KR100692273B1 - 납축전지의 포지티브 그리드와 그 제조용 납합금 - Google Patents

Abstract

본 발명은 납축전지 포지티브 그리드 납합금과 이를 이용하여 제조된 그리드에 관한 것으로, 자세하게는 기계적 강도 및 내부식성 향상을 목적으로 하는 상대농도 0.05중량%∼0.07중량%의 Ca, 0.9중량%∼1.5중량%의 Sn, 0.007중량%~0.009중량의 Al, 0.02중량%∼0.04중량%의 Ba을 함유하는 납축전지의 포지티브 그리드 납합금과 이를 이용해서 제조된 그리드를 제공하기 위한 것이다.

납축전지, 그리드 합금, 바륨, 주조 그리드, 익스펜드 그리드

Description

납축전지의 포지티브 그리드와 그 제조용 납합금{Positive grid of Lead-acid battery and an alloy therefor}

본 발명은 납축전지 포지티브 그리드 납합금과 이를 이용하여 제조된 그리드에 관한 것으로, 자세하게는 기계적 강도 및 내부식성 향상을 목적으로 하는 상대농도 0.05중량%∼0.07중량%의 Ca, 0.9중량%∼1.5중량%의 Sn, 0.007중량% ~0.009중량%의 Al, 0.02중량%∼0.04중량%의 Ba을 함유하는 납축전지 포지티브 그리드 납합금과 이를 이용한 그리드를 제공하기 위한 것이다.

납축전지용 포지티브 그리드 합금으로는 Pb-Ca-Sn계 합금이 알려 진 바 있으나, 최근의 가혹한 사용환경(고온 및 과충전 현상)은 그리드의 부식이나 그로스 변형을 일으켜 조기에 수명이 종지 되는 일이 있다. 그리하여 그리드의 내부식성 및 기계적 강도 개선이 요구되고 있다.

이러한 개선방향으로, USP4233070, USP4358518은 고함량 Ba(0.02wt.% 이상)를 첨가하여 기계적 강도 및 내식성을 향상시킨 납축전지 그리드 합금을 개시하였으나, 이들은 충분한 기계적 강도 및 내부식성을 얻지 못하였다. 그리고, 저함량 Ba(0.02wt.% 이하)을 첨가시킨 W09730183이 개시된 바 있으나 이는 0.05~0.12중량% Ca, 3중량% 이하의 Sn, 0.002~0.04중량% Al, 0.02중량% 이하의 Ba 그리드합금으로 가혹한 조건에서 경화속도 증대 및 시간에 따른 기계적 성질을 유지하기가 곤란한 결점이 있으며, 또한 WO3088385는 0.02~0.05중량% Ca, 0.04~2.5중량% Sn, 0.005~0.04중량% Al, 0.002중량% 미만의 Ba 그리드 합금으로 내부식성과 기계적 강도가 향상된 납축전지용 그리드 합금을 제공하나 가혹한 조건에서의 내부식성과 기계적 강도가 만족스럽지 못하다.

자동차용 납축전지는 경량화 및 긴 수명을 필요로 하게 되며, 가혹한 조건에서의 충방전에 따른 부동태 전위를 높여 내식성 향상과 그로스 문제를 해결해야할 과제를 안고 있다.

본 발명에서는 구성합금의 초기강도를 향상시키고, 활물질 부착력 및 그리드 부식에 따른 그리드 그로스를 억제하기 위해 기존 Pb-Ca-Sn 합금계에 고함량의 Ba 및 Ag 함량을 변경함으로써 포지티브 그리드 합금으로의 사용에 따른 문제점을 최소화하여 그 목적을 달성하는 것을 그 기술적인 과제로 한다.

본 발명은 납축전지 포지티브 그리드 납합금에 관한 것으로, 상대농도 0.05중량% 이상 0.07중량% 이하 Ca, 0.9중량% 이상 1.5중량% 이하 Sn, 0.007중량%이상 0.009중량%이하 Al 및 0.02중량%이상 0.04중량% 이하 Ba를 조성범위로 하는 납합금을 특징으로 한다.

본 발명은, 추가로, 위와 같은 조성물에 0.007중량% 이상 0.01중량% 이하의 은을 첨가한 합금을 제공한다.

합금에 함유된 Ca는 합금의 기계적 강도를 높이며, 그 함량이 0.05중량% 미만에서는 기계적 강도가 불충분하게 되며, 0.07중량%이상에서는 내부식성을 저하시킬 우려가 있다.바람직한 Ca의 함유량은 0.05중량%이상에서 0.06중량%이하이다.

Sn은 합금의 주조성과 기계적 강도를 향상시키며, 충방전시 그리드 표면에 생성되는 부동태피막의 생성속도를 감소시켜 전기전도성을 높이는 작용을 한다. Sn함량이 0.9중량%이하에서는 내식성이 저하될 우려가 있으며, 1.5중량%이상에서는 합금의 미세조직의 조대화로 인해 급격한 입계부식(粒界腐蝕)이 진행될 수 있다. 바람직한 Sn의 함량은 1.0중량% 이상 1.3중량% 이하이다.

Ba는 합금의 기계적 강도를 증가시키는 작용을 하며, 0.02중량% 이상 0.04중량% 이하의 함량을 유지시킴으로써 강도와 내식성을 향상시킬 수 있다. 바람직한 Ba함량은 0.02중량%이상 0.03중량%이하이다.

Ba의 첨가는 주조 후 그리드 합금의 경화속도를 증가시키고 결과적으로는 합금의 최대경도를 향상시킴으로써 페이스팅 공정을 위해 필요한 최소 경도에 더욱 빨리 도달하는 것을 가능하게 된다.

Ca와 Sn의 중량함량비를 12이상(Sn/Ca>12)으로 하고, 이에 Ba를 첨가함으로써, 기계적 강도를 부여해 별도의 그리드 열처리 없이 핸들링이 가능하게 하며, Sn의 편석(Segregation)없는 균일한 분산 및 조직 미세화를 통해 내부식성 향상 및 크리프(Creep) 성질을 향상시킬 수 있는 납축전지용 합금을 제공한다.

은(Ag)은 0.007중량% 이상 0.01중량%이하에서 합금의 기계적 강도를 증가시켜 고온 내구성을 향상시키며, 심방전 회복 특성을 향상시킨다.
이와 같은 본 발명의 합금은 이로써 주조하여 주도된 형태 또는 압연공정으로 익스펜드(expand) 형태를 이루도록 납축전지용 포지티브 그리드를 형성시킨다.
그리고, 본 발명의 합금으로 주조하는 그리드는 이를 주조 후 열처리 없이 사용할 수 있다.

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이와 같은 본 발명은 구성합금의 초기강도를 향상시키고, 활물질 부착력 및 그리드 부식에 따른 그리드 그로스를 억제하여 포지티브 그리드 합금으로의 사용에 따른 문제점을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 상대농도 0.05중량%∼0.07중량%의 칼슘, 상대농도 0.9중량%∼1.5중량%의 주석, 상대농도 0.007중량%∼0.009중량%의 알루미늄, 상대농도 0.02중량%∼0.04중량%의 바륨을 함유하는 납축전지용 납합금.
2. 제 1항에 있어서, 상기 합금에 0.007중량% 이상 0.01중량% 이하의 은이 첨가된 것을 특징으로 하는 납축전지용 납합금.
3. 상대농도 0.05중량%∼0.07중량%의 칼슘, 상대농도 0.9중량%∼1.5중량%의 주석, 상대농도 0.007중량%∼0.009중량%의 알루미늄, 상대농도 0.02중량%∼0.04중량%의 바륨을 함유하는 납합금으로 제조된 것을 특징으로 하는 납축전지용 포지티브 그리드.
4. 제3항에 있어서, 상기 합금에 0.007중량% 이상 0.01중량% 이하의 은이 첨가된 것을 특징으로 하는 납축전지용 포지티브 그리드
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 그리드가 주조된 형태를 가짐을 특징으로 하는 납축전지용 포지티브 그리드
6. 제3항 또는 제4항에 있어서, 그리드가 익스펜드된 형태를 가짐을 특징으로 하는 납축전지용 포지티브 그리드