PL96862B1 - Siatka akumulatorowa - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest siatka akumulato¬ rowa wykonana ze stopu olowiowo-antymonowego stosowana w kwasowych akumulatorach olowio¬ wych.Czysty olów jest niezbyt sztywny dlatego tez, w celu poprawienia wytrzymalosci i lejnosci materia¬ lu olowiowego, dodaje sie do niego antymonu. W znanych stopach olowiowo-antymonowych, przy za¬ wartosci antymonu powyzej 4%, w czasie pracy akumulatora antymon ma silna tendencje prze¬ chodzenia do elektrolitu i osadzania sie na gab¬ czastym olowiu plytki ujemnej. Powoduje to zmniejszanie sie nadnapiecia wodoru, a lokalne o- sadzanie sie olowiu i antymonu na plytce ujem¬ nej powoduje równiez utrate ladunku przy otwar¬ tym obwodzie. Pozadane zatem bylo zmniejszenie zawartosci antymonu do mozliwie najnizszego po¬ ziomu, aby zmniejszyc straty przy otwartym obwo¬ dzie i zwiekszyc odpornosc na przeladowanie, które moze wystepowac w akumulatorach samochodo¬ wych ladowanych ze zródla pradu przemiennego, na przyklad alternatora.W niemieckim Auslegeschrift 2151733 opisano stop olowiowo-antymonowy do wytwarzania siatek akumulatorowych, który sklada sie z 1,5—3,5% antymonu, 0,025—0,2% arsenu, 0,01—0,05% cyny, 0,005—0,1% selenu, reszte stanowi olów. Jak po¬ dano stop ten posiada wymagana dla siatek aku¬ mulatorowych twardosc, wytrzymalosc na rozcia¬ ganie i ciagliwosc bez potrzeby obnizajacej wy- trzymalosc obróbki cieplnej. Podano równiez, ze stop ten umozliwia odlewanie cienkich siatek aku¬ mulatorowych, które posiadaja odpowiednia od¬ pornosc na korozje. Podano, ze korzystna zawar¬ tosc arsenu w tym stopie wynosi 0,05%, gdyz wyz-' sza jego zawartosc zaklóca proces twardnienia przez starzenie. Tak wiec, wedlug tego opisu pa¬ tentowego, ze wzgledów produkcyjnych nalezaloby stosowac stopy o zawartosci arsenu jedynie 0,05% dla skrócenia czasu potrzebnego na twardnienie do odpowiedniego stanu.Nieoczekiwanie stwierdzono, ze przy zawartosci selenu w stopie w granicach 0,002—0,5% znaczne poprawienie twardosci i zwiekszona twardosc w czasie osiaga sie, gdy zawartosc arsenu wynosi 0,2—0,5%, zwlaszcza 0,25—0,4%.Zmniejszenie zawartosci antymonu w stopie olo- wiowo-antymonowyra uzupelniane dodatkiem se¬ lenu i arsenu w podanej ilosci zapewnia lejnosc stopu, umozliwia wykonywanie cienkich siatek, o grubosci na przyklad 1—3 mm, wystarczajaco sztywnych i wytrzymalych przy automatycznym pokrywaniu materialem aktywnym.Wedlug wynalazku, siatke akumulatora wykonu¬ je sie ze stopu, który zawiera w stosunku wa¬ gowym do 4% antymonu, korzystnie l%^-3%, od powyzej 0,2% do 0,5% arsenu, na przyklad 0,25— —0,49% korzystnie 0,2!F/o^O,4%; 0%—0,1% mie¬ dzi, korzystnie 0,02%—0,05%; 0%—0,5% siarki, na przyklad 0,0001%—0,1%; 0%—0,5% cyny; na przy- 96 86298 862 klad 0,02%—0,4% i 0,00z%—0,5% selenu, pozosta¬ losc stanowi olów, sladowe ilosci innych pierwia¬ stków, ewentualnie znane dodatki stopów zanie¬ czyszczenia.Sklady stopu do odlewania siatek podano przy¬ kladowo w tabeli 1.Tabela 1 % dodany do stopu w stosunku do wagi calosci 1 Stóp | 1 1 2 1 3 1 4 1 5 | 6 1 7 1 8 1 1 9 1 10 1 11 1 12 | Sb* 3 3 3 3 | 3 | 3 1 As# 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 | Cu£ 0,05 1 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 Sn# 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 | 0,02 | Se# 0,5 0,05 0,01 | 0,5 | 0,05 | 0,01 | 0,5 | 0,05 | 0,01 1 0,5 | 0,05 | 0,01 1 Stopy moga byc wykonywane z olowiu hutni¬ czego, zawierajacego zwykle okolo 99,9% olowiu, slady miedzi i slady siarki na ogól ponizej 0,0001, do którego dodaje sie antymonu, arsenu cyny i selenu; w tym przypadku w odlanej siatce jest bardzo malo miedzi. ii W ten sposób obniza sie zawartosc miedzi w o- trzymanym stopie do wartosci nie wyzszej niz 0,05%, korzystnie 0,02%. W stopie pozostaja slady siarczku miedzi. Zawartosc siarki w próbce odle¬ wu z tego materialu jest zwykle mniejsza niz 0,001%, na przyklad 0,0002%—0,0005%. Otrzymany metal miesza sie nastepnie z odpowiednimi sklad¬ nikami stopu w celu otrzymania pozadanego skla¬ du. Odlewany jest on nastepnie w temperaturze okolo 330°C do zeliwnej formy, której powierzch¬ nia jest pokryta pylem korkowym, co ma na celu zapewnienie wlasciwego wypelnienia formy bez zbyt wczesnego zastygniecia.Korzystne ilosci dodawanych skladników wyno¬ sza: antymon selen arsen cyna miedz 1,5—3% 0,005—0,02% 0,25 —0,4% 0,02 —0,06% 0,02 —0,04% Antymon dodawany jest celem zapewnienia aku¬ mulatorom charakterystyki niezaleznej od konser¬ wacji. Selen ulepsza strukture ziarnista oraz po¬ prawia lejnosc i plastycznosc. Arsen powoduje wzrost szybkosci twardnienia.Sklad szesciu dalszych stopów podano w tabeli 2. Zawartosc poszczególnych skladników w stopie podano w procentach wagowych.Z tego stopu odlewano ujemne i dodatnie siatki samochodowe w ilosci 14,5 odlewów na minute. W siatkach po dlugim przebiegu nie stwierdzono ob¬ nizenia jakosci materialu.Uchwyty tych siatek byly nastepnie badane na Tabela 2 1 Stop | % Sb | % As | % Sn | % Cu | % Se % S 13 2,56 0,05 0,036 0,013 0,010 <0,001 14 2,41 0,27 0,03 0,011 0,008 <0,001 2,50 0,36 0,033 0,028 0,014 <0,001 16 2,55 0,45 0,019 0,029 0,008 <0,001 17 2,32 0,47 0,015 0,029 0,007 <0,001 18 2,40 0,49 0,027 | 0,032 | 0,009 | <0,001 | Stopy te moga byc wykonywane równiez ze zlo¬ mu akumulatorów olowiowych. Zlom, który za¬ wiera pewne ilosci siarczanu olowiu i tlenku olo¬ wiu, zaladowuje sie do wielkiego pieca, gdzie ule¬ ga stopieniu i po redukcji zawiera zwykle 3,5% /±0,5%/ antymonu, 0,05% /±0,03%/ arsenu, 0,075% ^±0,025%/ miedzi i cyny, róznice stanowi olów.Material ten jest podgrzewany w stalowym pojem¬ niku do temperatury 550°C, przy czym dodaje sie podwójna, w stosunku do ilosci miedzi porcje siar¬ ki, w tym przypadku 0,15% /±0,Ó5%/. Mieszanine te miesza sie przez 30 minut w podanej tempera¬ turze. Na wierzchu zbiera sie siarczek miedzi, który sie odrzuca. 50 55 60 65 twardosc i szybkosc wzrostu twardosci w funkcji czasu: rezultaty podano w tabeli 3.Twardosc mierzono za pomoca czujnika Vickersa przy obciazeniu 4 KG i srednicy kulki 2 mm to znaczy —2=1. Czas przylozenia obciazenia wynosi sekund. Jak widac stopy o zawartosci arsenu powyzej 0,2% sa od poczatku twardsze i osiagaja znacznie szybciej odpowiednia twardosc, na przy¬ klad 15.Nastepnych dwanascie stopów scharakteryzowa¬ no ponizej w tabeli 4. Zawartosc poszczególnych skladników w stopie podano w procentach wago¬ wych ustalonych na drodze analizy absorpcji ato¬ mów.96 862 Tabela 3 1 Stop Twardosc poczatkowa wg Brinnela po 1 dniu 1 po 2 dniach po 3 dniach 1 po 4 dniach 1 po 5 dniach po 6 dniach 1 po 7 dniach 1 po 8 dniach | po 9 dniach 1 po 10 dniach 1 po 11 dniach 13 11,3 12,5 — — 14,1 14,7 14,9 — — ,2 — 16,0 14 13,2 — — ,3 16,4 16,4 — — — — 17,6 — 13,5 14,5 ,1 — 16,2 — — 17,6 — — 18,5 * — 16 13,5 14,2 — — 16,8 — — 18,0 — — — 18,6 17 13,1 13,9 — ,1 — — 16,3 — — 17,5 — 18,5 18 | 14,4 | 14,9 | — ,8 | — — J7,0 1 — — 18,1 | — 19,0 1 Tabela 4 1 Stop | % Sb | % As | % Sn | % Cu 1 % Se 1 % s 1 % Sb % As % Sn % Cu °/o Se % S 19 2,500 0,270 0,020 0,020 0,006 <0,001 2,500 0,310 0,030 0,020 0,008 <0,001 2,500 0,070 0,030 0,020 0,008 <0,001 26 2,500 0,070 0,020 0,020 0,008 <0,001 21 2,600 0,310 0,030 0,020 0,008 <0,001 27 3,200 0,310 0,050 0,020 0,009 <0,001 22 2,700 0,060 0,020 0,010 0,012 <0,001 28 3,0l?0 0,070 0,020 0,020 0,012 <0,001 23 2,600 0,310 0,030 0,020 0,008 <0,001 29 3,200 0,310 0,050 0,020 0,009 <0,001 24 2,500 0,060 0,030 0,020 0,008 <0,001 1 2,900 | 0,070 | 0,030 0,02U | 0,008 1 Stopy 19 i 20 byly odlewane w identycznych warunkach, mianowicie szybkosc odlewania 15 od¬ lewów na minute temperatura pojemnika olowiu 300°C, temperatura rury z olowiem 490°C, tem¬ peratura formy 150°C, temperatura wlotowa wody chlodzacej 23°C.Stopy 21 i 22 byly odlewane w identycznych warunkach, mianowicie, szybkosc 15 odlewów na minute, temperatura pojemnika i formy jak przy stopach 19 i 20, temperatura rury z olowiem 500°C, temperatura wlotowa wody chlodzacej 13°C.Stopy 23 i 24 byly równiez odlewane w iden¬ tycznych warunkach jak stopy 19 i 20, z tym, ze szybkosc odlewania wynosila 12 odlewów na mi¬ nute, temperatura na wlocie wody chlodzacej 10°C.Stopy 25 i 26 byly odlewane z szybkoscia 13 od¬ lewów na minute przy zachowaniu warunków ta¬ kich jak dla stopów 19 i 20.Stopy 27 i 28 byly odlewane z szybkoscia 14 od¬ lewów na minute z zachowaniem warunków takich jak dla stopów 19 i 20 przy wlotowej temperatu¬ rze wody chlodzacej forme wynoszacej 12°C. Przy tych samych warunkach odlewano stopy 29 i 30 z szybkoscia 15 odlewów na minute. 45 50 55 60 Uchwyty odlanych siatek poddano badaniom na twardosc i szybkosc wzrostu twardosci w funkcji czasu, podobnie jak poprzednio i uzyskano wyniki przedstawione w tablicy 5.Jak widac z tabeli 5 stopy o zawartosci arsenu powyzej 0,2% maja wyzsza poczatkowa twardosc i osiagaja odpowiednia twardosc szybciej niz sto¬ py o zawartosci arsenu ponizej 0,2%. Akumulato¬ ry posiadajace siatki wykonane ze stopów na siat¬ ki, wedlug wynalazku, maja znacznie obnizone straty wody co podane jest ponizej w tabeli 6.Badaniu poddano stopy 31 i 32.Stop 31 posiada nastepujacy sklad: 65 Sb As Cu Sn Róznice stanowi olów. ,80—6,40% 0,15—0,20% 0,01—0,04% 0,01—0,05% Stop 32 posiada nastepujacy sklad: Sb As Sn Cu Se Róznice stanowi olów. 2,600% 0,300% 0,040% 0,020% 0,009%96 862 Ponizsza tabela 7 podaje sumaryczne straty wo¬ dy dla testów przedstawionych w tabeli 6. Straty przeladowania sa stratami wody powstalymi w czasie cyklu alternatora, które podano w kolum¬ nie 1. Straty przy otwartym obwodzie podano w kolumnie 2 jako te, które powstaja w okresie 96 godzin otwarcia obwodu.Tabela 7 Stop 31 32 Kolumna 1 Straty przeladowania 0°C 20°C 40°C ml/komore/1000 godzin 1,7 3,5 19,0 38,1 75,1 113,1 Kolumna 2 i Straty abwodu otwartego przy 20°C ml/komore/ lOOOgodzin | 0,8 1,4 Siatka nie powinna zawierac wiecej niz 0,5% arsenu, gdyz do tej wartosci osiaga sie dobre utwardzanie przez starzenie, lecz powyzej tej gra¬ nicy siatki moga pekac przy skladowaniu, co u- trudnia automatyczne pokrywanie siatek.Ta tendencja nasila sie znacznie przy zawartosci arsenu powyzej 0,5%.Problem pekania wystepuje równiez, gdy stopy nie zawieraja selenu. Jednakze przy zawartosci arsenu ponizej 0,2%, selen, mimo, ze zapobiega pekaniu powoduje, ze siatki staja sie zbyt miekkie dla mechanicznego chwytania przy automatycznym pokrywaniu ich materialem aktywnym. PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe 1. Siatka akumulatorowa, znamienna tym, wykonana jest ze stopu zawierajacego w stosu ku wagowym do 4% antymonu, od powyzej C do 0,5% arsenu, 0—0,1% miedzi, 0—0,5% siar 0—0,5% cyny, 0,002—0,5% selenu, reszte stano olów oraz sladowe ilosci innych pierwiastko ewentualnie znane dodatki stopowe i zanieczys czenia. 2. Siatka wedlug zastrz. 1, znamienna tym, wykonana jest ze stopu, który zawiera 1—3% tymonu. 3. Siatka wedlug zastrz. 1, znamienna tym, wykonana jest ze stopu, który zawiera 0,25—0,4 arsenu. 4. Siatka wedlug zastrz. 1, znamienna tym, wykonana jest ze stopu, który zawiera 0,02—0,05 miedzi. 5. Siatka wedlug zastrz. 1, znamienna tym, wykonana jest ze stopu, który zawiera 0,02—0,4 cyny. 6. Siatka wedlug zastrz. 1, znamienna tym, wykonana jest ze stopu, który zawiera 0,01—0,5 selenu. 7. Siatka wedlug zastrz. 1, znamienna tym, wykonana jest ze stopu, który zawiera 1, antymonu, 0,005—0,02% selenu, 0,25—0,4% arsen 0,01—0,06% cyny oraz 0,01—0,04% miedzi. 8. Siatka wedlug zastrz. 1, znamienna tym, wykonana jest ze stopu, który zawiera 2,3—2, 0,01—0,035% miedzi, 0,005—0,015% selenu i mni antymonu, 0,25—0,5% arsenu, 0,015—0,035% c niz 0,001% siarki. Errata lam 4, wiersz 55 'jest: znaczyil 2= 1. powinno byc: znaczy _f 2=

1. D lam 10, wiersz 14 jest: wykonana jest ze stopu, który zawiera 0,25—0,4% powinno byc: wykonana jest ze stopu, który zawiera 0,25—0,49, korzystnie 0,25—0,4% lam 10, wiersz 30, 31 i 32 jest: 0,01—0,035% miedzi, 0,005—0,015% selenu i mniej an¬ tymonu, 0,25--0,5% arsenu, 0,015—0,035% cyny, niz 0,001% siarki, powinno byc: antymonu, 0,25—0,5% arsenu, 0,015—0,035% cyny, 0,01—0,035% miedzi, 0,005—0,015% se¬ lenu i mniej niz 0,001% siarki. PL