０．８０重量％未満で
は効果が低く、また２．００重量％を超えた場合はＳｎ
量の増加とともに耐食性が劣り好ましくない。Ａｌの添
加は溶湯の酸化によるＣａの損失を防止するためと機械
的強度を向上させるためであるが、その添加量は０．０
４〜０．０６重量％とする。これが０．０４重量％未満
の場合はその効果が低く、また０．０６重量％を超えた
場合はドロスとして析出してしまう恐れがある。
【００１４】
【作用】この発明によれば、公知な鉛蓄電池用Ｐｂ−Ｃ
ａ−Ｓｎ−Ａｌ合金或いはこれにＢａを添加したものに
ＴｌおよびＭｇの少なくとも一種を添加することで、耐
食性の向上や機械的強度の向上ととともに長時間高温下
に曝されたときにも機械的強度の低下が避けられる鉛基
合金とすることができるものである。
ａ−Ｓｎ−Ａｌ合金或いはこれにＢａを添加したものに
ＴｌおよびＭｇの少なくとも一種を添加することで、耐
食性の向上や機械的強度の向上ととともに長時間高温下
に曝されたときにも機械的強度の低下が避けられる鉛基
合金とすることができるものである。
【００１５】
【実施例】表１に従来合金１，２およびこの発明の実施
例になる合金組成を示す。この従来合金１，２および本
発明の実施例合金を用いて、最大引張強度や伸びの機械
的特性、鋳造性、耐力（０．２％）、耐食性を測定し
て、蓄電池用合金としての適性を総合評価した。これに
使用した試料は、厚さ１．５mm、幅１５mmの鋳造材でこ
れを所望の大きさに切断して試験片とした。
例になる合金組成を示す。この従来合金１，２および本
発明の実施例合金を用いて、最大引張強度や伸びの機械
的特性、鋳造性、耐力（０．２％）、耐食性を測定し
て、蓄電池用合金としての適性を総合評価した。これに
使用した試料は、厚さ１．５mm、幅１５mmの鋳造材でこ
れを所望の大きさに切断して試験片とした。
【００１６】上記で作成した試験片を歪み速度１．７×
１０−３／秒で室温における引張試験を行ない、耐力
（０．２％）と伸びを測定した。また、鋳造性を評価す
るために、一定温度条件下で複雑な樹枝状の鋳型を使用
し、これに溶湯を流し完全に湯が回り込んだものを１０
０として評価した。この結果を表２に示した。実際の鉛
蓄電池基板の鋳造においては、鋳造指数が９３以上であ
れば鋳造性に問題はない。また、本発明が公知の鉛蓄電
池用Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ−Ａｌ合金の改良といった意味で
は、最大引張強度は４５ＭＰａ以上、伸びは５．０％以
下であることが好ましいと考えられる。なお、最大引張
強度の値は時効を１００℃で１時間かけたものである。
１０−３／秒で室温における引張試験を行ない、耐力
（０．２％）と伸びを測定した。また、鋳造性を評価す
るために、一定温度条件下で複雑な樹枝状の鋳型を使用
し、これに溶湯を流し完全に湯が回り込んだものを１０
０として評価した。この結果を表２に示した。実際の鉛
蓄電池基板の鋳造においては、鋳造指数が９３以上であ
れば鋳造性に問題はない。また、本発明が公知の鉛蓄電
池用Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ−Ａｌ合金の改良といった意味で
は、最大引張強度は４５ＭＰａ以上、伸びは５．０％以
下であることが好ましいと考えられる。なお、最大引張
強度の値は時効を１００℃で１時間かけたものである。
【００１７】耐食性は、比重１．２８０（２０℃）、温
度６０℃の稀硫酸中で７２０時間陽極酸化させた後に試
料の単位面積当たりの腐食減量を測定することにより評
価した。
度６０℃の稀硫酸中で７２０時間陽極酸化させた後に試
料の単位面積当たりの腐食減量を測定することにより評
価した。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】表２から明らかなように、本発明の実施例
になる鉛蓄電池用鉛基合金は、いずれも従来合金１，２
に比較して最大引張強度の向上および伸びの低下が確認
された。特に、Ｍｇを添加すると伸びの著しい低下がみ
られた。なお、本発明合金は従来合金１，２と比較して
鋳造指数が若干低下傾向にあるが、いずれも鋳造指数が
９３以上であるので鋳造上の問題はない。また、表２は
高温下で長時間放置した場合における機械的強度の変化
として、試料を１００℃で０．５時間および５０時間放
置したときの０．２％耐力の測定結果を示した。これに
よって従来合金１と本発明合金を比較すると、１００℃
で０．５時間の場合、本発明の実施例になる合金の方が
明らかに耐力の低下の少ないことが分かる。１００℃で
５０時間の場合でも、実施例６ないし１０で従来例２と
近い値を示すがそれは問題となる値ではない。それ以外
では本発明の実施例になる合金の方が耐力の低下の少な
いものとなっている。また、従来合金と本発明合金を対
比すると、従来合金２の方が初期段階では時効効果が現
れ難いが、ＴｌおよびＭｇを添加することにより耐力が
増加したので時効を促進する働きがあると考えられる。
になる鉛蓄電池用鉛基合金は、いずれも従来合金１，２
に比較して最大引張強度の向上および伸びの低下が確認
された。特に、Ｍｇを添加すると伸びの著しい低下がみ
られた。なお、本発明合金は従来合金１，２と比較して
鋳造指数が若干低下傾向にあるが、いずれも鋳造指数が
９３以上であるので鋳造上の問題はない。また、表２は
高温下で長時間放置した場合における機械的強度の変化
として、試料を１００℃で０．５時間および５０時間放
置したときの０．２％耐力の測定結果を示した。これに
よって従来合金１と本発明合金を比較すると、１００℃
で０．５時間の場合、本発明の実施例になる合金の方が
明らかに耐力の低下の少ないことが分かる。１００℃で
５０時間の場合でも、実施例６ないし１０で従来例２と
近い値を示すがそれは問題となる値ではない。それ以外
では本発明の実施例になる合金の方が耐力の低下の少な
いものとなっている。また、従来合金と本発明合金を対
比すると、従来合金２の方が初期段階では時効効果が現
れ難いが、ＴｌおよびＭｇを添加することにより耐力が
増加したので時効を促進する働きがあると考えられる。
【００２１】耐食性についても、Ｎｏ．７，Ｎｏ．９で
若干低下しているが問題の発生しない範囲であり、その
他は更によい結果を得ている。なお、表２の従来例１と
従来例２との対比、従来例１と本発明実施例との対比か
らも明らかなように、Ｂａの添加によって耐食性が大幅
に改善されることが分かる。
若干低下しているが問題の発生しない範囲であり、その
他は更によい結果を得ている。なお、表２の従来例１と
従来例２との対比、従来例１と本発明実施例との対比か
らも明らかなように、Ｂａの添加によって耐食性が大幅
に改善されることが分かる。
【００２２】
【発明の効果】以上のように、本発明は公知な鉛蓄電池
用Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ−Ａｌ合金にＢａを０．００１〜
０．０２０重量％配合したものに、さらにＴｌおよびＭ
ｇの少なくとも一種を０．０００５〜０．０５重量部添
加するものであるから、鋳造性は良好なレベルに維持さ
れたままで連続鋳造や重力鋳造に適しているとともに、
伸びの低下や最大引張強度の向上、また高温長時間にお
ける０．２％耐力の低下を少なく抑えることが可能とな
ったものである。さらに、時効初期段階での耐力の向
上、腐食減量の低減などにより、従来の鉛基合金を基板
に用いた鉛蓄電池と比較して一層寿命向上が期待できる
とともに、時効初期から高い機械的強度を示すことから
時効期間を短縮させて生産効率を上げることができる。
用Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ−Ａｌ合金にＢａを０．００１〜
０．０２０重量％配合したものに、さらにＴｌおよびＭ
ｇの少なくとも一種を０．０００５〜０．０５重量部添
加するものであるから、鋳造性は良好なレベルに維持さ
れたままで連続鋳造や重力鋳造に適しているとともに、
伸びの低下や最大引張強度の向上、また高温長時間にお
ける０．２％耐力の低下を少なく抑えることが可能とな
ったものである。さらに、時効初期段階での耐力の向
上、腐食減量の低減などにより、従来の鉛基合金を基板
に用いた鉛蓄電池と比較して一層寿命向上が期待できる
とともに、時効初期から高い機械的強度を示すことから
時効期間を短縮させて生産効率を上げることができる。
【００２３】これらの結果、この発明の合金をメンテナ
ンスフリー用鉛蓄電池の極板基板に適用すれば、基板の
腐食量を著しく抑制し長寿命の鉛蓄電池を得ることや生
産効率を向上させることができる。
ンスフリー用鉛蓄電池の極板基板に適用すれば、基板の
腐食量を著しく抑制し長寿命の鉛蓄電池を得ることや生
産効率を向上させることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古川 淳 福島県いわき市常磐下船尾町杭出作23−６ 古河電池株式会社いわき事業所内 (72)発明者 森 豊 東京都中央区日本橋本町１丁目６番１号 東邦亜鉛株式会社内 (72)発明者 平城 智博 群馬県安中市中宿1443番地 東邦亜鉛株式 会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 5H017 AA01 EE01 EE02 EE03 EE05 HH01
Claims (1)
- 【請求項１】 カルシウムが０．０４〜０．１０重量
％、スズが０．８０〜２．００重量％、アルミニウムが
０．０１〜０．０３重量％、バリウムが０．００１〜
０．０２０重量％、タリウムおよびマグネシウムの少な
くと一種が０．０００５〜０．０５重量％で、残部が鉛
よりなる鉛蓄電池用鉛基合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001133215A JP2002329498A (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 鉛蓄電池用鉛基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001133215A JP2002329498A (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 鉛蓄電池用鉛基合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002329498A true JP2002329498A (ja) | 2002-11-15 |
Family
ID=18981111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001133215A Pending JP2002329498A (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 鉛蓄電池用鉛基合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002329498A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003088385A1 (en) * | 2002-04-18 | 2003-10-23 | The Furukawa Battery Co., Ltd. | Lead-based alloy for lead storage battery, plate for lead storage battery and lead storage battery |
| WO2015037172A1 (ja) * | 2013-09-13 | 2015-03-19 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 鉛蓄電池 |
-
2001
- 2001-04-27 JP JP2001133215A patent/JP2002329498A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003088385A1 (en) * | 2002-04-18 | 2003-10-23 | The Furukawa Battery Co., Ltd. | Lead-based alloy for lead storage battery, plate for lead storage battery and lead storage battery |
| US7862931B2 (en) | 2002-04-18 | 2011-01-04 | The Furukawa Battery Co., Ltd. | Lead-based alloy for lead-acid battery, substrate for lead-acid battery and lead-acid battery |
| WO2015037172A1 (ja) * | 2013-09-13 | 2015-03-19 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 鉛蓄電池 |
| JP6006429B2 (ja) * | 2013-09-13 | 2016-10-12 | パナソニック株式会社 | 鉛蓄電池 |
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