JP2003221633A - 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−Ｓ
ｎ−Ａｌ合金にセリウムまたはセリウムとバリウムを添
加することによって改良し、鋳造性を損なうことなく、
耐食性および機械的強度の優れた鉛基合金を得ようとす
るものである。 【解決手段】この発明は、カルシウムが０．０４〜０．
１０重量％、スズが０．８０〜２．００重量％、アルミ
ニウムが０．０１〜０．０３重量％、セリウムまたはセ
リウムとバリウムの合計が０．００１〜０．０５重量％
で、残部が鉛よりなる鉛蓄電池用鉛基合金である。
ｎ−Ａｌ合金にセリウムまたはセリウムとバリウムを添
加することによって改良し、鋳造性を損なうことなく、
耐食性および機械的強度の優れた鉛基合金を得ようとす
るものである。 【解決手段】この発明は、カルシウムが０．０４〜０．
１０重量％、スズが０．８０〜２．００重量％、アルミ
ニウムが０．０１〜０．０３重量％、セリウムまたはセ
リウムとバリウムの合計が０．００１〜０．０５重量％
で、残部が鉛よりなる鉛蓄電池用鉛基合金である。
Description
【発明の詳細な説明】
【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、特に合金の結晶粒を微細化してその耐食性と
機械的強度を向上した鉛蓄電池用鉛基合金に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、公知の鉛蓄電池用Ｐｂ合金は、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】しかしながら、この合金を鉛蓄電池の極板
用基板に適用した場合は、上記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、全く逆の作用をもたらすものであ
る。 【０００４】従って、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％で残部が鉛である鉛蓄電池用基板合金が
提案されている。 【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ている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】この発明は、このよう
な期待に応えるため、公知の鉛蓄電池用Ｐｂ−Ｃａ−Ｓ
ｎ−Ａｌ合金にセリウムまたはセリウムとバリウムを添
加することによって改良し、鋳造性を損なうことなく、
耐食性および機械的強度の優れた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％、
セリウムまたはセリウムとバリウムの合計が０．００１
〜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、公知な鉛基合金に対
してセリウムまたはセリウムとバリウムを添加するもの
であり、これによりセリウムまたはセリウムとバリウム
を添加しない場合と比較して鋳造性を損なうこと無く、
耐食性および機械的強度が向上するものである。 【０００９】この発明の鉛蓄電池用鉛基合金は、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％、セリウムまたはセリウムとバリウムの合計が０．
００１〜０．０５重量％で、残部が鉛よりなる鉛蓄電池
用鉛基合金である。 【００１０】セリウムまたはセリウムとバリウムの合計
の含有量を０．００１〜０．０５重量％に限定したの
は、これが０．００１重量％未満では上記の耐食性およ
び機械的強度向上の効果が薄く、また０．０５重量％を
超えても上記効果の著しい向上が見られないのと、鋳造
性の低下が生じるためである。セリウムとバリウムを組
み合わせて含有すると、鋳造直後の時効機能を著しく向
上させて機械的強度が早期に現れること、またその強度
が高いこと、さらにはその強度が長期間保たれるなどの
効果がある。 【００１１】この発明において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、その配合量を０．０
４〜０．１０重量％に限定した理由は０．０４重量％未
満の場合にはその効果が薄く、また０．１０重量％を超
えても低い鋳造温度で良好な鋳造品を得ることが難し
く、逆に鋳造温度を高くすると酸化してＣａの損失量が
多くなるためである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が、その配合量
を０．８０〜２．００重量％に限定した理由は、０．８
０重量％未満の場合にはその効果が薄く、２．００重量
％を超えた場合にはＳｎ量の増加とともに耐食性が劣り
好ましくない。 【００１２】Ａｌを添加する理由は、溶湯の酸化による
Ｃａの損失を防止しするためであるが、その配合量を
０．０１〜０．０３重量％に限定した理由は、０．０１
重量％未満の場合にはその効果が薄く、０．０３重量％
を超えた場合には上記の効果が顕著にあらわれないため
である。 【００１３】この発明における鉛基合金は、上記の配合
としたことによって結晶粒を微細化させ耐食性や機械的
強度の向上し、鋳造性をほとんど損なわないため重力鋳
造や連続鋳造に適している。 【００１４】そして、本発明の鉛基合金を正極基板とし
て用いた鉛蓄電池では、正極基板の耐食性や機械的強度
が向上するために、サイクル特性の優れた鉛蓄電池とす
ることが可能となる。 【００１５】 【実施例】以下にこの発明の実施例を示す。表１に示す
組成になる本発明合金（No.2〜No.5）を示す。 【００１６】 【表１】 【００１７】表１に示す本発明の合金を使用して、耐食
性、耐力（０．２％）や伸びといった機械的強度を測定
して、その鉛蓄電池用基板合金としての適性を評価し
た。耐食性や機械的強度を評価するのに使用した試料は
厚さ１．５ｍｍ、幅１５ｍｍの鋳造材である。この鋳造
材を所望の大きさに切断して種々の特性評価の試験片と
した。サンプルを製造する際、本発明合金は従来合金と
比べ何ら問題は生じなかった。 【００１８】作成した試験片を歪み速度１．７×１０
−３／秒で室温において引張試験を行ない、耐力（０．
２％）と伸びを測定した。公知の鉛蓄電池用Ｐｂ−Ｃａ
−Ｓｎ−Ａｌ合金の改良という意味で０．２％耐力は４
０ＭＰａ以上、伸びは１０％以下であることが望ましい
と考えた。なお、最大引張り強度の値は時効を１００℃
で１時間実施したものである。この結果を表２に示し
た。 【００１９】なお、表２には従来の合金(No.1)、比較例
の合金(No.6)を合わせて示した。 【００２０】 【表２】 【００２１】表２から明らかなように、本発明鉛蓄電池
用鉛基合金によれば従来の公知の鉛蓄電池用Ｐｂ−Ｃａ
−Ｓｎ−Ａｌ合金に、Ｃｅ又はＣｅとＢａを本発明で規
定した範囲で添加することにより、従来の鉛基合金に比
して最大引張強度の向上及び伸びの低下がみられた。し
かし、本発明で規定した範囲を超えてＣｅを添加した比
較例の場合は強度が低下し、また伸びも少なくなって脆
い性質となることが認められる。 【００２２】また、高温下で長時間放置した場合の機械
的強度については、１００℃で１時間と１００℃で１０
０時間放置した場合の０．２％耐力の測定結果が示され
ている。この場合は、従来合金に対して本発明合金には
耐力低下のすくないことを期待した。表２に示すよう
に、本発明合金は従来合金と比較して明らかに耐力の低
下が少ない。しかし、Ｃｅを本発明で規定した範囲を超
えて多くすると過時効に弱くなることが分かる。 【００２３】耐食性は、比重１．２８０（２０℃）、温
度６０℃の希硫酸中で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。表２から明らかなように、本発明合金では従来
合金と比べ耐食性が同レベルか或いは少し優れている。
この試験ではＣｅを添加した本発明合金は著しい粒界腐
食は見られなかった。これはＣｅの標準電極電位は約−
２．３Ｖと卑であり、希硫酸中では溶解することからＰ
ｂに固溶されたＣｅは徐々に溶け出すこと、およびＣｅ
添加により結晶粒が微細化されることが試験片表面に形
成される腐食層の形成や性質に影響を与えると推測され
る。 【００２４】以上のように、公知の鉛蓄電池用Ｐｂ−Ｃ
ａ−Ａｌ合金にＣｅを規定量添加しても、鋳造性は問題
の無いレベルに維持されるているので連続鋳造や重力鋳
造に適している。また、伸びの低下や最大引張強度の向
上、過時効における０．２％耐力の低下が少ないこと、
さらには腐食減量が低いレベルで抑えられていることか
ら、従来の鉛基合金を基板に用いた鉛蓄電池に比べ格子
の腐食の低下、変形の低下および粒界腐食による格子破
断の危険の少ないなどによって、電池の使用において長
期間格子と活物質の密着が保たれ、高温化での更なる寿
命向上が期待できる。 【００２５】 【発明の効果】以上詳述したように、本発明の鉛蓄電池
用鉛基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
蓄電池を得るなど工業上有益である。
金に関し、特に合金の結晶粒を微細化してその耐食性と
機械的強度を向上した鉛蓄電池用鉛基合金に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、公知の鉛蓄電池用Ｐｂ合金は、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】しかしながら、この合金を鉛蓄電池の極板
用基板に適用した場合は、上記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、全く逆の作用をもたらすものであ
る。 【０００４】従って、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％で残部が鉛である鉛蓄電池用基板合金が
提案されている。 【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ている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】この発明は、このよう
な期待に応えるため、公知の鉛蓄電池用Ｐｂ−Ｃａ−Ｓ
ｎ−Ａｌ合金にセリウムまたはセリウムとバリウムを添
加することによって改良し、鋳造性を損なうことなく、
耐食性および機械的強度の優れた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％、
セリウムまたはセリウムとバリウムの合計が０．００１
〜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、公知な鉛基合金に対
してセリウムまたはセリウムとバリウムを添加するもの
であり、これによりセリウムまたはセリウムとバリウム
を添加しない場合と比較して鋳造性を損なうこと無く、
耐食性および機械的強度が向上するものである。 【０００９】この発明の鉛蓄電池用鉛基合金は、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％、セリウムまたはセリウムとバリウムの合計が０．
００１〜０．０５重量％で、残部が鉛よりなる鉛蓄電池
用鉛基合金である。 【００１０】セリウムまたはセリウムとバリウムの合計
の含有量を０．００１〜０．０５重量％に限定したの
は、これが０．００１重量％未満では上記の耐食性およ
び機械的強度向上の効果が薄く、また０．０５重量％を
超えても上記効果の著しい向上が見られないのと、鋳造
性の低下が生じるためである。セリウムとバリウムを組
み合わせて含有すると、鋳造直後の時効機能を著しく向
上させて機械的強度が早期に現れること、またその強度
が高いこと、さらにはその強度が長期間保たれるなどの
効果がある。 【００１１】この発明において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、その配合量を０．０
４〜０．１０重量％に限定した理由は０．０４重量％未
満の場合にはその効果が薄く、また０．１０重量％を超
えても低い鋳造温度で良好な鋳造品を得ることが難し
く、逆に鋳造温度を高くすると酸化してＣａの損失量が
多くなるためである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が、その配合量
を０．８０〜２．００重量％に限定した理由は、０．８
０重量％未満の場合にはその効果が薄く、２．００重量
％を超えた場合にはＳｎ量の増加とともに耐食性が劣り
好ましくない。 【００１２】Ａｌを添加する理由は、溶湯の酸化による
Ｃａの損失を防止しするためであるが、その配合量を
０．０１〜０．０３重量％に限定した理由は、０．０１
重量％未満の場合にはその効果が薄く、０．０３重量％
を超えた場合には上記の効果が顕著にあらわれないため
である。 【００１３】この発明における鉛基合金は、上記の配合
としたことによって結晶粒を微細化させ耐食性や機械的
強度の向上し、鋳造性をほとんど損なわないため重力鋳
造や連続鋳造に適している。 【００１４】そして、本発明の鉛基合金を正極基板とし
て用いた鉛蓄電池では、正極基板の耐食性や機械的強度
が向上するために、サイクル特性の優れた鉛蓄電池とす
ることが可能となる。 【００１５】 【実施例】以下にこの発明の実施例を示す。表１に示す
組成になる本発明合金（No.2〜No.5）を示す。 【００１６】 【表１】 【００１７】表１に示す本発明の合金を使用して、耐食
性、耐力（０．２％）や伸びといった機械的強度を測定
して、その鉛蓄電池用基板合金としての適性を評価し
た。耐食性や機械的強度を評価するのに使用した試料は
厚さ１．５ｍｍ、幅１５ｍｍの鋳造材である。この鋳造
材を所望の大きさに切断して種々の特性評価の試験片と
した。サンプルを製造する際、本発明合金は従来合金と
比べ何ら問題は生じなかった。 【００１８】作成した試験片を歪み速度１．７×１０
−３／秒で室温において引張試験を行ない、耐力（０．
２％）と伸びを測定した。公知の鉛蓄電池用Ｐｂ−Ｃａ
−Ｓｎ−Ａｌ合金の改良という意味で０．２％耐力は４
０ＭＰａ以上、伸びは１０％以下であることが望ましい
と考えた。なお、最大引張り強度の値は時効を１００℃
で１時間実施したものである。この結果を表２に示し
た。 【００１９】なお、表２には従来の合金(No.1)、比較例
の合金(No.6)を合わせて示した。 【００２０】 【表２】 【００２１】表２から明らかなように、本発明鉛蓄電池
用鉛基合金によれば従来の公知の鉛蓄電池用Ｐｂ−Ｃａ
−Ｓｎ−Ａｌ合金に、Ｃｅ又はＣｅとＢａを本発明で規
定した範囲で添加することにより、従来の鉛基合金に比
して最大引張強度の向上及び伸びの低下がみられた。し
かし、本発明で規定した範囲を超えてＣｅを添加した比
較例の場合は強度が低下し、また伸びも少なくなって脆
い性質となることが認められる。 【００２２】また、高温下で長時間放置した場合の機械
的強度については、１００℃で１時間と１００℃で１０
０時間放置した場合の０．２％耐力の測定結果が示され
ている。この場合は、従来合金に対して本発明合金には
耐力低下のすくないことを期待した。表２に示すよう
に、本発明合金は従来合金と比較して明らかに耐力の低
下が少ない。しかし、Ｃｅを本発明で規定した範囲を超
えて多くすると過時効に弱くなることが分かる。 【００２３】耐食性は、比重１．２８０（２０℃）、温
度６０℃の希硫酸中で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。表２から明らかなように、本発明合金では従来
合金と比べ耐食性が同レベルか或いは少し優れている。
この試験ではＣｅを添加した本発明合金は著しい粒界腐
食は見られなかった。これはＣｅの標準電極電位は約−
２．３Ｖと卑であり、希硫酸中では溶解することからＰ
ｂに固溶されたＣｅは徐々に溶け出すこと、およびＣｅ
添加により結晶粒が微細化されることが試験片表面に形
成される腐食層の形成や性質に影響を与えると推測され
る。 【００２４】以上のように、公知の鉛蓄電池用Ｐｂ−Ｃ
ａ−Ａｌ合金にＣｅを規定量添加しても、鋳造性は問題
の無いレベルに維持されるているので連続鋳造や重力鋳
造に適している。また、伸びの低下や最大引張強度の向
上、過時効における０．２％耐力の低下が少ないこと、
さらには腐食減量が低いレベルで抑えられていることか
ら、従来の鉛基合金を基板に用いた鉛蓄電池に比べ格子
の腐食の低下、変形の低下および粒界腐食による格子破
断の危険の少ないなどによって、電池の使用において長
期間格子と活物質の密着が保たれ、高温化での更なる寿
命向上が期待できる。 【００２５】 【発明の効果】以上詳述したように、本発明の鉛蓄電池
用鉛基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
蓄電池を得るなど工業上有益である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【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％、セリウムまたはセリウムと
バリウムの合計が０．００１〜０．０５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 |
|---|---|---|---|
| JP2002020381A JP2003221633A (ja) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | 鉛蓄電池用鉛基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002020381A JP2003221633A (ja) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | 鉛蓄電池用鉛基合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003221633A true JP2003221633A (ja) | 2003-08-08 |
Family
ID=27743888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002020381A Pending JP2003221633A (ja) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | 鉛蓄電池用鉛基合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003221633A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005093305A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Furukawa Battery Co Ltd:The | 鉛蓄電池用電極基板 |
| CN103219523A (zh) * | 2013-04-03 | 2013-07-24 | 江苏海德森能源有限公司 | 一种铅酸蓄电池负极极板及其制备方法 |
| EP3896180A1 (de) * | 2020-04-16 | 2021-10-20 | HOPPECKE Batterien GmbH & Co. KG. | Bleilegierung, elektrode und akkumulator |
-
2002
- 2002-01-29 JP JP2002020381A patent/JP2003221633A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005093305A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Furukawa Battery Co Ltd:The | 鉛蓄電池用電極基板 |
| CN103219523A (zh) * | 2013-04-03 | 2013-07-24 | 江苏海德森能源有限公司 | 一种铅酸蓄电池负极极板及其制备方法 |
| CN103219523B (zh) * | 2013-04-03 | 2015-07-01 | 江苏海德森能源有限公司 | 一种铅酸蓄电池负极极板及其制备方法 |
| EP3896180A1 (de) * | 2020-04-16 | 2021-10-20 | HOPPECKE Batterien GmbH & Co. KG. | Bleilegierung, elektrode und akkumulator |
| EP4089190A1 (de) * | 2020-04-16 | 2022-11-16 | HOPPECKE Batterien GmbH & Co. KG. | Bleilegierung, elektrode und akkumulator |
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