Сплав-лігатура для струмовідводів свинцевого акумулятора

Сплав-лігатура для струмовідводів свинцевого акумулятора, що містить свинець, сурму, олово, миш'як, мідь, срібло, вісмут, сірку, нікель, залізо, яка відрізняється тим, що додатково містить селен, кальцій, алюміній, цинк, Винахід відноситься до електротехніки, зокрема до виробництва свинцевих акумуляторних батарей, і може бути використаний при їхній розробці і виготовленні Відомий свинцево-сурм'янистий сплав, що містить, мас %, сурму 5-6, мідь 0,05-0,06, миш'як 0,08-0,2, олово 0,01-0,015, вісмут 0,03-0,04, цинк 0,001-0,0012, залізо 0,005-0,006, свинець - решта (Сплави свинцево-сурм'янисті ДСТ 1292-81) Зазначений сплав володіє задовільними ливарними властивостями, але високий вміст сурми в цьому сплаві звужує область його використання, зокрема, виключає можливість його використання в герметизованих акумуляторних батареях через значне газовиділення і великі витрати води як у режимах заряд-розряд, так і під час зберігання Крім того, межа ЦІННОСТІ при розтягуванні в цього сплаву невелика (порядку ЗО МПа), що знижує надійність функціонування акумуляторних батарей зі струмовідводами із зазначеного сплаву при періодичних і ударних механічних навантаженнях Найбільш близькою до сплаву, що заявляється, по технічній сутності і по результатам, що досягаються, є композиція складу, мас % сурма 0,5-1,8, олово 0,11-0,15, миш'як 0,14-0,20, мідь 0,05-0,07, срібло 0,005-0,007, вісмут 0,015-0,017, ю натрій при такому тів, мас % Сурма Олово Миш'як Мідь Срібло Вісмут Селен Сірка Нікель Кальцій АЛЮМІНІЙ Цинк Залізо Натрій Свинець співвідношенні компонен 0,0008-0,0012 0,01-0,015 0,001-0,0011 0,004-0,005 0,03-0,04 0,02-0,03 0,001-0,0012 0,004-0,005 0,001-0,0012 0,065-0,085 0,001-0,0011 0,001-0,0012 0,004-0,005 0,0009-0,001 решта сірка 0,006-0,0068, нікель 0,0015-0,0017, залізо 0,003-0,005, свинець - решта (авт свід СРСР № 1695790, заявл 2112 89, "Для службового користування") Ливарні властивості зазначеного сплаву задовільні, механічна МІЦНІСТЬ (не менш 40 МПа на розтягування) також відповідає вимогам, що пред'являються до струмовідводів для широкого класу акумуляторних батарей Однак темп газовиділення і витрати води в акумуляторах, що використовують струмовідводи із зазначеного сплаву, і струм саморозряду досить великі, що не дозволяє використовувати цей сплав у герметизованих акумуляторних бататерях Крім того, при експлуатації батарей продуцюються в значній КІЛЬКОСТІ отруйні речовини ряду арсин, стибнин і ін В значній мірі зазначені недоліки сплаву-прототипу зумовлені і тим, що компоненти сплаву - олово, миш'як, мідь, срібло, вісмут, сірка, нікель і залізо вносяться безпосередньо в розплав свинецьсурма, але ПОСЛІДОВНІСТЬ їх внесення не визначена, тому КІЛЬКІСТЬ внесених компонентів не корелює з їх наявністю у сплаві, а фізіко-хімічні і механічні властивості струмовідводів із зазначеного сплаву значно відрізняються в партії струмовідводів, що призводить до невідтворюваності характеристик акумуляторів 00 ю со 43598 В основу винаходу, що пропонується, поставлене завдання створення сплаву-лігатури, вміст компонентів у якому точно детермінований і корелює з КІЛЬКІСТЬЮ компонентів, що вносяться в розплав, і застосування якого для виготовлення струмовідводів у свинцево-кислотному акумуляторі приводить до відтворюваності фізіко-хімічних і механічних властивостей струмовідводів, зниження газовиділення і витрат води, зниження саморозряду, збільшення термінів експлуатації акумуляторних батарей, зниження токсичності Поставлене завдання вирішується тим, що сплав-лігатура для струмовідводів свинцевого акумулятора, який містить свинець, сурму, олово, миш'як, мідь, срібло, вісмут, сірку, нікель, залізо, ВІДПОВІДНО до винаходу, компоненти взяті в наступних відносинах, мас % сурма 0,0008-0,0012, олово 0,01-0,015, миш'як 0,001-0,0011, мідь 0,004-0,005, срібло 0,03-0,04, вісмут 0,02-0,03, селенів 0,001-0,0012, сірка 0,004-0,005, нікель 0,001-0,0012, кальцій 0,065-0,085, алюміній 0,001-0,0011, цинк 0,001-0,0012, залізо 0,0040,005, натрій 0,0009-0,001, решта свинець, і відрізняється від сплаву-прототипу істотним (у тисячу разів) зменшенням вмісту сурми, значним (у сто разів) зменшенням вмісту миш'яку, дворазовим збільшенням КІЛЬКОСТІ вісмуту, десятикратним зменшенням вмісту олова, додатковим введенням селенів, кальцію, алюмінію, цинку і натрію Такий сплав-лігатура із вмістом кальцію й інших добавок має евтектичну структуру і ця структура відтворюється у позплаву свинцю при внесенні сплаву-лігатури в розплав, у той час як сплав по прототипу має дендритну структуру, що негативно позначається на електричних і експлуатаційних характеристиках акумуляторних батарей Зменшення вмісту сурми в сплаві-лігатурі, що заявляється, дозволяє підвищити корозійну СТІЙКІСТЬ струмовідводів, зменшити саморозряд, так що акумулятори, струмовідводи яких виготовляються із застосуванням сплаву-лігатури, що заявляється і який вноситься в розплав свинцю, можуть довго зберігатися без істотного зменшення ємності, при цьому газовиділення і витрати води різко знижуються, що дозволяє використовувати струмовідводи у герметизованих свинцево-кислотних акумуляторних батареях, що особливо важливо для батарей спеціального призначення Зменшення більш, ніж у 100 разів вмісту миш'яку в сплавілігатурі, що заявляється, робить експлуатацію акумуляторних батарей екологічно безпечною, а десятикратне зниження вмісту олова в кінцевому рахунку знижує вартість готової продукції - акумуляторних батарей Сплав-лігатура, що заявляється, зі значним вмістом кальцію і низьким змістом сурми володіє значною реакційноспроможністю і з метою запобігання втрат кальцію в сплав введений алюміній Наявність алюмінію в сплаві-лігатурі дозволяє зберегти незмінний вміст кальцію, натрію, заліза при внесенні його в розплав свинцю і при литті Крім того, алюміній прискорює дозрівання (старіння) сплаву, поліпшує його структуру, підвищує мікротвердість і МІЦНІСТЬ на розрив, поліпшує корозійну СТІЙКІСТЬ струмовідводів АЛЮМІНІЙ, ЩО окисляється в процесі роботи акумулятора (до АЬОз) дозволяє забезпечити рівномірне теплове поле електродів, тому що оксид алюмінію має надзвичайно високу теплопровідність, яка наближається до теплопровідності МІДІ Додаткове (стосовно сплаву-прототипу) введення в сплав у мікродозах цинку, селенів і натрію забезпечує підвищення мікротвердості, сталість структури сплаву, зокрема, підтримку в нормі вмісту кальцію В результаті дослідження відомих у науці і техніці технічних рішень сукупність істотних ознак цілком чи частково співпадаюча з заявленої і яка дозволяє вирішити поставлену винахідницьку задачу, не була виявлена Отже, пропонований винахід відповідає критерію "новизна" Сутність заявленого винаходу не випливає для фахівця явним чином із відомого рівня техніки і була встановлена ретельними багатоплановими експериментальними дослідженнями Сукупність ознак, що характеризують відомий сплав-лігатуру для струмовідводів свинцевого акумулятора, не забезпечує нових властивостей і тільки наявність ВІДМІТНИХ ознак дозволяє одержати новий технічний результат Отже, пропонований винахід відповідає критерію "винахідницький рівень" Пропоноване технічне рішення може бути використане при розробці герметизованих свинцево-кислотних акумуляторних батарей, що забезпечують тривалі терміни експлуатації, екологічну безпеку, при зниженні витрат дорогих ХІМІЧНИХ компонентів - сурми й олова Приклад. Виготовлені струмовідводи зі сплаву, в який внесено сплав-лігатуру, що містить (мас%) Sb-0,0012, Sn - 0,015, As-0,0011, С и 0,005, Ag - 0,04, Bi - 0,03, Se - 0,0012, S - 0,005, Ni-0,0012, Ca-0,08, Al - 0,0011, Zn - 0,0012, Fe - 0,005, Na - 0,001, решта - Pb, ВОЛОДІЛИ підвищеною у 1,3 рази межею МІЦНОСТІ на розтягування (до 52,3 МПа проти 40,22 МПа для сплаву-прототипу) За рахунок утворення мілкодисперсної сублімікроскопічної фази РЬзСа у сплаві істотно підвищується його твердість ХІМІЧНИЙ аналіз показав, що вміст компонентів у готовому струмовідводі, отриманому литтям сплаву, що містив сплавлігатуру, цілком збігається із вмістом компонентів у сплаві-лігатурі Температура розплаву свинця, в якій вносився сплав-лігатура, і темп внесення його (частинами) є предметом нау-хау Заряд експериментальних акумуляторних батарей типорозміру 6СТ-60 зі струмовідводами із сплаву, який містив заявляємий сплав-лігатуру, номінальним для батарей цього типу струмом супроводжувався зниженням обсягу виділюваних газів (ЬЬ, Ог) у 10-11 разів у порівнянні з аналогічними серійними акумуляторними батареями зі струмовідводами із сплаву-прототипу, а витрати води були знижені в 5-6 разів Цілком виключалося утворення стибнину й арсину, що дозволяє розраховувати на експорт таких стартерних акумуляторних батарей у Росію (ДЛЯ перспективних моделей автомобілів ВАЗ), а також у країни Європейського Союзу, де надзвичайно високі вимоги до екологічної чистоти комплектуючих для автомобілів Саморозряд експериментальних акумуляторів не перевищував 0,1% номінальної ємності в добу, у той час як саморозряд акумуляторів серійних акумуляторних батарей складав 0,5% Цей показник надзвичайно важливий для акумуляторних батарей спеціального призначення 43598 Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3