Сплав на основі свинцю для струмовідводів кислотних акумуляторів

Сплав на основі свинцю для струмовідводів кислотних акумуляторів, що містить кальцій, олово і алюміній, який відрізняється тим, що він додатково містить барій при наступному співвідношенні компонентів, мас % кальцій 0,03-0,12 олово 0,2-1,2 алюміній 0,001-0,03 барій 0,007-0,05 свинець решта Винахід відноситься до електротехнічної промисловості і може бути використаний при виробництві струмовідводів електродів свинцевокислотних акумуляторів Експлуатаційні характеристики і термін служби свинцево-кислотних акумуляторів у значній мірі визначаються складом сплаву струмовідводів позитивного і негативного електродів Тому постійно ведуться роботи з удосконалення наявних і розробці нових акумуляторних сплавів Відомий сплав на основі свинцю для виготовлення струмовідводів акумуляторів, що містить, мас % сурма 1,0-3,5, миш'як 0,025-0,2, селенів 0,005-0,1, олово 0,2-0,5, свинець - інше (патент СРСР № 652904, заявл 03 07 75, опубл 15 03 79) Високий зміст сурми у відомому сплаві звужує область його застосування в акумуляторній промисловості і унеможливлює використання у виробництві герметизованих свинцево-кислотних батарей, що є екологічно чистими, що виділяють малу КІЛЬКІСТЬ стибина, арсину, водню і кисню Акумулятори, зібрані на струмовідводах із зазначеного сплаву, мають підвищений рівень газовиділення і витрати води при зарядах, низьку корозійну СТІЙКІСТЬ, малий термін служби, через наявність насамперед сурми, що вводиться в сплав для забезпечення ливарних і механічних властивостей Відомий сплав для струмовідводів свинцевокислотних акумуляторів, що містить, мас % сурма 0,3-0,5, миш'як 0,05-0,5, кадмій 0,01-0,1, олово 0,01-1,0, мідь 0,01-0,7, вісмут 0,01-0,2, свинець інше (в з Японії № 63-19768, заявл 1 1 0 7 8 6 , опубл 27 01 88) Використання даного сплаву, що містить удвічі менше сурми, дозволяє, крім економії дефіцитної сурми, трохи поліпшити такі характеристики акумуляторів, як газовиділення і саморозряд Однак наявність сурми у сплавах позитивних електродів приводить, з одного боку, до збільшення інтенсивності виділення кисню, з іншого боку - до електрохімічного переносу і осадження сурми на поверхні негативного електрода Саме присутність сурми (навіть у незначній КІЛЬКОСТІ) на поверхні негативного електрода сприяє помітному зниженню перенапруги водню і ВІДПОВІДНО зростанню газовиділення, що обмежує термін служби акумулятора Добавка МІДІ негативно впливає на роботу акумулятора, тому що сприяє збільшенню виділення водню Використання миш'яку в сплаві небажано через виділення токсичного арсину Найбільш близьким по технічній сутності і результату, що досягається, є сплав на основі свинцю, обраний як прототип, для струмовідводів свинцево-кислотних акумуляторів, що містить, мас % кальцій 0,05-0,1, олово 0,05-0,15, кобальт 0,01-0,05, алюміній 0,1-0,2, цирконій 0,5-1,0, свинець - інше (патент РФ № 2012624, заявл 23 04 92, опубл 15 0594) Використання даного сплаву, легованого кальцієм, дозволяє істотно знизити швидкість саморозряду і газовиділення в процесі заряду Однак, даний сплав не знайшов практичного застосування у виробництві акумуляторів Ко о> 1 о (О бальт, уведений до складу сплаву для підвищення корозійної СТІЙКОСТІ, не представляє практичного інтересу як легуючий компонент, тому що майже не розчиняється у свинці, навіть при високих температурах Уведення кобальту вимагає попереднього готування олов'яно-кобальтово і лігатури При цьому можлива ліквація кобальту у свинцевих виливках Даний сплав характеризується високою вартістю і дефіцитністю компонентів, що входять у його склад Добавка цирконію приводить до істотного подорожчання акумуляторів В основу пропонованого винаходу поставлена задача створення сплаву на основі свинцю для струмовідводів кислотних акумуляторів, у якому в результаті введення нового елемента і нового оптимального співвідношення легуючих компонентів, досягається збільшення перенапруги водню і кисню, що веде до зменшення газовиділення, зниженню витрати води при роботі акумулятора Збільшується корозійна СТІЙКІСТЬ струмовідводу, підвищуються механічні властивості, а також термін служби акумулятора Поставлена задача вирішується тим, що сплав на основі свинцю для струмовідводів кислотних акумуляторів, що містить кальцій, олово й алюміній, ВІДПОВІДНО до винаходу, додатково містить барій при наступному співвідношенні компонентів, мас % кальцій 0,03-0,12, олово 0,2-1,2, алюміній 0,001-0,03, барій 0,007-0,05, свинець - інше Введення в сплав барію в КІЛЬКОСТІ 0,0070,05% при заданому співвідношенні легуючих компонентів поліпшує механічні властивості і дозволяє виготовляти тонкі струмовідводи Зміцнення сплаву відбувається за рахунок утворення обмежених твердих розчинів і ХІМІЧНИХ сполук типу PbBa, PbCa, PbSn Збільшується перенапруга виділення водню і кисню, що приводить до зменшення газовиділення Корозійна СТІЙКІСТЬ сплаву збі 60749 льшується, ВІДПОВІДНО підвищується термін служби акумулятора Відсутність у зазначеному сплаві цирконію дозволяє знизити вартість продукції (акумуляторів) із зазначеного сплаву в порівнянні з прототипом Збільшення змісту барію більш 0,05% забезпечує підвищення МІЦНОСТІ властивостей, але знижує пластичність сплаву, що, у свою чергу, погіршує умови обробки і якість струмовідводу Зменшення змісту барію менш 0,007% знижує ефективність дисперсійного твердіння, погіршує тривкісні властивості сплаву Пропоноване технічне рішення може бути використане при виробництві струмовідводів електродів для герметизованих свинцево-кислотних акумуляторних батарей, для яких важливо звести до мінімуму саморозряд і газовиділення Запропонований сплав може виготовлятися з брухту і ВІДХОДІВ свинцю і свинцевих сплавів з використанням лігатури РЬВа зі змістом барію до 25% Це забезпечує низьку собівартість сплаву, раціональне використання вторинної свинцевої сировини Для одержання сплаву були підготовлені чотири суміші інгредієнтів, кожна з якої містить (у мас %) кальцію - 0,07, олова - 1,2, алюмінію 0,005 і відрізняється одна від одної змістом барію, рівним у кожній суміші послідовно (у мас %) 0, 0,007, 0,015, 0,05, а також змістом свинцю, що складає додаткову до 100% частину у кожній суміші Плавка проводилася в електротермічній печі за заданою технологією 3 отриманих сплавів відливали струмовідводи, що пройшли іспит на дослідних акумуляторах стартерного типу Були вивчені механічні, корозійні й електрохімічні властивості сплавів струмовідводів Результати ІСПИТІВ представлені у таблиці Таблиця №п/п 1 2 3 4 Са Sn АІ Ва Газовиділення мас % 0,7 0,07 0,07 0,07 мас % 1,2 1,2 1,2 1,2 мас % 0,005 0,005 0,005 0,005 мас % 0 0,007 0,015 0,05 мл/годин 15 12 10 10 Корозійні іспити проводилися при температурі 75°С и оцінювалися, як утрата маси струмовідводу протягом 10 днів при ЩІЛЬНОСТІ електроліту 1,28г/см31 безупинному цикліруванні заряд-розряд З експериментальних даних, приведених у таблиці, видно, що сплав, який заявляється, на Комп'ютерна верстка Н Кураєва Утрата маси струмовідводів мг/див^ 10 8 5 5 Віднос подовження Межа тривкості н/мм^ % 15 12 9 8 35 40 55 50 основі свинцю з пропонованим оптимальним співвідношенням компонентів, особливо кальцію і барію, забезпечує високі механічні характеристики струмовідводів, високу корозійну СТІЙКІСТЬ і підвищений термін експлуатації акумуляторів Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119