JP2639751C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【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。 【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。 【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ガ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１−１５９３４０
号公報においてＣａ０．０１〜０．５質量％、Ｓｎ０．０５〜５．０質量％、Ａ
ｌ ０．００５〜０．１５質量％、残部Ｐｂからなる蓄電池用鉛基合金が提案されて
いる。 【０００５】 然しながら、この合金により基板を得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形成し、得られた基板の凝固結晶組織を顕
微鏡にて調査した結果、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なった結果、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湿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
キャビテイ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流がおこりこれによってボイドやキャ
ビテイが形成される。 【０００９】 これらのボイドやキャビテイは全ガス量比が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１．９０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。 【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。 【００１２】 クリープ強度比＝Ｃ（Ｇ＞１）／Ｃ（Ｇ＝１） 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が、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を越えた材料のクリー
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なった結果、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。 【００１５】 【作用】 本発明は前記の公知な鉛基合金に対しＢｉを添加するものであり、Ｂｉを添加
することによりＢｉ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イ量が増加するが、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％未満の場合には上記の効果が極めて薄く、又１．０質量％を越えても全ガ
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
が、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％を越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％を越え
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を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０．５０質量％を越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に示す組成による本
発明鉛基合金を得た。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板
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著しく全ガス量比が少なくなり、
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イ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。

【図面の簡単な説明】 【図１】 クリープ強度比と全ガス量比との関係図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 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に用いられる鉛基合金にお
   いて、Ｃａ０．０１〜０．５０質量％、Ｓｎ０．０５〜５．０質量％、Ａｌ０．
   ００１〜０．２０質量％、Ｂｉ０．００１〜１．０質量％、残部Ｐｂよりなるこ
   とを特徴とする蓄電池用鉛基合金。