PT96697B - Processo para a preparacao de ligas de zinco para involucros de pilhas electroquimicas - Google Patents

Processo para a preparacao de ligas de zinco para involucros de pilhas electroquimicas Download PDF

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Description

PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE LIGAS DE ZINCO PARA INVÓLUCROS DE PILHAS ELECTROQUIMICAS”
S.A. ACEC - UNION MINIERE N.V.
A presente invenção refere-se a uma liga de zinco que contém índio e manganês para invólucros de pilhas electroquími cas.
Uma tal liga é conhecida por meio de Chemical Abstracts. Vol. 106, 1987, 36009f. Esta liga contém, além de zinco, índio e manganês, também ainda conhecida chumbo e cádmio. Esta liga conhecida tem o inconveniente de conter Cd, que é um elemento muito tóxico.
A finalidade da presente invenção é proporcionar uma liga de zinco que contém índio e manganês para invólucros de pilhas, que não contém cádmio e que mesmo assim tem uma resistência mecânica, uma possibi 1 idade de ser trabalha^ da e uma resistência â corrosão suficientes.
A liga de acordo com a presente invenção é isenta de cádmio e contém 0,001 a 1% de In e 0,005 a 1% de Mn (por % entende-se, na presente memória descritiva, percentagem
-Λ/·* em peso). Esta liga pode também conter até 1% de Pb.
Os outros constituintes da liga de acordo com a presente invenção são ou zinco e as impurezas inevitáveis ou zinco, impurezas inevitáveis e pequenas quantidades de outros elementos, como, por exemplo, 0,005 a 1% de Al e/ou 0,0005 a 0,1% de MTR (em.que o símbolo MTR representa um metal do grupo das terras raras ou uma mistura de metais do grupo das terras raras). As impurezas inevitáveis são as que se encontram presentes no zinco ou nos elementos que são adicionados ao zinco para se obter a liga. Além disso, a expressão referida antes liga de acordo com a pre sente invenção isenta de cádmio deve ser entendida como significando o seguinte : a liga de acordo com a presente invenção não contém cádmio, a não ser que este eventualmente se encontre sob a forma de impureza inevitável.
teor de índio deve ser pelo menos igual a 0,001% e o teor de manganês pelo menos igual a 0,005%; caso contrá rio, a resistência mecânica e/ou a resistência à corrosão serão insuficientes.
teor de índio não pode ultrapassar 1%, visto que teores superiores comprometem a processabi1 idade e aumentam desnecessariamente o preço da liga. Vantajosamente, o teor de índio não deve ultrapassar 0,1% e, preferivelmente, não
-3deve ser superior a 0,05%. No entanto, dá-se preferência a um teor de índio que não ultrapasse 0,02%, sendo ainda mais preferido um teor de índio até 0,01%. Preferivelmente, o teor de índio é pelo menos igual a 0,003%.
teor de manganês não pode ultrapassar 1%; caso contrário, forma-se uma quantidade tal de compostos intermetálicos Zn-Mn que podem aparecer fissuras quando a liga é laminada. Preferivelmente, o teor de manganês está compreen. dido entre 0,005 e 0,1% e, mais preferivelmente, entre 0,005 e 0,05%.
Se, na liga de acordo com a presente invenção, esU ver presente chumbo, o seu teor não pode exceder 1%; se os teores de chumbo forem maiores, podem ocorrer problemas de corrosão. Preferivelmente, o teor de chumbo não deve ser maior do que 0,3%. Ainda mais preferivelmente, o teor de chumbo não deve ultrapassar 0,05% e, mais preferivelmente ainda, deve ter um teor máximo de chumbo igual a 0,005%.
EXEMPLO
A descrição seguinte de um ensaio comparativo mostra que a resistência mecânica e a resistência à corrosão de um invólucro para pilhas electroquímicas constituído por uma liga de zinco de acordo com a presente invenção são
4substancíalmente equivalentes às de um invólucro feito de uma liga de zinco conhecida que contém cádmio.
Partindo de zinco termicamente refinado, preparam-se duas ligas cujas composições são as seguintes:
1) Zn - 0,025% de Pb - 0,01% de In - 0,05% de Mn.
2) Zn - 0,25% de Pb - 0,06% de Cd.
Estas duas ligas foram transformadas de maneira a obterem-se invólucros numa unidade industrial, procedendo de acordo com a maneira tradicional : o produto vazado foi laminado com obtenção de bandas, de que se cortaram por funcionamento pastilhas de forma hexagonal e depois as pastilhas de metal foram submetidas a extrusão de maneira a obterem-se os invólucros. 0 processamento da liga (1) reaH zou-se tão facilmente como o da liga (2).
A resistência à tracção (em MPa) foi determinada em provetas cortadas da parede do invólucro na direcção da extrusão; a velocidade de aplicação da tracção era igual a 1 centímetro por minuto. Verificou-se que a resistência à tracção era igual a 187,9 MPa no caso da liga (1) e a 179,4 MPa no caso da liga (2).
Para determinar a resistência à corrosão, utilizou-se um electrólito indutriasl de ZnCl2.
Mergulharam-se cinco invólucros de cada uma das ligas no electrólito durante quatro dias, que se conservou à temperatura de 45° C. Depois da imersão, determinou-se a perda de peso (em gramas) do conjunto dos cinco invólucros e calculou-se a taxa de corrosão (em microgramas por centímetro quadrado e por dia).
Os resultado estão resumidos no Quadro 1 :
QUADRO 1
Composição Perda de peso g Velocidade de corrosão 2 jjg/cm /dia
(D 0,2376 100,4
(2) 0,2384 100,8
A partir destes resultados, conclui-se que a resistência à corrosão da liga (1) é equivalente à da liga (2).
Depois da imersão, os invólucros foram também exanu nados por microscopia. Verificou-se que ambas as ligas são absolutamente equivalentes no que diz respeito à resistência
à corrosão por picagem.
A liga (1) é uma liga de acordo com a presente invenção. Outros exemplos típicos de ligas de acordo com a presente invenção têm as seguintes composições :
Zn-0, ΠΙη-0,005%Mn
Zn-0,05%In-0,005%Mn
Zn-0,02%In-0,005%Mn
Zn-0,01%In-0,005%Mn
Zn-0,003%In-0,005%Mn
Zn-0,003%In-0,1%Mn
Zn-0,003%In-0,05%Mn
Zn-0,01%In-0,05%Mn
Zn-0,01%In-0,1%Mn
Zn-0,02%In-0,05%Mn
Zn-0,02%In-0,1%Mn
Zn-0,05%In-0,1%Mn
Zn-0,05%In-0,05%Mn
Zn-0,1%In-0,05%Mn
Ζη-Ο,ΠΙη-Ο,ΠΜη
Zn-0,1%In-0,005%Mn-0,05%Pb
Zn-0,01%In-0,05%Mn-0,2%Pb
Zn-0,007%In-0,05%Mn-0,025%Pb
Zn-0,005%In-0,05%Mn-0,2%Pb
Zn-0,005%In-0,05%Mn-0,025%Pb
Zn-0,05%In-0,005%Mn-0,0UAl
Zn-0,02In-0,005%Mn-0, UAI
Zn-0,0UIn-0,005%Mn-0,1%A1-0,01%MTR
Zn-0,003% In-0,005%Mn-0,3%Pb-0,0UMTR
Zn-0,003%In-0,1%Mn-0,005%Pb-0,0UAI
Zn-0,003%In-0,05%Mn-0,3%Pb
Zn-0,0UIn-0,05%Mn-0,05%Pb-0,02%Al
Zn-0,OUIn-0, UMn-0,005%Pb
Zn-0,02%In-0,05%Mn-0,005%Pb-0 ,OUA1-0,00UMTR
Zn-0,02%In-0,UMn-0,02%Al-0,01%MTR
Zn-0,05%In-0,1%Mn-0,02%Al-0,002%MTR
Zn-0,05%In-0,05%Mn-0, UA1-0,005%MTR
Zn-0,UIn-0,05%Mn-0,005%Rb-0,002%MTR
Zn-0, UIn-0,1%Mn-0,005%Pb-0,005%Al-0,000UMTR
Quando se faz a preparação destas ligas, parte-se de zinco refinado termicamente ou electrolicamente e, para se introduzir o MTR, pode utilizar-se quer metal misto (misch-metal1),uma liga com cerca de 45% deCe, 45% de La e 10% de outras terras raras, quer uma liga-mãe de alumínio com 4% de La e 4% de Ce.

Claims (18)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. - Processo para a preparação de ligas de zinco con tendo índio e manganês para invólucros de pilhas electroquímicas, caracterizado. pelo facto de se misturar o zinco, o índio o manganês e de se eliminar o cádmio utilizando-se quantidades de índio compreendidas entre 0,001 e 1% e quantidades de manga nês compreendidas entre 0,005 e 1%.
  2. 2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de a liga conter até 1% de Pb.
  3. 3. - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de a liga conter até 0,1% ce In.
  4. 4. - Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo facto de a liga conter até 0,5% de In.
  5. 5. - Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo facto de a liga conter até 0,02% de In.
  6. 6. - Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo facto de a liga conter até 0,01% de In.
  7. 7. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindi cações 1 a 6, caracterizado pelo facto de a liga conter pelo menos 0,003% de In.
  8. 8.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindi' cações 1 a 7, caracterizado pelo facto de a liga conter até 0,1% de Mn.
  9. 9.terizado pelo
    Processo de acordo com a reivindicação 8 facto de a liga conter até 0,05% de Mn.
    carac
  10. 10,- Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 2 a 9, caracterizado pzlo facto de a liga conter até 0,3% de Pb.
  11. 11.-. Processo de acordo com a reivindicação racterizado pelo facto de a liga conter até 0,05% de Pb.
  12. 12.- Processo de acordo com a reivindicação 11, carac terizado pelo facto de a liga conter até 0,005% de Pb.
  13. 13.cações 1 a 12, a 1% de Al.
    Processo de acordo com uma qualquer das reivindi caracterizado pelo facto de a liga conter 0,005
  14. 14.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindi cações 1 a 13, caracterizado pelo facto de a liga conter 0,0005 - 0,1% de MTR, significando o símbolo MTR um metal do grupo das terras raras ou uma mistura de metais do grupo das ;terras raras.
  15. 15.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindi cações 1 a 14, caracterizado pelo facto de o zinco e as impurezas inevitáveis serem os outros componentes da liga.
  16. 16.- Processo para a fabricação de uma peça moldada destinada a ser transformada em invólucros para pilhas electroquímicas, caracterizado pelo facto de se submeter uma liga preparada pelo processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 15 a uma operação de moldação.
  17. 17,- Processo para a'fabricação de uma tira laminada destinada a ser cortada em pastilhas, caracterizado pelo facto de se submeter uma liga preparada pelo processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 15 a uma operação de laminagem.
  18. 18.- Processo para a fabricação de um invólucro para pilhas, caracterizado pelo facto de se submeter a uma operação de extrusâo uma pastilha que consiste numa liga preparada pelo processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 15.
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