JPS58204165A - 鉛合金部材の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、機械的強度および耐食性を必要とする分野で
使用する鉛合金部材、特に鉛蓄電池の格子あるいは極柱
などに使用する鉛合金部材の製造法に関する。

従来の鉛蓄電池には鉛（ｐｂ）−アンチモン（ｓｂ）系
合金およびｐｂ−カルシウム（Ｃａ　）系合金、例えば
Ｐｂ　−Ｃａ−スズ（Ｓｎ）合金が主として使用されて
いる。これらの合金には一長一短があるが、近年のメン
テナンスフリー化の要請には、水素過電圧の大きいＰｂ
　−Ｃａ　−Ｓｎ合金が適しており、急激２″− にこの合金の使用が増大している。

また最近のエネルギー事情あるいは資源事情などから、
鉛蓄電池の小形１全量化あるいは長寿命化も要く要望さ
れている。小形軽量化をはかるためには使用する材料の
利用率の向上が有効で、特に活物質の利用率の向上と、
格子体の有効利用、いいかえると、できるだけ少ない格
子体で格子体の役割りを果たすことが重要である。格子
体については、現状では腐食があり、次第に格子体の役
割を果たさなくなるため、電池の充放電反応に直接作用
しないにも拘わらず、格子体は極板金体の３０〜５０重
量％を占めている。この比率を小さくすることにより電
池を小形軽量化できることになるが、現状の鉛合金では
、耐食性あるいは機械的強度の点において、これ以下に
することは困難である。

また鉛蓄電池の寿命の要因の大きなものの１つとして正
極格子の腐食がある。さらに寿命を改善するためには、
鉛合金の耐食性を向上しなければならない。この腐食は
静置腐食とともに応力腐食３ベーミ゛ であるので、この応力腐食を改善するためには、格子体
の機械的強度を向上することも有効な手段の１つそある
。

従来までのＰｂ−Ｃａ系合金の製造法は、溶融状態の鉛
合金を所定の形状を有した鋳型中に注入した後、取り出
し、水あるいは大気により急冷している。これはそのつ
ぎの工程での作業を行いやすくさせるためである。また
意識的に急冷しなくても通常の形状であれば、７〜８分
以内に大気温度まで冷却する。これらの給合金はこのま
までは機械的強度が小さいだめ熱処理を行っている。熱
処理条件は、一般的には５０〜１Ｂ’Ｏ℃で数時間であ
る。この熱処理により機械的強度は改善できるが、耐食
性は劣化する。

以上のように、鉛蓄電池をさらに小形軽量化し、長寿命
化するには、鉛合金の機械的強度と、耐食性を向上する
必要がある。

Ｐｂ−Ｃａ系合金に限らず、はとんどの合金の耐食性は
、合金の金属組織に影響する。この金属組織は合金の組
成の他に、合金の製造条件にも影響される。特に鋳造条
件あるいは熱処理条件、さらには機械的加工条件などに
影響される。一般的には、鋳造温度が高い場合および熱
処理を行うと耐食性は劣化する。しかし格子の役割の１
つは活物質を保持することであり、そのだめには機械的
強・度が大きいことが必要に々るので、熱処理により耐
食性は低下するが、機械的強度の改善を行っている。

本発明者らは、Ｐｂ−Ｃａ−３ｎ合金などのＰｂ−Ｃａ
系合金の機械的強度と耐食性改善のために、特に鉛合金
の熱管理に注目して種々検討した結果、有効な方法を見
出した。

本発明の方法は、所定の温度（一般的には４００〜６５
０℃）に加熱溶融した合金を、所定の温度（１２０〜２
ｏｏ℃）に加熱した所定の形状の鋳型に注入し、取り出
した後、水あるいは大気などにより急冷することなく、
６ｏ〜１８０℃の雰囲気に最低１ｏ分間保った後に冷却
し、その後６０〜１８０℃で再び熱処理することを特徴
とする。

５ベーニゾ 本発明の処理により、機械的強度はもちろんのこと、耐
食性も向上する。従来法であれば、熱処理することによ
り耐食性は劣化するが、本発明法によれば、逆に耐食性
は向上する。従って本発明による合金は鉛蓄電池に使用
するのに非常に有効である。

さらに、これらの合金を圧延した場合、従来法によるも
のでは、耐食性に大きく劣化するが、本身発明品におい
ても無圧延に比較して耐食性は劣化するが、その劣化の
程度は、従来品より小さい長所もある。

以下、本発明を実施例によって説明する。

実施例１ 鉛合金はＰｂ−０，１％Ｃａ−０，６％Ｓｎ合金を使用
した。なお、他の金属を添加しても、合金組成による性
質の差は認められるが、本発明によるものと従来方法に
よるものとの特性差はＰｂ−Ｃａ系合金であれば明瞭に
生じたので、上記合金を代表例とした。

上記の合金を酸素とできるだけ接触しないよう６’ニー
： にして約４５０℃に加熱して溶融し、これを所定の形状
を有した鋳型に注入した。鋳型は約１６０℃に保持した
。注入後鋳型から取り出し、つぎのような処理を行７た
。その１つは約２ｏ℃の水で冷却し、他は３０℃、６０
℃、８０℃、１３０℃。

１８．０℃、２１ｏ℃の各雰囲気中に直ちに入れ、５分
間〜４８時間保熱（第１回目熱処理）した後冷却した。

次にこれらを３０〜２１０℃の雰囲気中で再び保熱（第
２回目熱処理）しだ。なおこの保熱時間も５分間〜４８
時間とした。

これらの試片について、機械的性質の一つである抗折力
と、耐食性を測定した。耐食性は、対極として純鉛板、
電解液として比重１．２８の硫酸を使用し、１ｏＷＡ／
Ｃｄの定電流で酸化した後、その酸化物を除去し、重量
減を測定し、この重量減で評価した。

その結果、鋳造後急冷しだものを熱処理すると、間板上
保熱し、冷却した後、再び熱処理を行うと、了べ一巳゛ 急冷品より抗折力がやや向上し、耐食性はその熱処理温
度が６０〜１８０’Ｃで向上することが明らかになった
。

第１図は結果の例を示す。すなわち第１回目の熱処理条
件が２０℃水冷のもの、及び３ｏ℃〜２１０℃で５分間
以上熱処理し冷却したものについて、第２回目の熱処理
を１３ｏ℃で２４時間熱処理を行った時の抗折力と、第
１回目の熱処理温度との関係を示す。図中曲線１は第１
回目の熱処理時間５分間、２は１０分間、３は４８時間
のものを示す。この図から第１回目の熱処理温度２１０
℃のものを除くと、抗折力は水冷品よりやや大きくなる
ことがわかる。

第２図は第１図と同条作品の酸化重量減と第２回目熱処
理温度との関係を示す。図中曲線４は第１回目熱処理時
間６分間、５は１０分間、６は４８時間のものを示す。

この図から水冷品に比較すると、第１回目熱処理は５０
℃〜１８ｏ℃で１０分間以上行うと耐食性が大きく向上
することがわかる０ 第３図は、第１回目の熱処理を行い冷却した後、３ｏ℃
〜２１０℃の温度で２４時間熱処理を行った部材につい
て、酸化重量減と第１回目熱処理温度との関係を示す。

図中曲線７は水冷品、８は第１回目熱処理を５０℃で５
分間行っだもの、９は５０℃で１０分間、１ｏは８０℃
で４８時間、１１は１８０’Ｃで４８時間行っだ部材に
ついて示す。

この図から水冷品は熱処理を行うと耐食性は低下するが
、第１回目熱処理を５Ｃ）Ｃで１０分間以上行った部材
は１．第２回目熱処理を６０〜１８ｏ℃の範囲で行えば
その耐食性が大きく向上することが明らかである。

以上のように鋳造後急冷することなく、５０〜１８０℃
で１０分間以上保熱し、冷却した後、６゜〜１８０℃で
再度熱処理を行うことにより、急冷品に比較して、機械
的強度を劣化することなく、耐食性を大きく向上できる
ことがわかる。

実施例２ 実施例１で作製した部材を圧延し、その酸化重量減を実
施例１と同じ方法で測定した。その結果９　ベージ 水冷品を熱処理したものと同様に、圧延すると耐食性は
低下するが、実施例１において効果のあった部材では、
耐食性低下の度合が小さくなった。

以下にその例枡す。

温度１６０℃で鋳造し、水冷したものと、水冷せずに５
０Ｃで５分間、５０℃で１０分間、１８゜℃で４８時間
それぞれ保熱し、冷却した後、１ｏ。

℃で２４時間熱処理し、これを圧延した。この圧延は（
圧延前の厚さ／圧延後の厚さ）Ｘ１００％で、１１ｏ〜
５ｏｏｑ６まで行った。２れらの部材について酸化重量
減を測定した。その結果を第４図に示す。第４図におい
て曲線１２は水冷品、１３は第１回目熱処理を５０℃、
５分間、１４は５０℃、１０分間、１５は１８０℃、４
８□時間行った部材の結果を示す。又酸化減量比は圧延
率１ｏ。

係のものを１ｏｏとして表した。この図から鋳造後急冷
しだ部材に比較して、急冷することなく保熱し、冷却し
た後再度熱処理すると、圧え後の耐食性の低下度合を小
さくできることが明らかである。従って本発明による合
金部材は、圧延などの１０ベシ 加工をする用途にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１回目熱処理条件と抗折力との関係を示す図
、第２図は第１回目熱処理条件と酸化重量減との関係を
示す図、第３図は第２回目熱処理条件と酸化減量との関
係左足す図、第４図は圧延率と酸化重量減比率との関係
を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鉛−カルシウム系合金を所定の形状に鋳造した後、急冷
   するととｆｔ　＜　−、ｓ　ｏ〜１８０℃の温度で１０
   分間以上保熱し、ついで冷却した後、５０〜１８０℃の
   温度で再度保熱することを特徴とする鉛合金部材の製造
   法・