RU1788533C - Способ сборки анода химического источника тока - Google Patents

Description

таллы и сплавы с высоким удельным электрическим сопротивлением: никель, молибден , титан, нержавеюща  сталь и т.п.

Промышленность выпускает порошки с широким диапазоном по фракционному со- ставу. Порошок марки ПХ18Н9Т с (ГОСТ 13084-67) имеет состав: размер зерна менее 58 мкм 20-50%; размер зерна 56-280 мкм 80-50%.

При нанесении этого порошка на крыш- ку осаждаютс  частицы крупной и мелкой фракций, причём в отдельных местах возможны наложени  фракций друг на друга.

Толщина сло  плазменнодугового покрыти  лимитируетс  размером самой круп- ной фракции частиц и вьлсбтой в ыбтупов в местах наложени  частиц друг на друга.

При нанесении промежуточного электропроводного сло  порошками широкого диапазона фракций возможны следующие случаи:; :

При соотношений толщины сло  покрыти  к диаметру крышки 1- 10-5 не выполн ютс  Ґ е л о ёйтг одно р о д ности (сплошности) покрыти  и в незан тые по- крытиём участки проникает электролит, что увеличивает саморазр д элемента.

При выполнении требований однородности (сплошности) покрУти  возмоМн б наложение крупных частиц порошка друг на друга в отдельных местах и соотношение толщины сло  покрыти  к диаметру крышки превышает верхний предел 5 -10 . Дл  выполнени  соотношени  в пределах 1 необходимо вводить дополни- тельные операции по рассеиванию порошков , что приводит к увеличению трудоемкости изготовлени  ХИТ.

Недостатками данного способа сборки анода ХИТ  вл ютс  повышенное внутрен- нее сопротивление в Месте контактакрышки и лити  через напыленный слой; значительный саморазр д источников в процессе хранени  и эксплуатации (до 10% в год); высокое удельное электрическое со- противление материала крышки (сталь 12х18Н10Т, 0,750м -мм2/м);

Целью изобр ётени   Вшетс  уменьшение внутреннего сопротивлени  и снижение саморазр да.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе сборки анода ХИТ. заключающемс  в нанесении промежуточного электропроводного с ло  материала на внутреннюю поверхность токоотвода плазмен- ным напгылением, и последующей напрёссовке в токоотвод анода из щелочного Металла, электропроводный слой нанос т из материала, имеющего низкое удельное

сопротивление, при соотношении толщины напыленного сло  к толщине анода 0,05...1,00, при этом в качестве материала с низким удельным сопротивлением может быть медь, а токоотвод выполнен из меди или ее сплавов.

При плазменнодуговом нанесении покрыти  на крышку дл  образовани  промежуточного сло  частицы порошка, попада  в плазменный поток, нагреваютс  до температуры , близкой к температуре их плавлени  и надежно сцепл ютс  с поверхностью крышки.

Использование порошков из материала с низким удельным сопротивлением позвол ет уменьшить внутреннее сопротивление и снизить саморазр д ХИТ в процессе хранени  и эксплуатации. При этом промежуточный слой находитс  в восстановленном состо нии до полного расходовани  активного анодного вещества.

Применение в процессе плазменного напылени  инертных газов или газов, обладающих восстановительными свойствами, предотвращает процесс окислени  напыл емых порошков, что улучшает контактные свойства покрыти .

Выполнение требуемого соотношени  толщины напыленного сло  к толщине анода (0,05...1,00) позвол ет обеспечить надеж- ный механический и электрический контакты, в т.ч. и в жестких услови х эксплуатации ХИТ (удары, нагрузки, вибрации и т.п.).

Предлагаемый способ сборки анода ХИТ обладает следующими преимуществами по сравнению с известными: уменьшает внутреннее сопротивление ХИТ; снижает саморазр д ХИТ в процессе хранени ; снижает саморазр д ХИТ во врем  эксплуатации его за счет уменьшени  омических потерь энергии.

Новыми признаками, характеризующими предлагаемый способ сборки анода ХИТ,  вл етс  то, что электропроводный слой нанос т из материала, имеющего низкое удельное сопротивление при соотношении толщины напыленного сло  к толщине анода б,05...1,00, причем в качестве материала с низким удельным сопротивлением берут медь; а токоотвод выполнен из меди или ее сплавов.

На чертеже показан ХИТ с анодом, собранным по предложенному способу, узел I, разрез.

Конструктивно источник тока состоит из токопровод щего корпуса 1 цилиндрической формы, токопровод щей крышки 2, уп- лотнительного кольца 3, выполненного из электроизол ционного материала, отрицательного электрода А из лити , положительного электрода 5. выполненного в виде пористой массы, двух диафрагм 6, 7, пропитанных органическим электролитом, электропроводных слоев 8 и 9. отрицательного 4 и положительного 5 электродов соответственно .

Пример. Электропроводный слой нанесли методом плазменнодугового напылени  на внутреннюю поверхность крышки из следующих материалов порошков с удельным электрическим сопротивлением (Ом мм /м), при соотношении толщины на- пыленного сло  к толщине анода 0,05... 1,00:

медь0,017

молибден0,057

никель0,068

хром, 0,14

титан0,55

сталь ПХ18Н9Т 0,75

Крышки изготовили из листа толщиной 0,25 мм из следующих материалов: сталь 12Х18Н10Т; медь М1; латунь Л63; монель НМ19А; никель; титан.

На напиленный слой в крышку напрессовали отрицательный электрод, изготовленный из диска лити  толщиной 0,36...0,40 мм.

Корпус изготовили из листа нержавеющей стали 12х18Н1 ОТ толщиной 0,25 мм.

Электропроводный слой нанесли методом плазменнодугового напылени  на внутреннюю поверхность корпуса из материала порошка нержавеющей стали ПХ18Н9Т С.

На напиленный слой в корпус напрессовали положительный электрод, изготовленный из катодной массы на основе диоксида марганца в виде диска.

Отрицательный электрод установили в корпус положительного электрода и через уплотнительное кольцо и раздел ющие межэлектродное пространство диафрагмы, предварительно пропитанные в органическом электролите, произвели герметизацию опытных образцов ХИТ методом завальцов- ки кромки корпуса на крышку через уплотнительное и изолирующее кольцо.

Контрольные образцы ХИТ собрали с анодом, изготовленным по способу-прототипу , соответствующему аноду в источнике МЛ 2325, ЮМО.082.058 ТУ нанесение методом плазменнодугового напылени  промежуточного электропроводного материала из порошка нержавеющей стали ПХ 18Н9Т С на внутреннюю поверхность крышки, выполненной из нержавеющей стали 12Х18Н10Т.

После технологической выдержки (30 суток) опытные и контрольные источники

подверглись испытани м, результаты кото,- рых приведены в табл.1, 2 и 3.

Значени  напр жени , В, элементов с крышкой из нержавеющей стали при на- грузках 830 кОм (ивзо) и 370 Ом (11з7о) и внутреннего сопротивлени  (ЯВн). Ом, в зависимости от материала нагшленного сло .

Внутреннее сопротивление элементов рассчитали по формуле:

D /ивзо кОм - U370 V 370 Ом

RBH-----ОЖбЙ----

где RBH - внутреннее сопротивление эле- ментом, Ом;

Ueao - напр жение при нагрузке 830 кОм, В;

U370- напр жение при нагрузке 370 Ом,

В-... J;,,.,,. ,-.,-,. ;. ,,.-.....Значени  напр жени , В, элементов с напиленным слоем из меди на крышке при нагрузках 830 кОм (Ueao) и 370 Ом (Itoo) и внутреннего сопротивлени  элементов (RBH), Ом, в зависимости от материала крышки ., ,

Анализ результатов испытаний опытных и контрольных образцов по данным табл.1,2,3 показал.

В зависимости от удельного электрического сопротивлени  материала напиленного порошка: при напылении покрыти  металла с меньшим удельным сопротивлением (например, медь, 0,017. Ом -мм2/м) уменьшаетс  внутреннее сопротивление

элементов, уменьшаютс  омические потери при эксплуатации ХИТ, уменьшаетс  саморазр д ХИТ в процессе хранени , увеличиваетс  срок службы элементов; при напылении покрыти  металла с большим удельным сопротивлением (например, нержавеюща  сталь ПХ18Н9Т, 0,75 Ом- мм2/м)увеличиваетс  внутреннее сопротивление эл1ейе нтов, увеличиваютс  омические jnoirepH при эксплуатации ХИТ, увеличиваетс  саморазр д

ХИТ в процессе хранени , уменьшаетс  срок службы элементов.

В зависимости от соотношени  толщины напыленного сло  к толщине анода; при отношении меньше 0,05 не обеспечиваетс 

необходимый механический и электрический контакт, увеличиваетс  саморазр д ХИТ в процессе хранени ; при отношении равном 0,05-1,00 обеспечиваетс  необходимый механический и электрический контакты , саморазр д в процессе хранени  минимальный; при отношении больше 1,00 происходит перерасход порошка, уменьшаетс  полезный объем элементов, увеличиваетс  саморазр д элементов в процессе

хранени , возможен отказ элементов вследствие просекани  лити  и образовани  металлических дендритов, а также просекани  диафрагмы выступающими частицами над плоскостью лити .

В зависимости от материала крышки: при изготовлении крышек из монели НМ19А, меди, латуни Л63 уменьшаетс  внутреннее сопротивление элементов, уменьшаетс  омические потери при эксплуатации ХИТ, уменьшаетс  саморазр д ХИТ в процессе хранени , увеличиваетс  срок службы элементов; при изготовлений крышек из титана, нержавеющей стали, никел  увеличиваетс  внутреннее сопротивление, увеличиваютс  омические потери при экс плуатации ХИТ, увеличиваетс  саморазр д ХИТ в процессе хранени , уменьшаетс  срок службы элементов.

По результатам испытаний можно сделать следующие выводы: ХИТ с анодом, в котором литий напрессован на напиленный слой из материала, имеющего низкое удельное электрическое сопротивление, например , меди (0,017 Ом мм2/м при 20°С), при соотношений толщины напиленного сло  к толщине анода 0,05-1.00 уменьшено внутреннее сопротивление ХИТ, снижен само- разр д ХИТ в процессе хранени  и эксплуатации, кроме того, снижена себестоимость анода ХИТ за счет применени  в качестве материала дл  токоотвода меди или сплавов, содержащих медь.

Оптимальными услови ми способа, обеспечивающими максимальные эксплуа- тационые характеристики ХИТ  вл ютс : электропроводный слой нанос т из материала порошка, имеющего низкое удельное

электрическое сопротивление, например, меди (0,017 Ом -мм /м при 20°С); соотношение толщины напыленного сло  к толщине анода равно 0,05...1,00; с целью снижени 

себестоимости анода ХИТ применение в качестве материала крышки металла-меди или ее сплавов, например, латунь ЛбЗ.

По сравнению с прототипом (а.с. № 1360504),  вл ющимс  наиболее близким

предложенному по техническому решению и выполн емым функци м, вы влены следующие преимущества: уменьшено внутреннее сопротивление ХИТ; снижен саморазр д ХИТ в процессе хранени ; снижен саморазр д ХИТ во врем  эксплуатации его за счет уменьшени  омических потерь энергии. .

Ф о р м у л а и з обретени 

Claims (3)

1. Способ сборки анода химического ис- точника тока с неводным электролитом, включающий нанесение промежуточного электропроводного сло  материала на внутреннюю поверхность токоотвода плазменным напылением и последующую напрессовку в токоотвод анода из щелочного металла, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  внутреннего сопротивлени  и снижени  .саморазр да, электропроводный слой нанос т из материала, имеющего низкое удельное сопротивление при соотношении толщины напыленного сло  к толщине анода 0,05-1,00.

2. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что в качестве материала с низким удельным сопротивлением берут медь.

3. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что токоотвод выполнен из меди или ее сплавов.

Таблица 1

Табл и ц а 3

Зависимость электрической емкости, значений саморазр да и механической прочности сцеплени  диска лити  с крышкой опытных образцов в зависимости от соотношени  толщины напыленного сло  к толщине анода.

Т са блица 2