JP3182791B2 - 鉛蓄電池の格子用鉛シートの製造方法 - Google Patents

鉛蓄電池の格子用鉛シートの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉛蓄電池の格子用鉛シ
ートの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、鉛蓄電池用格子として厚手の鉛合
金の連続鋳造体(以下スラブという)を多段のローラに
よって圧延しシート状にしてこれを一般にエキスパンド
と呼ばれる機械的な網状展開方法により網状体とし、こ
れを格子に用いる方法が多く採用されるようになった。
【0003】特に最近のメンテナンスフリー化の要請に
こたえて、鉛−カルシウム系合金にこの方法が積極的に
採用されている。このとき種々の合金の長所を生かしな
がらその欠点を補う手段としてシートを製造する段階で
スラブとは異なる合金として、たとえば過放電後の回復
性には錫系合金、深い放電での耐久性や高温度に対する
耐久性にはアンチモン系合金の、薄いリボン(以下合金
リボンという)をスラブに重ね合わせてシートの表面お
よび、結果的に格子体の表面の一部に異なる合金層を設
ける技術が開示された。
【0004】ところが車両のエレクトロニクス化は、ま
すます活発になりエンジン室内の過密化の影響もうけて
深い放電の繰り返しや高温度に対する信頼性が一層求め
られるようになった。
【0005】この傾向にともなって基材のカルシウム合
金のカルシウムの添加率を増加して抗張力を高め、また
表面の錫やアンチモンの添加率も高くなる傾向にある。
【0006】それにともなって従来は気付かなかった種
類の短寿命現象が生じつつある。この原因を詳細に調べ
たところ、鉛シートの製造段階に問題があることを発見
した。
【0007】すなわち、圧延されて一体化されたはずの
合金リボンの接合状態にバラツキがありエキスパンド工
程で剥離したり極板使用中に剥離したりして活物質と格
子との密着性に問題を生じる結果であることがわかっ
た。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】すなわちスラブとは異
種合金の合金リボンをスラブとともに圧延,圧着する段
階でいろいろな種類の合金が確実に適合し、すぐれた接
合力が得られる信頼性の高い条件を見出すことが重要な
課題となった。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、スラブに合金リボンを重ね合わせ、圧着圧
延する段階において、第1圧延段階での前記スラブと合
金リボンの温度差が150℃以下で圧延することを特徴
とする鉛蓄電池の格子用鉛シートの製造方法を開示する
ものである。
【0010】
【作用】上記の如くスラブと合金リボンとの温度差を制
限することによって、圧着圧延後のシート表面のリボン
のスラブに対する接合性は顕著に向上する。この効果の
正確な原理は明確になっていないが、鉛合金独特の延展
性に深い関係があるように思われる。鉛合金はアンチモ
ン系,錫系,カルシウム系の如何を問わず、常温近くか
ら70℃近傍にかけては比較的小さい延展性を示し、温
度の上昇に対してこれが微増する傾向にある。その温度
を越えると急激にクリープ現象が激しくなり、延展性は
先に述べた領域に比べるとはるかに大きくなり、また合
金の種類や組成によってその絶対値の差が大きくなる。
【0011】そこで例えば鋳造されたてのスラブのよう
にその表面温度が高い場合はリボンとの温度差が小さい
ほど接合性は良いようである。また常温領域に近い温度
のリボンを適用する場合は特にスラブの温度を低下さ
せ、リボンとの温度差を制限すると接合性は改善され
る。その温度差の限界は生産性を考慮すると最大でも1
50℃以内にする必要がある。
【0012】その他圧延率や圧力等については工業的な
レベルにおいて任意である。このようにして温度差を制
限し、延展性を近づけることによって、接合面の滑りを
防ぎ剥離現象を抑制することができる。なおこの効果を
発揮させるのには多段圧延する場合の第一圧延段階が最
も大切である。この段階でスラブとリボンの接合がうま
く行けば表面箔層の蛇行もなく期待する品質が得やす
い。そのためにはリボンを鋳造まもないスラブにできる
だけ長時間接するか併走させてリボン温度とスラブの温
度の差をなくしたり、スラブを冷却して温度差を縮め、
第一圧延段階にはいるのが良い。なおスラブの冷却には
熱交換や直接冷却オイルを掛けるなどの方法を試みたが
前者は装置が大規模になり後者ではスラブとリボンの間
に不純物が残留する危険性がある。この点では単純に水
をかけて冷却する方法は蒸発せん熱で冷却効果が大きい
と共に残留物を残さないので好都合である。
【0013】上記の如き本発明の効果は広い範囲の合金
系の組み合わせにおいて認められるが、特にカルシウム
系合金のスラブについては0.1重量%以上のカルシウ
ム添加量、リボンについては錫添加量が0.5重量%以
上、アンチモンについては1重量%以上が、延展性が著
しく低下する低温領域において顕著な効果を示す。
【0014】
【実施例】以下実施例によって本発明の特徴と効果を述
べる。図1は本発明を実施するための鉛合金シートの製
造装置の一例である。鋳造機3より鋳造されたスラブ1
は、冷却水5により温度調節され、またリボン4,4′
は赤外線ヒータ7,7′および冷却水を噴出口8,8′
からあびて任意の温度に設定される。9,9′は排水口
を示す。温度調節されたスラブ1とリボン4,4′とは
圧延機2により同時圧延され、一定厚の鉛シート10に
作製される。
【0015】上記の装置を用いてスラブへのカルシウム
の添加量を0.02重量%から0.3重量%まで、リボ
ンへの錫添加量を0.5重量%から10重量%、アンチ
モン添加量を1重量%から10重量%まで添加量を変
え、鉛シートを試作した。また第一圧延段階におけるス
ラブの温度は20℃から220℃まで、スラブとリボン
の温度差は0℃から最大200℃まで行った。
【0016】鉛シートの評価方法は試作した鉛シートを
1mずつ切断して100個の試料を作り、その試料表面
のリボンに剥離がなく、かつ試料を折りまげてもリボン
が剥離しなければ正常と判断して不良率を調査した。
【0017】図2はスラブとリボンの温度差におけるシ
ートの不良率を示す図である。縦軸に不良率を、横軸に
スラブとリボンの温度差を示す。代表例としてスラブへ
のカルシウム添加量を0.15重量%、リボンへの錫添
加量は5.0重量%、同じくリボンへのアンチモン添加
量を5.0重量%とした。スラブの温度はそれぞれA2
0℃,B80℃,C120℃,D150℃,E190
℃,F220℃とした。図2から明らかなように、スラ
ブとリボンの温度差が150℃以下でスラブの表面温度
が20℃以上190℃以下であれば、不良率も小さく期
待される鉛シートを得ることができる。
【0018】しかしながらスラブとリボンの温度制御な
どの生産性を考慮するとスラブ温度は20℃以上120
℃以下、温度差は100℃以下であれば一層望ましいと
思われる。
【0019】図3はスラブに含まれるカルシウム量に対
する温度差ごとのシートの不良率を、図4,図5はそれ
ぞれリボンに含まれる錫量とアンチモン量に対する温度
差ごとのシートの不良率を示す代表例である。各図共
に、縦軸に不良率を、横軸にスラブとリボンの温度差を
示す。G,H,Iはそれぞれスラブに含まれるカルシウ
ム量が0.05重量%,0.15重量%,0.25重量
%、J,K,Lはリボンに含まれる錫量がそれぞれ3重
量%,5重量%,7重量%、M,N,Oはリボンに含ま
れるアンチモン量が3重量%,5重量%,7重量%であ
る。なおスラブの温度はすべて80℃とした。これらの
結果から、スラブへのカルシウム添加量が0.1重量%
以上、リボンについては錫添加量が0.5重量%以上、
アンチモンについては1重量%以上が、延展性が著しく
低下する領域においてもスラブとリボンの温度差を制限
し、スラブとリボンの延展性の絶対値の差を小さくする
ことにより、リボンの剥離が見られない期待される鉛シ
ートが製作可能となった。
【0020】
【発明の効果】上記の如く本発明はカルシウム系合金ス
ラブの圧延しづらかった組成においても、本方法によれ
ば、品質上バラツキの少ない鉛シートを効率的に生産で
き、その工業的価値は大きいといえる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における鉛合金シートの製造工程を示し
た図
【図2】スラブとリボンの温度差によるシートの不良率
を示す図
【図3】スラブに含まれるカルシウム量を変えた場合の
温度差ごとのシートの不良率を示す図
【図4】リボンに含まれる錫量を変えた場合の温度差ご
とのシートの不良率を示す図
【図5】リボンに含まれるアンチモン量を変えた場合の
温度差ごとのシートの不良率を示す図
【符号の説明】
1 スラブ 2 圧延機 3 スラブ鋳造機 4,4′ 合金リボン 5 スラブ用冷却水噴出口 6 スラブ用冷却水排水口 7,7′ 赤外線ヒータ 8,8′ リボン用冷却水噴出口 9,9′ リボン用冷却水排水口 10 鉛合金シート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星原 直人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 安田 博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−124064(JP,A) 特開 昭60−10561(JP,A) 特開 昭60−220561(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/64 - 4/84

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鉛合金の連続鋳造体(スラブ)にリボン状
    の任意の鉛合金箔(合金リボン)を重ね合わせ、多段に
    圧着圧延する工程により表面に任意の合金層を形成する
    エキスパンド格子用シートの製造工程において、第1圧
    延段階における前記スラブと前記合金リボンとの温度差
    が150℃以下で圧延することを特徴とする鉛蓄電池の
    格子用鉛シートの製造方法。
  2. 【請求項2】前記第1圧延段階のスラブの表面温度は、
    20℃以上190℃以下であることを特徴とする請求項
    1記載の鉛蓄電池の格子用鉛シートの製造方法。
  3. 【請求項3】前記圧着圧延する工程の前に前記スラブま
    たは前記合金リボンの少なくとも一方の表面を水冷し、
    前記温度差を制御することを特徴とする請求項1または
    2のいずれかに記載の鉛蓄電池の格子用鉛シートの製造
    方法。
  4. 【請求項4】スラブは、カルシウムを0.1重量%以上
    含むカルシウム系合金であることを特徴とする請求項1
    からのいずれかに記載の鉛蓄電池の格子用鉛シートの
    製造方法。
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