PT95639A - Processo para a preparacao de um anodo de liga de zinco e com a forma de copo ou de placa, para pilhas electroquimicas - Google Patents

Processo para a preparacao de um anodo de liga de zinco e com a forma de copo ou de placa, para pilhas electroquimicas Download PDF

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Description

S.A. ACEC-UNION MINIERE, N.V. "ÂNODO DE LIGA DE ZINCO B COM A FORMA DE COPO OU DE PLACA, PARA PILHAS ELECTROQUÍMICAS" A presente invenção diz respeito a um ânodo de liga de zinco e com a forma de copo ou de placa para pilhas electroquí-micas e, mais particularmente, à composição da liga de zinco de que o ânodo e feito.
Uma liga de zinco conhecida para copos de pilhas contêm, além do zinco e das impurezas inevitáveis, 0,2 - 0,3% de chumbo e 0,05 - 0,07% de cádmio (por zinco entende-se na presente memória descritiva zinco refinado termicamente ou electroliticamen-te, e por % a percentagem em peso). Esta liga conhecida tem o inconveniente de conter o elemento toxico Cd. Alem disso, tem um teor elevado em chumbo, que, se bem que muito menos tóxico que o cádmio, representa no entanto um certo perigo para o meio ambiente.
Uma outra liga de zinco conhecida para copos de pilhas contém, além do ..zinco e das impurezas inevitáveis, somente 0,4-- 0,8% de chumbo. Esta liga não contém evidentemente cádmio mas a sua resistência mecânica é inferior à da liga de cádmio e, além disso, o seu teor de chumbo é superior ao desta ultima. 0 objectivo da presente invenção é proporcionar uma liga de zinco para um ânodo com a forma de copo ou de placa para piè-lhas electroquímicas, que não contém cádmio e pouco ou nenhum chumbo e que, por consequência, tem uma resistência mecânica e uma resistência à corrosão suficiente. A liga de acordo com a presente invenção é isenta de cádmio e contém menos de 0,05% de Pb e ou 0,005 - 1% de AI e 0,0005 - 0,1% de MTR, sendo MTR um metal das terras raras ou uma mistura de metais das terras raras, ou 0,005 - 1 % de Mn, ou 0,005 - 1,5% de uma mistura de Al, de MTR e de Mn.
Os outros componentes da liga de acordo com a presente invenção são ou zinco e as impurezas inevitáveis ou zinco e as impurezas inevitáveis e pequenas quantidades de outros elementos, como, por exemplo, 0,01 - 0,02% de In e/ou 0,01 - 0,03% de Bi.
As impurezas inevitáveis são as impurezas, que estão presentes no zinco ou nos elementos, que são adicionados ao zinco para a obtenção da liga. Também a expressão mencionada antes "a liga de acordo com a presente invenção é isenta de cádmio" deve compreender-se da seguinte forma: a liga de acordo com a presente invenção é isenta de cádmio a menos que ele se encontre eventual- -3-
jff0
'-'-4t:*jF mente presente como impureza inevitável.
Relativamente ao teor de chumbo da liga de acordo com a presente invenção, é preciso notar que actualmente a requerente, de maneira surpreendente, descobriu, ao contrário do que pensava antes, que uma liga de zinco que contém ou 0,005 - 1% de AI e 0,0005 - 0,1% de MTR, ou 0,005 - 1% de Mn, ou 0,005 - 1 ,5% de uma mistura de Al, de MTR e de Mn, não deve conter 0,05% de Pb ou mais a fim de se poder utilizar sem dificuldade. Também, o teor de chumbo da liga de acordo com a presente invenção eleva-se a menos de 0,05%, pois o chumbo constitui um perigo para o meio ambiente. A liga pode, portanto, ser também isenta de chumbo, desde que, no entanto, o chumbo não se encontre presente como impureza inevitável, por exemplo no zinco.
Se não há presença de manganês, o teor de alumínio deve elevar-se pelo menos a 0,005% e o teor de MTR pelo menos a 0,0005%; caso contrário, a resistência mecânica e a resistência â corrosão serão insuficientes. No entanto, o teor de alumínio não pode ultrapassar 1%, visto que, em caso de teores superiores f -4- a este valor, há a formação cie uma estrutura bifásica que é sujeita à corrosão intergranular. 0 teor de MTR eleva-se, no máximo, a 0,1% pela simples razão de que a grande afinidade dos metais das terras raras pelo oxigénio torna extremamente difícil obter teores superiores. O teor de alumínio eleva-se, de preferência, a 0,01 - 0,1% e o teor de MTR a 0,001 - 0,01%.
No caso de ausência de Al e de MTR, o teor de manganês deve elevar-se pelo menos a 0,005%; caso contrário, a resistência mecânica e a resistência à corrosão serão de novo insuficientes. O teor de manganês não pode ultrapassar 1%, visto que, no caso deieores mais elevados de manganês, se formam compostos intermé-tálicos Zn-Mn que podem originar fissuras quando se efectua a laminagem da liga. O teor de manganês eleva-se, de preferência, a 0,01 - 0,1%.
No caso da presença simultânea de alumínio, de MTR e de manganês, o seu teor total deve elevar-se, pelo menos, a 0,005% para garantir a resistência mecânica e a resistência â corrosão suficientes. O seu teor total não pode ultrapassar 1,5% para evitar problemas de fissuração quando se efectua a laminagem e/ou de corrosão intergranular. A relação atómica Al : Mn eleva-se, de preferência, a 0,3 - 10 e a relação atómica Al/MTR a 30 - 200. 0 teor total de Al, de MTR e de Mn eleva-se, de preferência, a 0,01 - 0,1%.
-5- / 0 MTH pode ser um metal qualquer das terras raras como, por exemplo, La ou Ce, ou qualquer mistura de metais de terras raras como, por exemplo, uma mistura de La e de Ce. Por razões de ordem económica, MTR é, de preferência, uma mistura de metais, uma liga com cerca de 45% de Ce, 45% de La e 10% de outros metais de terras raras.
Exemplo 1 A descrição seguinte de um ensaio comparativo demonstra que uma liga de zinco com 0,05% de Mn não deve conter 0,05% de pb ou mais a fim de poder ser trabalhada sem dificuldade.
Partindo de zinco refinado termicamente (1), prepararam--se nove ligas cuja composição ê a seguinte: 2) Zn - 0% de Pb - 0,05% de Mn 3) Zn - 0,05% de Pb - 0% de Mn 4) Zn - 0,05% de Pb - 0,05% de Mn 5) Zn - 0,10% de Pb - 0% de Mn 6) Zn - 0,10% de Pb - 0,05% de Mn 7) Zn - 0,15% de pb - 0% de Mn 8) Zn - 0,15% de Pb - 0,05% de Mn 9) Zn - 0,20% de Pb - 0% de Mn e 10) Zn - 0,20% de Pb - 0,05% de Mn. -6- 0 zinco refinado termicamente (1) e as nove ligas (2) -- (10) foram transformados em copos procedendo de acordo com uma maneira de proceder tradicional numa instalação industrial: o produto vazado foi laminado com obtenção de bandas a partir das quais foram puncionadas pastilhas de forma hexagonal; e as pastilhas foram submetidas a extrusão de maneira a obterem-se copos .
Determinou-se a resistência à tracção (em MPa) sobre amostras cortadas da parede do copo segundo a direcção da extrusão; a velocidade de tracção foi igual a 1 cm/minuto.
Igualmente sobre amostras cortadas da parede do copo segundo a direcção da extrusão, determinou-se o índice de dobra-gem, que é igual ao numero de golpes atê à rutura com uma carga de 7 MPa e um golpe por segundo.
Os resultados destas determinações estão reunidos no Quadro 1 seguinte.
Quadro 1
Composição Resistência â tracção MPa Alongamento % índice de dobracem (1) 123 20 10 (2) 177 38 12 (3) 130 1 9 7 (4) 177 39 16 (5) 131 17 10 (6) 180 37 15 (7) 140 28 12 (8) 185 35 15 (9) 148 34 14 (10) 172 34 16
Destes resultados, conclui-se que a resistência à trac-ção, o alongamento e o índice de dobragem e, portanto, igualmente a maquinabilidade são muito ligeiramente influenciados ou não são influenciados pela diminuição do teor de chumbo relativamente à liga com manganês. 0 mesmo não acontece com as ligas binárias de Zn - Pb, nas quais se observou uma resistência diminuída .
Exemplo 2
Este Exemplo mostra que a resistência mecânica e a resis tência à corrosão de um ânodo para pilhas electroquímicas de acordo com a presente invenção são substancialmente equivalentes
âs de um ânodo feito de uma liga de zinco conhecida contendo cádmio e mais de 0,05% de chumbo.
Partindo de zinco refinado termicamente, prepararam-se duas ligas cuja composição ê a seguinte: 11) Zn - 0,025% de Pb - 0,05% de Mn 12) Zn - 0,025% de Pb - 0,06% de Cd.
Da mesma maneira que se descreveu no Exemplo 1, estas ligas foram transformadas em copos e a sua resistência â tracção foi determinada. Os resultados estão resumidos no Quadro 2.
Quadro 2
Composição Resistência à tracção Alongamento MPa % (11 ) 185,6 39,2 (12) 179,4 37,1
Para determinar a resistência à corrosão, utilizou-se um electrolito industrial de ZnC^.
Num primeiro ensaio, mergulharam-se cinco copos de cada liga durante catorze dias no electrolito que se manteve a 45°C. -9-
Num segundo ensaio, mergulharam-se igualmente cinco copos de cada liga durante sessenta e cinco dias num electrólito que se mantém agora à temperatura ambiente.
Depois da imersão, examinaram-se os copos por microsco-pia. Verificou-se que as ligas (11) e (12) são absolutamente equivalentes no que diz respeito à sua resistência â corrosão por picagem.
As ligas (2) e (11) são ligas de acordo com a presente invenção’. Outros exemplos típicos de ligas de acordo com a pre- sente invenção têm as seguintes composições Zn - 0,025% Pb - 0,05% Mn Zn - 0,01% ; Al- 0,001% MTR Zn - 0,1% AI - 0,01% MTR Zn - 0,015% Pb - 0,05% Al - 0,005% MTR Zn - 0,025% Pb - 0,02% Al - 0,002% MTR Zn - 0,035% Pb - 0,1% Al - 0,005% MTR Zn - 0,01% Mn Zn - 0,1% Mn Zn - 0,015% Pb - 0,01% Mn Zn - 0,025% Pb - 0,01% Mn Zn - 0,035% Pb - 0,01% Mn Zn - 0,015% Pb - 0,1% Mn Zn - 0,025% Pb - 0,1% Mn -10- / Ζη - 0,035% Pb - 0,1% Μη
Zn - 0,015% Pb - 0,05% Μη
Zn - 0,035% Pb - 0,05% Mn
Zn - 0,01% Mn - 0,01% AI - 0,001% MTR
Zn - 0,1% Mn - 0,1% Al - 0,01% MTR
Zn - 0,015% Pb - 0,1% Mn - 0,1% Al - 0,01% MTR
Zn - 0,025% Pb - 0,01% Mn - 0,01% Al - 0,001% MTR
Zn - 0,035% Pb - 0,1% Mn - 0,1% Al- 0,01% MTR
Quando se preparam estas ligas, parte-se de zinco refinado termicamente ou electroliticamente e para introduzir o MTR deve utilizar-se uma liga-mãe a base de alumínio contendo 4% de La e 4% de Ce.

Claims (1)

  1. -11-
    REIVINDIC AÇÕES 1. - Ânodo de liga de zinco e com a forma de copo ou de placa para. pilhas electroquímicascaracterizado pelo facto de a liga ser isenta de cádmio è conter menos de 0,05 % de Pb e ou 0,005 - 1 % de Al e 0,0005 - 1 ·% de MTR, sendo MTR um metal das terras raras ou uma mistura de metais das terras raras, ou 0,005 - 1 % de Mn, ou 0,005 - 1,5 %- de uma mistura de Al, de MTR e de Mn. 2. - Ânodo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de os outros componentes da liga serem o zinco e as impurezas inevitáveis. .-12- 3. - Ânodo de acordo coza as reivindicações 1 ou 2, caracte rizado pelo facto de conter 0,01 -0,1% de AI e 0,001 - 0,01 % de MTR e ser isento de Mn. 4. - Ânodo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracte rizado pelo facto de conter 0,01 - 0,1 % de Mn. e ser isento de AI e de MTR. 5. - Ânodo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracte rizado pelo facto de conter Al, MTR e Mn e a relação atómica Al:Mn estar compreendida entre 0,3 e 10 e a relação atómica Al:M?R estar compreendida entre 30 e 200. 6. - Ânodo de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 5, ca-' racterizado pelo facto de o· teor total de. Al, MTR e Mn estar compreendido entre 0,01 e 0,1 %. 7. - Ânodo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, 5 e 6, caracterizado pelo facto de o MTR ser uma mistura de terras raras. 8. - Ânodo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo facto de conter pelo menos 0,035 % de Pb. 9. - Ânodo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo facto de conter atê 0/035 % de Pb. 10. - Ânodo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 7 e 9, caracterizado pelo facto de conter pelo menos 0,025% de Pb. 11. - Ânodo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 7 e 9, caracterizado pelo facto de. conter até 0,025 % de Pb. 12. - Ânodo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 7, 9 e 11, caracterizado.pelo.facto de conter pelo menos 0,015 % de Pb. 13. - Ânodo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 7, 9 e 11, caracterizado pelo facto de conter até 0,015 % de Pb. 14·.- Ânodo de acordo., com uma qualquer das reivindicações 1 a 7, 9, 11 e 13, caracterizado pelo facto de ser isento de chumbo. Lisboa, 19 de Outubro de 1990
PT95639A 1989-10-20 1990-10-19 Processo para a preparacao de um anodo de liga de zinco e com a forma de copo ou de placa, para pilhas electroquimicas PT95639A (pt)

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