Спосіб одержання свинцевого сплаву для виготовлення акумуляторів

Спосіб одержання свинцевого сплаву для виготовлення акумуляторів, який включає введення в розплавлений свинець кальцію у розрахунку 0,04-0,30 мас. %, кристалізацію сплаву у вигляді смуги, проведення прокатки з нього стрічки та проведення старіння одержаного сплаву, який відрізняється тим, що в розплавлений свинець додатково вводять олово в розрахунку 0,20-2,50 мас. %, сплав кристалізують та додатково прохолоджують до температури 50-80 °С, при цій же температурі проводять прокатку сплаву в стрічку при ступені деформації 85-95 %, а старіння прокатаного сплаву проводять при температурі 60-100 °С. Винахід відноситься до електротехнічної промисловості, а саме, до виробництва акумуляторів і акумуляторних батарей. Для виготовлення струмовідводів сучасних свинцево-кислотних акумуляторів й акумуляторних батарей застосовують свинцеві сплави з добавками кальцію у свинець. Щоб сплав досягав необхідних механічних властивостей (міцності), уводять певну кількість кальцію, кристалізують сплав у вигляді смуги и проводять прокатку з нього стрічки, витримують сплав якийсь час, щоб відбувся процес його старіння (дисперсійного твердіння). Після чого із цього сплаву (стрічки) виготовляють струмовідводи. Як найближчий аналог нами обрано спосіб підвищення механічних властивостей свинцевого акумуляторного сплаву, відповідно до якого в розплавлений свинець уводять кальцій у розрахунку 0,04-0,30мас.%, сплав кристалізують у вигляді смуги й проводять прокатку з нього стрічки, проводять старіння твердого сплаву. Після чого із цього сплаву (стрічки) виготовляють струмовідводи [Бессурьмяные аккумуляторные сплавы./ В.И.Болотовский, Г.В.Кривченко// Химические источники тока. Сб. научных трудов. Л.: Энергоатомиздат, 1984. - С.37-40]. Добавка кальцію у свинець істотно зміцнює сплав. Добавку роблять безпосередньо введенням кальцію в розплавлений свинець, або використають 3-5% лігатуру по кальцію. Сплав кристалізують і проводять прокатку з нього стрічки. Старіння твердого сплаву (стрічки) проводять у природних умовах (при температурі повітря в приміщенні 15-35°С). Як показує досвід, свинцево-кальцієвий сплав отримує механічні властивості, достатні для виготовлення з нього струмовідводів акумуляторів, тільки після 3-х діб природного старіння, коли межа міцності на розрив (тимчасовий опір деформації) досягає 34кг/мм2, а відносне подовження стає 5-15%. Недоліком способу-найближчого аналогу є необхідність тривалого старіння сплаву, що збільшує тривалість технологічного циклу, знижує продуктивність праці. Крім того, властивості отриманого свинцевокальцієвого сплаву такі, що призводять до швидкої (19) UA (11) 86859 (13) C2 (21) a200708497 (22) 24.07.2007 (24) 25.05.2009 (46) 25.05.2009, Бюл.№ 10, 2009 р. (72) ДЗЕНЗЕРСЬКИЙ ВІКТОР ОЛЕКСАНДРОВИЧ, UA, СКОСАР ЮРІЙ ІВАНОВИЧ, UA, КАЗАЧА ЮРІЙ ІВАНОВИЧ, UA, БУРИЛОВ СЕРГІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA, СКОСАР ВЯЧЕСЛАВ ЮРІЙОВИЧ, UA (73) ДЗЕНЗЕРСЬКИЙ ВІКТОР ОЛЕКСАНДРОВИЧ, UA, СКОСАР ЮРІЙ ІВАНОВИЧ, UA, КАЗАЧА ЮРІЙ ІВАНОВИЧ, UA, БУРИЛОВ СЕРГІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA, СКОСАР ВЯЧЕСЛАВ ЮРІЙОВИЧ, UA (56) UA, 47000, C2, 17.06.2002 RU, 2297465, C2, 20.10.2006 US, 4228580, A, 21.10.1980 3 86859 4 пасивації позитивних електродів свинцевоексперименти, при ступені деформації менш ніж кислотних акумуляторів, коли між струмовідвода85% нерівномірність напружено-деформованого ми й позитивною активною масою (РbО2) накопистану сплаву (анізотропія властивостей) внаслідок чується діелектричний сульфат свинцю (PbSO4), недостатнього обтиснення всіх шарів стрічки по що виводить акумулятори з ладу. товщині така, що для її зниження потрібно тривале Нами вирішувалося завдання вдосконалення (більше 7 діб) здійснення процесу старіння. При способу підвищення механічних властивостей ступені деформації більше ніж 95% виникає безліч свинцевого сплаву, що дозволяв би скоротити час внутрішніх дефектів (мікротріщин), що знижують старіння сплаву й охороняв би позитивні електромеханічну міцність і корозійну стійкість сплаву. При ди акумуляторів від пасивації. температурах менш ніж 50°С всі корисні процеси Поставлене завдання вирішувалося тим, що в сповільнюються, і прокатка відбувається з підвиспособі підвищення механічних властивостей щенням кількості дефектів, що знижує механічну свинцевого акумуляторного сплаву, відповідно до міцність і корозійну стійкість сплаву. При темпераякого в розплавлений свинець уводять кальцій у турах більше ніж 80°С швидко знімаються внутрірозрахунку 0,04-0,30мас.%, сплав кристалізують у шні напруження в сплаві й зменшується ефект вигляді смуги й проводять прокатку з нього стрічки, зміцнення сплаву в процесі подальшого старіння. проводять старіння твердого сплаву, відповідно до Штучне старіння прокатаного сплаву здійснювинаходу, у розплавлений свинець уводять олово ють при температурі 60-100°С, що істотно присков розрахунку 0,20-2,50мас.%, сплав кристалізують рює процес старіння з відповідним зниженням аніі прохолоджують до температури 50-80°С, при цій зотропії властивостей у сплаві й підвищенням температурі проводять прокатку сплаву в стрічку механічної міцності (збільшенням межі міцності на при ступені деформації 85-95%, проводять старінрозрив, твердості, межі текучості). При температуня прокатаного сплаву при температурі 60-100°С. рах нижче 60°С ефект прискорення старіння сплаРозкриємо сутність технічного рішення. Добавву (зниження анізотропії й підвищення міцності) ка кальцію у свинець, як і у випадку прототипу, незначний і може бути порівняним із природним істотно зміцнює сплав. Добавка олова сприяє пристарінням сплаву у звичайних умовах. При темпескоренню старіння сплаву. При вмісті олова менш ратурах вище 100°С швидко, знімаються внутрішні ніж 0,20мас.% ефект прискорення старіння зникає. напруження в сплаві (анізотропія властивостей При вмісті олова більше ніж 2,50мас.% старіння зменшується), однак різко зменшується ефект змівже не прискорюється, але зате зростає собіварцнення сплаву (підвищення межі міцності на розтість сплаву, тому що олово дорожче свинцю. Нарив, межі текучості) зі зниженням пластичних влаявність олова в сплаві в кількості 0,20-2,50мас.% стивостей сплаву, що робить недоцільним забезпечує високі пластичні властивості сплаву, подальше підвищення температури штучного стащо дозволяє вести прокат зі ступенем деформації ріння. до 95%, що також сприяє, як буде показано нижче, За наявними в авторів відомостями запропозміцненню сплаву й зниженню його анізотропії. новані істотні ознаки, що характеризують суть виКрім того, олово в зазначених кількостях усуває находу, не відомі в даному розділі техніки. пасивацію позитивних електродів, утворюючи Запропоноване технічне рішення може бути струмопровідні містки через границю: струмовідвід використане на підприємствах з виробництва - позитивна активна маса. свинцево-кислотних акумуляторів й акумуляторПрокатку сплаву (смуги.) здійснюють при темних, батарей, зокрема - у виробництві герметизованих клапано-регульованих VRLA-батарей (Valve пературі 50-80°С зі ступенем деформації e=85Regulated Lead Acid) зі струмовідводами зі свин95%, де e=(H-h)/H×100%, де Η - товщина смуги до цево-кальцієво-олов'яного сплаву. прокатки, h - товщина стрічки після прокатки. ЗаСпосіб, що заявляється, здійснюють таким чизначений ступінь деформації разом з температурном. У розплавлений свинець уводять кальцій й ними умовами підвищують такі механічні властиолово в розрахунку 0,04-0,30мас.% кальцію й 0,20вості сплаву, як межа міцності на розрив 2,50мас.% олова. Добавку роблять безпосередньо (тимчасовий опір деформації), твердість, межа введенням кальцію й олова в розплавлений свитекучості, створюють передумови прискореного нець, або використають лігатуру по кальцію й по зміцнення (підвищення механічних властивостей) олову. Отриманий розплав кристалізують у вигляді при старінні сплаву. Ефект прискореного зміцненсмуги й охолоджують до температури 50-80°С, при ня сплаву, імовірно, пов'язаний з утворенням дрібцій температурі проводять прокатку твердого нозернистої структури сплаву, зсувом його шарів з сплаву при ступені деформації 85-95% у прокатних насиченням енергією у вигляді зон напруги. Крім клітях. Після цього проводять штучне старіння того, дрібнозерниста структура підвищує корозійну прокатаного сплаву при температурі 60-100°С. стійкість сплаву. При ступені деформації 85-95% і Досвід показує, що після 6 годин штучного старінпри температурах 50-80°С у ході процесу прокатки ня свинцево-кальцієво-олов'яний сплав отримує має місце зсув шарів металу (витяжка) убік прокамеханічні властивості, достатні для виготовлення з ту, однак нагрівання сплаву ще недостатньо для нього струмовідводів акумуляторів. зняття внутрішніх напружень. Внутрішні напруженПриклад. На виробничій машині безперервноня можуть накопичуватися в прокатаному металі, го виготовлення свинцевих стрічок для струмовідутворюючи неоднорідний напруженоводів відлили смугу зі свинцевого сплаву, що місдеформований стан у сплаві, що стає більш однотить 0,09мас.% кальцію й 0,28мас.% олова, рідним при його старінні - відбувається перерозпрокатали стрічку при температурі 70°С при ступоділ зон залишкових напруг зі зниженням анізотпені деформації 93,75%, зробили штучне старіння ропії властивостей сплаву. Як показали 5 86859 6 при температурі 80°С. У результаті протягом 6 досягло 4,5кг/мм2, а відносне подовження стало годин витримки при зазначеній температурі сплав 17%. досяг достатніх механічних характеристик: межа Таким чином, у виробничих умовах підтверміцності на розрив (тимчасовий опір деформації) джене досягнення необхідного технічного результату. Комп’ютерна верстка В. Мацело Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601