JP2639751B2 - 蓄電池用鉛基合金 - Google Patents
蓄電池用鉛基合金Info
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- JP2639751B2 JP2639751B2 JP3007631A JP763191A JP2639751B2 JP 2639751 B2 JP2639751 B2 JP 2639751B2 JP 3007631 A JP3007631 A JP 3007631A JP 763191 A JP763191 A JP 763191A JP 2639751 B2 JP2639751 B2 JP 2639751B2
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- lead
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- alloy
- based alloy
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蓄電池用鉛基合金の改
良に関するものであり、特に合金溶湯に圧力を加えて該
溶湯を鋳型内に強制的に圧入せしめて蓄電池の極板用基
板を形成するための加圧式製造法（ダイキャスト式鋳
造、回転ドラム式連続鋳造）に好適な性能を有する鉛基
合金を提供せんとするものである。
良に関するものであり、特に合金溶湯に圧力を加えて該
溶湯を鋳型内に強制的に圧入せしめて蓄電池の極板用基
板を形成するための加圧式製造法（ダイキャスト式鋳
造、回転ドラム式連続鋳造）に好適な性能を有する鉛基
合金を提供せんとするものである。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の鉛基合金としては主として
機械的強度を重点としているためＳｂを４．５〜８．０
質量％の如く多量に配合した鉛基合金が知られている。
機械的強度を重点としているためＳｂを４．５〜８．０
質量％の如く多量に配合した鉛基合金が知られている。
【０００３】然しながら、この合金を蓄電池の極板用基
板に適用した場合、上記Ｓｂが原因となって電池の自己
放電を促進し、容量を低下せしめ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カッシング現象を起こ
して水の補給を必要とするものであった。この水を補給
するということは現在蓄電池の主流をなす補水を不要と
するメンテナンスフリー電池の極板用基板に対し全く逆
作用をもたらすものであった。
板に適用した場合、上記Ｓｂが原因となって電池の自己
放電を促進し、容量を低下せしめ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カッシング現象を起こ
して水の補給を必要とするものであった。この水を補給
するということは現在蓄電池の主流をなす補水を不要と
するメンテナンスフリー電池の極板用基板に対し全く逆
作用をもたらすものであった。
【０００４】従ってＳｂを全く含有しない鉛基合金とし
て、例えば特開平１ー１５９３４０号公報においてＣａ
０．０１〜０．５質量％、Ｓｎ０．０５〜５．０質量
％、Ａｌ０．００５〜０．１５質量％、残部Ｐｂからな
る蓄電池用鉛合金が提案されている。
て、例えば特開平１ー１５９３４０号公報においてＣａ
０．０１〜０．５質量％、Ｓｎ０．０５〜５．０質量
％、Ａｌ０．００５〜０．１５質量％、残部Ｐｂからな
る蓄電池用鉛合金が提案されている。
【０００５】然しながら、この合金により基板をうるに
おいて回転する金型内に該合金の溶湯を強制的に注入し
て基板を連続的に成形し、えられた基板の凝固結晶組織
を顕微鏡にて試験した結果、凝固組織内に直径ほぼ０．
５mm以下の球状に近い微細なボイドが多数含有すること
が観察された。しかもこのボイドは上記範囲の合金組成
ではその１部分のみではなく全体に亘り発生しているこ
とが確認された。
おいて回転する金型内に該合金の溶湯を強制的に注入し
て基板を連続的に成形し、えられた基板の凝固結晶組織
を顕微鏡にて試験した結果、凝固組織内に直径ほぼ０．
５mm以下の球状に近い微細なボイドが多数含有すること
が観察された。しかもこのボイドは上記範囲の合金組成
ではその１部分のみではなく全体に亘り発生しているこ
とが確認された。
【０００６】このようなボイドの量を定量的に把握する
方法の一つとして、ボイドを含む合金試料の全ガス分析
を行った結果、ボイドを含有する合金試料の全ガス量は
ボイドが全く認められない合金試料の全ガス量に比して
約２倍〜３倍であった。
方法の一つとして、ボイドを含む合金試料の全ガス分析
を行った結果、ボイドを含有する合金試料の全ガス量は
ボイドが全く認められない合金試料の全ガス量に比して
約２倍〜３倍であった。
【０００７】なお全ガス量の測定方法を示すと、試料を
溶融することにより該試料中に含まれているガスを放出
させ、そのガス量を測定する高温真空法により測定し
た。この方法は試料の加熱前の排管系の真空度と加熱後
の排管系内の真空度との差から試料中に含まれているガ
ス量を算出するものである。
溶融することにより該試料中に含まれているガスを放出
させ、そのガス量を測定する高温真空法により測定し
た。この方法は試料の加熱前の排管系の真空度と加熱後
の排管系内の真空度との差から試料中に含まれているガ
ス量を算出するものである。
【０００８】而して鉛基合金を前記の如く加圧方式にて
鋳造した場合、該合金内にボイドやキャビティが生成さ
れ易い状態となる。その理由は該合金の溶湯を鋳型内に
注入時において該溶湯に著しい乱流がおこり、凝固組織
はデンドライト主軸及び側枝が短く且つ形態の破壊した
結晶粒の微細なデンドライト状組織となる。更に溶湯の
乱流によって空気の巻き込みやガスの乱入がおこりこれ
によってボイドやキャビティが形成される。
鋳造した場合、該合金内にボイドやキャビティが生成さ
れ易い状態となる。その理由は該合金の溶湯を鋳型内に
注入時において該溶湯に著しい乱流がおこり、凝固組織
はデンドライト主軸及び側枝が短く且つ形態の破壊した
結晶粒の微細なデンドライト状組織となる。更に溶湯の
乱流によって空気の巻き込みやガスの乱入がおこりこれ
によってボイドやキャビティが形成される。
【０００９】これらのボイドやキャビティは全ガス量比
が１．９０未満であればデンドライト結晶間に空気が形
成するようにほぼ均一に分布するが全ガス量比が１．９
０以上になるとその形状において球状のボイドが点在し
てデンドライト状結晶を分断するようになり、不均質な
凝固組織を呈する。
が１．９０未満であればデンドライト結晶間に空気が形
成するようにほぼ均一に分布するが全ガス量比が１．９
０以上になるとその形状において球状のボイドが点在し
てデンドライト状結晶を分断するようになり、不均質な
凝固組織を呈する。
【００１０】又このような凝固組織は合金のクリープ特
性や耐食性の低下をもたらすものであった。
性や耐食性の低下をもたらすものであった。
【００１１】即ち全ガス量比とクリープ強度比との関係
を示すと図１の如く表わされる。又クリープ強度比とは
次式の如く定義されるものである。
を示すと図１の如く表わされる。又クリープ強度比とは
次式の如く定義されるものである。
【００１２】クリープ強度比＝Ｃ（Ｇ＞１）／Ｃ（Ｇ＝
０） ただし Ｃ（Ｇ＝１）は全ガス量比、Ｇ＝１の材料のクリープ強
度 Ｃ（Ｇ＞１）は全ガス量比、Ｇ＞１の材料のクリープ強
度 図１から明らかな如く全ガス量比が１．９０未満の場合
には、クリープ強度比はほぼ１となる。即ち全ガス量比
Ｇが１＜Ｇ＜１．９の材料のクリープ強度とＧ＝１の材
料のクリープ強度とはほぼ等しいか、Ｇが１．９を超え
るとクリープ強度比は１より大きくなる。即ちＧ（全ガ
ス量比）が１．９を超えた材料のクリープ強度はＧ＝１
の材料のクリープ強度より小さくなることを示してい
る。このクリープ強度が小さいということは材料の伸
び、変形量が大きいことを意味することから蓄電池の鉛
基合金において材料の伸び変形はできうる限り小さいこ
とが必要であり、従って全ガス量比として１．９０未満
のものが要望されているものであった。
０） ただし Ｃ（Ｇ＝１）は全ガス量比、Ｇ＝１の材料のクリープ強
度 Ｃ（Ｇ＞１）は全ガス量比、Ｇ＞１の材料のクリープ強
度 図１から明らかな如く全ガス量比が１．９０未満の場合
には、クリープ強度比はほぼ１となる。即ち全ガス量比
Ｇが１＜Ｇ＜１．９の材料のクリープ強度とＧ＝１の材
料のクリープ強度とはほぼ等しいか、Ｇが１．９を超え
るとクリープ強度比は１より大きくなる。即ちＧ（全ガ
ス量比）が１．９を超えた材料のクリープ強度はＧ＝１
の材料のクリープ強度より小さくなることを示してい
る。このクリープ強度が小さいということは材料の伸
び、変形量が大きいことを意味することから蓄電池の鉛
基合金において材料の伸び変形はできうる限り小さいこ
とが必要であり、従って全ガス量比として１．９０未満
のものが要望されているものであった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる現状に
鑑み鋭意研究を行った結果、圧力方式にて基板を鋳造す
るも該基板内にボイドを生成することなく機械的強度に
優れた蓄電池用鉛基合金を開発したものである。
鑑み鋭意研究を行った結果、圧力方式にて基板を鋳造す
るも該基板内にボイドを生成することなく機械的強度に
優れた蓄電池用鉛基合金を開発したものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明はＣａ０．０１〜
０．５０質量％、Ｓｎ０．０５〜５．０質量％、Ａｌ
０．００１〜０．２０質量％、Ｂｉ０．００１〜１．０
質量％、残部Ｐｂよりなる蓄電池用鉛基合金である。
０．５０質量％、Ｓｎ０．０５〜５．０質量％、Ａｌ
０．００１〜０．２０質量％、Ｂｉ０．００１〜１．０
質量％、残部Ｐｂよりなる蓄電池用鉛基合金である。
【００１５】本発明は前記の公知な鉛基合金に対してＢ
ｉを添加するものであり、Ｂｉを添加することによりＢ
ｉ無添加の場合に比してデンドライト結晶成長が早くな
り、その結果湯流れ性が低下しキャビティ量が増加する
が、Ｂｉの添加量が増大するに伴って全ガス量比の値が
小さくなりクリープ特性も向上する。
ｉを添加するものであり、Ｂｉを添加することによりＢ
ｉ無添加の場合に比してデンドライト結晶成長が早くな
り、その結果湯流れ性が低下しキャビティ量が増加する
が、Ｂｉの添加量が増大するに伴って全ガス量比の値が
小さくなりクリープ特性も向上する。
【００１６】而してＢｉの配合量を０．００１〜１．０
質量％に限定した理由は０．００１質量％の未満の場合
には上記の効果が極めて薄く、又１．０質量％を超えて
も全ガス量比の効果において顕著に向上しないためであ
る。
質量％に限定した理由は０．００１質量％の未満の場合
には上記の効果が極めて薄く、又１．０質量％を超えて
も全ガス量比の効果において顕著に向上しないためであ
る。
【００１７】本発明においてＣａを添加することにより
機械的強度を向上せしめるものであるか、その配合量を
０．０１〜０．５０質量％に限定した理由は０．０１質
量％未満の場合には、その効果が薄く又０．５０質量％
を超えたとしても低い鋳造温度において良好な鋳造品を
うることが出来ず、他方鋳造温度を高くすると酸化して
Ｃａの損失量が大きくなるためである。
機械的強度を向上せしめるものであるか、その配合量を
０．０１〜０．５０質量％に限定した理由は０．０１質
量％未満の場合には、その効果が薄く又０．５０質量％
を超えたとしても低い鋳造温度において良好な鋳造品を
うることが出来ず、他方鋳造温度を高くすると酸化して
Ｃａの損失量が大きくなるためである。
【００１８】又Ｓｎを添加することにより合金の湯流れ
性並びに機械的強度を改善し更にボイドの発生を抑制す
るものであり、その配合量を０．０５〜５．０質量％に
限定した理由は０．０５質量未満の場合には、その効果
が薄く又５．０質量％を超えた場合にはボイド発生の抑
制効果の向上はほとんど認められず、しかもＳｎ量の増
加により耐食性が劣り好ましくない。
性並びに機械的強度を改善し更にボイドの発生を抑制す
るものであり、その配合量を０．０５〜５．０質量％に
限定した理由は０．０５質量未満の場合には、その効果
が薄く又５．０質量％を超えた場合にはボイド発生の抑
制効果の向上はほとんど認められず、しかもＳｎ量の増
加により耐食性が劣り好ましくない。
【００１９】又Ａｌの添加することにより、溶湯の酸化
によるＣａの損失を防止し、引張り強さの歪速度依存性
を小さくしクリープ特性を向上せしめるものでありその
配合量を０．０１〜０．５０質量％に限定した理由は、
０．０１質量％未満の場合にはその効果が薄く又０．５
０質量％を超えた場合には上記の歪速度依存性を小さく
する効果が顕著に表われないためである。
によるＣａの損失を防止し、引張り強さの歪速度依存性
を小さくしクリープ特性を向上せしめるものでありその
配合量を０．０１〜０．５０質量％に限定した理由は、
０．０１質量％未満の場合にはその効果が薄く又０．５
０質量％を超えた場合には上記の歪速度依存性を小さく
する効果が顕著に表われないためである。
【００２０】
【実施例】鉛溶湯中にＣａ，Ｓｎ，Ａｌ及びＢｉを夫々
添加して表１に示す組織による本発明鉛合金を得た。こ
れらの合金の溶湯を鋳型内に圧入して夫々蓄電池用極基
板を作製し、その凝固組織中における全ガス量比を測定
して該基板としての良否を判定した。
添加して表１に示す組織による本発明鉛合金を得た。こ
れらの合金の溶湯を鋳型内に圧入して夫々蓄電池用極基
板を作製し、その凝固組織中における全ガス量比を測定
して該基板としての良否を判定した。
【００２１】なお表１中にボイドをまったく含有するこ
とのない鉛基合金（標準合金）による冷間圧延板を作製
し本発明鉛基合金と比較した。
とのない鉛基合金（標準合金）による冷間圧延板を作製
し本発明鉛基合金と比較した。
【００２２】
【表１】
【００２３】表１から明らかな如く本発明蓄電池用鉛基
合金によればＢｉの含有量を規定して添加することによ
り比較例鉛基合金に比して著しく全ガス量比を少なくな
り、その値を１．９０未満にすることが出来た。これに
よりクリープ特性及び耐食性を改善することを確認し
た。
合金によればＢｉの含有量を規定して添加することによ
り比較例鉛基合金に比して著しく全ガス量比を少なくな
り、その値を１．９０未満にすることが出来た。これに
よりクリープ特性及び耐食性を改善することを確認し
た。
【００２４】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明蓄電池用鉛基合
金によればメンテナンスフリー用蓄電池の極板基板に適
用するもボイド並びにキャビティの発生を著しく抑制し
長寿命性の蓄電池をうる等工業上有用なものである。
金によればメンテナンスフリー用蓄電池の極板基板に適
用するもボイド並びにキャビティの発生を著しく抑制し
長寿命性の蓄電池をうる等工業上有用なものである。
【図１】クリープ強度比と全ガス量比との関係図。
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｃａ０．０１〜０．５０質量％、Ｓｎ
０．０５〜５．０質量％、Ａｌ０．００１〜０．２０質
量％、Ｂｉ０．００１〜１．０質量％、残部Ｐｂよりな
る蓄電池用鉛基合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3007631A JP2639751B2 (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 蓄電池用鉛基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3007631A JP2639751B2 (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 蓄電池用鉛基合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04358034A JPH04358034A (ja) | 1992-12-11 |
| JP2639751B2 true JP2639751B2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=11671180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3007631A Expired - Fee Related JP2639751B2 (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 蓄電池用鉛基合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2639751B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2745009B1 (fr) * | 1996-02-16 | 1998-05-07 | Metaleurop Sa | Alliages plomb-calcium, notamment pour grilles d'accumulteurs |
-
1991
- 1991-01-25 JP JP3007631A patent/JP2639751B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04358034A (ja) | 1992-12-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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