Спосіб одержання струмовідводів зі свинцевого сплаву для виготовлення акумуляторних батарей

Реферат: Винахід належить до галузі кольорової металургії, а саме - до способу одержання струмовідводів з свинцевого сплаву для виготовлення акумуляторів. Спосіб одержання струмовідводів для виготовлення свинцево-кислотних акумуляторних батарей, за яким в розплавлений свинець вводять сурму 1,00-2,30 мас. %, олово 0,07-0,25 мас. %, миш'як 0,100,15 мас. %, селен 0,015-0,03 мас. %, вісмут 0,01-0,05 мас. %, потім з цього сплаву UA 107735 C2 (12) UA 107735 C2 виготовляють струмовідводи гравітаційним литтям у форми, що передбачають одержання замкнутої рамки струмовідводів, струмовідводи підвішують на стелажах рядами й виконують їх старіння при температурі 40-80 °C у термокамері, відстані між рядами підвішених струмовідводів встановлюють не менше 0,25 від лінійного розміру струмовідводів, стелажі забезпечують безперешкодний обдув повітрям вентилятором зі швидкістю не менше 200 3 3 м /год. на один м об'єму стелажів зі струмовідводами. Винахід забезпечує скорочення циклу виробництва струмовідводів, збільшення корозійної стійкості струмовідводів та довговічності акумуляторів і акумуляторних батарей з їх використанням. UA 107735 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузі кольорової металургії, а саме до - виробництва акумуляторів і акумуляторних батарей. Для виготовлення струмовідводів сучасних свинцево-кислотних акумуляторів і акумуляторних батарей застосовують свинцеві сплави з добавками кальцію та інших металів або з добавками сурми та інших металів. Легуючі добавки вирішують певні завдання: забезпечення механічної міцності, ливарних характеристик, корозійної стійкості, потрібної взаємодії з електролітом і активною масою. Добавки кальцію або сурми забезпечують, у першу чергу, механічну міцність. Тому в акумуляторній промисловості використовують саме свинцевокальцієві і свинцево-сурм'янисті сплави. Ці сплави мають властивість поступового старіння (дисперсійного твердіння), що і дозволяє після певного строку зберігання виготовлених зі свинцевих сплавів заготовок або струмовідводів використовувати ці струмовідводи в подальших технологічних операціях виготовлення акумуляторів. Звичайне старіння сплавів, що супроводжується підвищенням їхньої механічної міцності, триває протягом декількох діб (до місяця), що істотно подовжує технологічний процес. Можливо прискорити старіння свинцевих сплавів шляхом створення штучних умов, наприклад, підвищенням температури старіння. Відомий спосіб одержання струмовідводів зі свинцевого сплаву для виготовлення акумуляторів, відповідно до якого в розплавлений свинець уводять кальцій у розрахунку 0,040,30 мас. %. Сплав кристалізують у вигляді смуги й прокочують з нього стрічку і, виконують 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]. Старіння твердого сплаву (стрічки) роблять у природних умовах (при температурі повітря в приміщенні 15-35 °C), що призводить до тривалості процесу - до декількох діб - у цьому перший недолік способу. Другий недолік отриманого свинцево-кальцієвого сплаву полягає в тому, що його використання в струмовідводах для батарей, що працюють в умовах глибокого розряду (автомобілях великої вантажопідйомності, вантажопідйомної техніки й т.п.) призводить до швидкої пасивації позитивних електродів свинцево-кислотних акумуляторів, коли між струмовідводами й позитивною активною масою (РbО2) накопичується діелектричний сульфат свинцю (РЬЗОД що призводить до збільшення опору на границі струмовідвід - активна маса, росту напруги під час заряду й відшаруванню (опливанню) активної маси. В остаточному підсумку знижується термін служби акумуляторів. Відомий спосіб одержання струмовідводів зі свинцевого сплаву для виготовлення акумуляторів, відповідно до якого в розплавлений свинець уводять кальцій у розрахунку 0,040,30 мас. % і олово в розрахунку 0,20-2,50 мас. %. Сплав кристалізують у вигляді смуги, охолоджують до певної температури й прокатують з нього стрічку при певному ступені деформації, виконують старіння твердого прокатуваного сплаву (стрічки) при температурі 60100 °C, зі стрічки виготовляють струмовідводи [Патент України № 86859. Спосіб одержання свинцевого сплаву для виготовлення акумуляторів. МПК (2009) С22С 11/00, Н01М 10/04, С22В 13/00. опубл. 25.05.2009. бюл. № 10]. Перевагами цього способу є: значне прискорення старіння сплаву - до декількох годин; усунення пасивації позитивних електродів при неглибоких розрядах за рахунок добавки олова в сплав. Однак в аналогу є недоліки. Вони зв'язані, по-перше, із застосуванням як добавки кальцію, що призводить до пасивації позитивних електродів при глибоких розрядах акумуляторів, подруге, зі способом виготовлення струмовідводів шляхом просікання (перфорації) стрічки. Пояснимо докладніше. Перше: сучасна автотракторна техніка, автомобілі великої вантажопідйомності та ін., що використовують свинцево-кислотні акумуляторні батареї великої ємності, працює так, що акумуляторні батареї піддаються глибоким розрядам. В умовах глибоких розрядів, як показав досвід, свинцево-кальцієві сплави (навіть із добавкою олова) не можуть упоратися із проблемою пасивації позитивних електродів. Ця пасивація істотно скорочує термін служби акумуляторних батарей. Друге: просічні струмовідводи, виготовлені зі стрічки, не мають замкнутої рамки й тому недостатньо механічно міцні, що призводить до відносно швидкого їхнього деформаційного подовження під впливом корозії й змінних навантажень, які робить активна маса на струмовідвід у ході експлуатації (циклів заряд-розряд) акумулятора: при розряді діоксид свинцю активної маси перетвориться в сульфат свинцю зі збільшенням об'єму активної маси й ростом тиску на конструкцію струмовідводу; при заряді має місце зворотний процес перетворення свинцю зі зменшенням об'єму активної маси. Деформаційне подовження призводить до викривлення електродів і короткому замиканню позитивних електродів з негативними в акумуляторах, передчасно виводячи акумуляторні батареї з ладу. 1 UA 107735 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Відомий свинцевий сплав для виготовлення акумуляторних струмовідводів, відповідно до якого до складу свинцевого сплаву входить сурма 1,0-3,5 мас. %, миш'як 0,025-0,200 мас. %, селен 0,005-0,100 мас. %, олово 0,05-0,50 мас. % [Patent US № 3990893. Lead Alloy For Battery Grid. МПКІ322С 11/08. Nov. 9, 1976]. Перевагою аналога є використання сурми, що запобігає пасивації позитивних електродів. Укажемо на недоліки аналога. По-перше, склад сплаву нераціонально підібраний. По-друге, не зазначений спосіб його застосування для виготовлення струмовідводів. Наприклад, при виробництві струмовідводів гравітаційним способом на ливарних автоматах украй важливий підбор співвідношення легуючих елементів (сурми, миш'яку, олова, селену), що позначається на якості литих решіток (проливаності в ливарній формі, тріщиноутворенні відлитих решіток, їхньої схильності до дисперсійного твердіння). У той же час ці співвідношення не так критичні при виробництві решіток (струмовідводів) способом лиття на перфорований барабан. Розглянемо докладніше перше. Кількість сурми занадто велика, це стосується верхніх значень зазначеного інтервалу. Надлишок сурми призводить до саморозряду електродів і відносно великому виділенню газів при експлуатації. Але простим зменшенням кількості сурми неможливо усунути недолік, оскільки це веде до зниження міцності струмовідводів і зниженню ливарних якостей сплаву, що призводить до неповного заповнення ливарної форми розплавом і браку відлитих решіток. Миш'як також утримується в деякому надлишку, це стосується верхніх значень зазначеного інтервалу. Надлишок миш'яку призводить до зниження пластичних властивостей сплаву, охрупченню відлитих решіток, підвищує їх схильність до тріщиноутворення. Крім того, при інтенсивному режимі заряду акумуляторів це може призвести до зайвого виділення газів. Але й, як у випадку сурми, просте зменшення кількості миш'яку веде до зниження міцності струмовідводів. Аналогічна ситуація - з селеном і оловом. Верхні границі вмісту цих добавок невиправдано великі. Уведення олова в сплав малосурм'янистих струмовідводів необхідне для підвищення його ливарних властивостей. Під час лиття в результаті окислювання олова на поверхні розплаву утвориться плівка SnCh, що підвищує поверхневий натяг і, таким чином, поліпшує проливаність розплаву. Підвищення вмісту олова вище 0,25 мас. % недоцільно через відсутність поліпшення проливаності сплаву й високої вартості олова. Велика кількість олова подовжує процес установлення рівноваги в сплаві струмовідводів: після виготовлення акумуляторних батарей і початку їхньої експлуатації, у струмовідводах ще йдуть процеси встановлення рівноваги, виділення інтерметалідів, зокрема SbSn та ін. Це негативно позначається на корозійній стійкості струмовідводів, скорочуючи термін служби позитивних електродів. Уведення селену вище 0,03 мас. % веде до підвищеного зношування теплопокриття ливарних форм, що тягне більше часті зупинки ливарних автоматів для заміни теплопокриття й призводить до зниження продуктивності процесу лиття. Крім того, підвищення вмісту селену вище 0,03 мас. % не дає істотного поліпшення в частині утворення дрібнозернистої структури сплаву й призводить до подорожчання продукції. Розглянемо друге. Очевидно, що від способу виготовлення струмовідводів з того або іншого сплаву сильно залежить якість струмовідводів. Істотні тут особливості виливка, старіння (дисперсійного твердіння) та ін. В аналогу спосіб виготовлення не конкретизований. У той же час, як вказувалося вище, при виробництві решіток гравітаційним литтям з малосурм'янистих сплавів дуже істотний вплив вмісту легуючих елементів, що вводяться (сурми, миш'яку, олова, селену). Відомий спосіб зміцнення свинцевого сплаву, що містить 1-10 мас. % сурми й 0,5-10 мас. % олова, відповідно до якого сплав піддають штучному старінню при температурі 50-100 °C [Patent US № 2148741. Age-Hardening Lead Base Alloys. Feb. 28, 1939]. З такого міцного сплаву можна виготовляти струмовідводи. Перевагою аналога є істотне прискорення старіння за рахунок нагрівання сплаву, що скорочує технологічний цикл виготовлення струмовідводів. Однак, нераціональний підбор кількості сурми й олова в сплаві є більшим недоліком аналога. Як раніше вказувалося, високий зміст сурми в сплаві призводить до підвищеного газовиділення, витраті води в акумуляторі і необхідності частого його обслуговування, зокрема заливання води і підтримці густини електроліту. Підвищений вміст олова різко здорожує собівартість продукції. Крім того, вміст легуючої добавки олова повинен співвідноситися з кількістю легуючої добавки сурми для утворення потрібної кількості інтерметаліду SbSn, що значно поліпшує властивості сплаву. Цього немає в аналогу. В аналогу відсутній миш'як, що здатний частково замінити сурму, скоротивши її кількість, і прискорити старіння й зміцнення сплаву. Крім того, аналог не використовує добавку селену, що грає модифікуючу роль і підвищує корозійну стійкість сплаву. Його відсутність при литті струмовідводів зі сплавів з вмістом сурми нижче 4 мас. % призводить 2 UA 107735 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 до розтріскування струмовідводів (утворенню гарячих тріщин) і їхньому браку. При цьому штучне старіння сплавів втрачає сенс. Як найближчий аналог нами використані дві розробки, зв'язані одним загальним дослідженням: спосіб одержання струмовідводів зі свинцевого сплаву для виготовлення акумуляторних батарей, відповідно до якого в розплавлений свинець уводять сурму 1,00-2,30 мас. %, олово 0,07-0,25 мас. %, миш'як 0,10-0,15 мас. %, селен 0,015-0,03 мас. %, потім із цього сплаву виготовляють струмовідводи гравітаційним литтям у форми, що передбачають одержання замкнутої рамки струмовідводів [Дзензерский В.А. Усовершенствование свинцового сплава для токоотводов свинцово-кислотных аккумуляторных батарей/ В.А. Дзензерский, Ю.И. Казача, С.В. Бурылов, С.В. Шнуровой, В.А. Иванов, Е.В.Ларенышев, В.Ю.Скосарь. Сб. докладов науч. конф. "Информационные технологии в управлении сложными системами", 24 июня 2011 г., Днепропетровск. Изд-во "Свидлер А.Л.", 2011. - С. 280-282], відлиті струмовідводи розміщають у термокамері горизонтально на піддонах, на картонних або дерев'яних аркушах стопками, і піддають штучному старінню при температурі 40-80 °C протягом 12 год., з наступним остиганням протягом 12 год. [Дзензерский В.А. Исследование влияния нагрева на упрочнение свинцово-сурьмянистого сплава для токоотводов свинцово-кислотных аккумуляторных батарей/ В.А. Дзензерский, Ю.И. Казача, С.В. Бурылов, С.В. Шнуровой, В.А. Иванов, Е.В. Ларенышев, В.Ю. Скосарь. Сб. докладов науч. конф. "Информационные технологии в управлении сложными системами", 24 июня 2011 г., Днепропетровск. Изд-во "Свидлер А.Л.", 2011. - С. 287-290]. Перевагами найближчого аналога є наступні: використання малосурм'янистих сплавів, що значно скорочують саморозряд електродів і виділення газів при експлуатації; замкнута рамка (контур) струмовідводів зміцнює струмовідвід і електрод у цілому; штучне старіння при 40-80 °C значно скорочує технологічний цикл і підвищує продуктивність при виготовленні свинцево-кислотних батарей; достатня механічна міцність і наявність сурми й миш'яку зменшують деформаційне подовження позитивних електродів під впливом навантажень від активної маси й корозії, а також запобігають пасивації позитивних електродів при глибоких розрядах батарей. Вкажемо докладніше. За рахунок того, що сурми в сплаві не більше 2,30 мас. %, а миш'яку не більше 0,15 мас. %, акумулятори мають низьке газовиділення при заряді й низький саморозряд. За рахунок того, що сурми в сплаві не менше 1,00 мас. %, а миш'яку не менше 0,10 мас. %, сплав має достатні ливарні властивості, і після кристалізації струмовідводи можуть досягти необхідної механічної міцності за умови старіння, оскільки при старінні сурма виділяється у твердій фазі у вигляді субзерен. Сурма й миш'як діють у свинцевому сплаві спільно, невелика добавка миш'яку дозволяє заощаджувати кількість сурми й уникнути підвищеного газовиділення при заряді акумуляторів і саморозряду. Сурма в сплаві запобігає пасивації позитивних електродів, у цьому її ключова роль. Миш'як утворить тверді розчини з сурмою, механічно зміцнюючи субзерна сурми в сплаві й сприятливо впливаючи на характер корозії. Олово підвищує корозійну стійкість свинцево-сурм'янистих сплавів, що необхідно для зниження деформаційного подовження струмовідводів під впливом корозії при експлуатації акумуляторів. Крім того, добавка олова поліпшує ливарні властивості сплавів на основі сурми, підвищуючи їх рідиноплинність, що дозволяє відливати гравітаційним литтям у форму струмовідводи практично будь-яких конструкцій, у тому числі з міцними рамками. Олово поліпшує провідність шару корозії між струмовідводом і позитивною активною масою, збільшуючи електричні характеристики позитивних електродів. За рахунок того, що олова в сплаві не менше 0,07 мас. %, досягається позитивний ефект його дії, але оскільки олова не більше 0,25 мас. %, то свинцевий сплав має помірну вартість. Селен модифікує свинцево-сурм'янисті сплави, у сполученні із сурмою селен формує дрібнозернисту структуру сплаву з більш рівномірним характером корозії по всій поверхні струмовідводу й гарною адгезією активної маси. Це подовжує термін служби акумуляторів. Селен у сполученні із сурмою й миш'яком підвищує ливарні властивості й механічну міцність свинцевого сплаву. За рахунок того, що селену у сплаві не менше 0,015 мас. %, досягається позитивний ефект його присутності, але оскільки селену не більше 0,03 мас. %, то свинцевий сплав має помірну вартість. Відзначимо недоліки. Не досягнуто раціональний склад сплаву, що забезпечував би утворення інтерметаліду SbSn. Зазначений інтерметалід відіграє важливу роль, тому що значно поліпшує властивості сплаву як механічні, так і корозійні. При цьому важливі розміри зерен інтерметаліду. Струмовідводи при штучному старінні розміщені нераціонально - на піддонах у горизонтальному положенні, як і при звичайному природному старінні у виробничих цехах. Таке розміщення дуже щільне й припускає перекриття стопок відлитих струмовідводів дерев'яними 3 UA 107735 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 або картонними аркушами для стійкості розміщення. У результаті обдув й теплообмін струмовідводів з гарячим повітрям утруднений, і старіння відбувається недостатньо швидко - 12 год. плюс ще 12 год. на повільне остигання в камері, а також має місце нерівномірний прогрів площини решітки, при якому рамка прогрівається більшою мірою, ніж внутрішні жилки, до яких обмежено підведення тепла. Відповідно мають місце нерівномірні умови для штучного старіння металу струмовідводу, при яких зовнішній контур зміцнюється більшою мірою, ніж внутрішня конструкція. Останнє призводить до нерівномірності механічних властивостей елементів решітки (рамки й внутрішніх жилок) і підвищеному браку струмовідводів у процесі їх намазування пастою. Крім того, виділення зерен інтерметаліду SbSn при цьому відбуваються недостатньо швидко, тому розміри зерен недостатньо дрібні внаслідок малого утворення зародків інтерметаліду у свинцевому сплаві. Все разом це не забезпечує такої високої механічної міцності й корозійної стійкості струмовідводів, у яких має потребу сучасне акумуляторобудування, якщо мова йде про важкі режими роботи акумуляторних батарей. Нами вирішувалася задача вдосконалення способу одержання струмовідводів зі свинцевого сплаву для виготовлення акумуляторних батарей, що дозволяв би збільшити технічні характеристики акумуляторів і акумуляторних батарей за рахунок підвищення механічної міцності й поліпшення характеру корозії позитивних струмовідводів. Поставлена задача вирішувалася тим, що в способі одержання струмовідводів зі свинцевого сплаву для виготовлення акумуляторних батарей, відповідно до якого в розплавлений свинець уводять сурму 1,00-2,30 мас. %, олово 0,07-0,25 мас. %, миш'як 0,10-0,15 мас. %, селен 0,0150,03 мас. %, потім із цього сплаву виготовляють струмовідводи гравітаційним литтям у форми, що передбачають одержання замкнутої рамки струмовідводів, відлиті струмовідводи розміщають у термокамері й піддають штучному старінню при температурі 40-80 °C, відповідно до винаходу, у розплавлений свинець уводять вісмут 0,01-0,05 мас. %, струмовідводи в термокамері підвішують на стелажах рядами, відстані між рядами підвішених струмовідводів по вертикалі й горизонталі встановлюють не менше 0,25 від лінійного розміру струмовідводів, стелажі забезпечують безперешкодний обдув повітрям, обдув повітрям виконують 3 3 вентилятором потужністю не менше 200 м /год. на один м об'єму стелажів зі струмовідводами. Розкриємо суть. Добавка вісмуту прискорює утворення інтерметаліду SbSn, що значно поліпшує властивості сплаву: підвищується його механічна міцність; зерна інтерметаліду сприяють гальмуванню дислокацій у сплаві, а це дає збільшення опору повзучості струмовідводів у процесі експлуатації акумуляторів. Крім того, вісмут у позитивних струмовідводах при формуванні електродів дає наступний позитивний ефект: підсилюється ріст дрібних голчастих кристалів позитивної активної маси РbO2, які міцно зв'язані між собою. Це призводить до зміцнення активної маси, росту початкової ємності, довговічності й вібраційній стійкості позитивних електродів. Якщо вісмуту увести менше 0,01 мас. %, те зникне ефект його добавки, а якщо увести більше 0,05 мас. %, то знизиться корозійна стійкість сплаву. Інтерметалід SbSn утворюється при взаємодії сурми й олова в сплаві, вміст яких повинен бути оптимальним. Якщо порівняти з аналогом [Patent US № 3990893], де сурми 1,0-3,5 мас. %, а олова 0,05-0,50 мас. %, то негативний вплив тут робить надлишок олова (0,50 мас. %), що також призводить до виділення олова зі сплаву на межах зерен, що також призводить до зниження корозійної стійкості. Якщо порівняти з аналогом [Patent US № 2148741], то й тут надлишок олова не дозволяє йому повністю вступити в сполуку з сурмою й утворити інтерметалід, так що ситуація виглядає аналогічно сплаву в [Patent US № 3990893]. Тільки емпірично підібрані концентрації сурми й олова, а також вісмуту, що грає роль прискорювача в утворенні інтерметаліду SbSn, заявлені в нашому винаході, забезпечують максимально ефективне утворення інтерметаліду SbSn (відповідального за швидке зміцнення) і мінімум виділення вільного олова на границях зерен сплаву. Відлиті струмовідводи піддають старінню при температурі 40-80 °C, розмістивши їх у термокамері. Якщо температура старіння буде нижче 40 °C, то не буде ефекту прискорення старіння. Підвищувати температуру старіння вище 80 °C недоцільно тому, що це не дає ефекту прискорення старіння, але призведе до зайвих енерговитрат на підігрів. Так що нагрівання в даному температурному інтервалі забезпечує рівномірний і швидкий процес дифузії атомів сурми у свинці й виділення сурми у твердій фазі, що підсилює міцність сплаву. Ефективний теплообмін струмовідводів з повітрям сприяє швидкому й рівномірному їхньому прогріву й старінню. На відміну від аналога, де струмовідводи розміщені на піддонах щільним чином і періодично перекриті аркушами картону або фанери, що сильно утрудняє обдув гарячим повітрям і погіршує рівномірний теплообмін площини струмовідводів, у нашому винаході струмовідводи підвішені на стелажах рядами, що дозволяє регулювати зазори між рядами й регулювати рівномірність теплообміну струмовідводів. Відстані між рядами 4 UA 107735 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 струмовідводів по вертикалі й горизонталі підбирають не менше 0,25 від лінійного розміру струмовідводів - від висоти (у всіх стартерних батареях ширина струмовідводів практично дорівнює висоті). Це забезпечує безперешкодний і рівномірний обдув струмовідводів гарячим повітрям. Максимальний зазор між рядами струмовідводів встановлюють, виходячи з можливостей виробника: розмірів термокамери й кількості струмовідводів у партії. Щоб стелажі не перешкоджали обдуву гарячим повітрям, їх конструюють у вигляді металевої конструкції з металевих профілів, сумарна площа полотна яких не перевищує 5-10 % площі поверхні стелажів. Тобто, стелажі, якщо можна так виразитися, "прозорі" для обдуву. Перешкода ("тінь") потоку повітря, створювана полотном профілів, незначна. Завдяки примусовому обдуву гарячим повітрям підсилюється теплообмін між повітрям і струмовідводами, причому швидкість обдуву 3 3 не повинна бути менше 200 м /год. на один м об'єму стелажів зі струмовідводами. Оскільки термокамери на акумуляторних заводах використовують не занадто великі, то зазначена швидкість обдуву від вентилятора достатня для рівномірної циркуляції гарячого повітря у всій камері й через стелажі. Максимальну швидкість обдуву встановлюють, виходячи з можливостей виробника й не допускаючи пилоутворюння. Завдяки ефективному теплообміну, струмовідводи швидко й рівномірно прогріваються й зміцнюються - за 6 год., і відбувається швидке утворення зерен (і субзерен) інтерметаліду SbSn, причому зерен мінімального розміру (менше, ніж у аналозі) утворюється і в набагато більшій кількості, чому додатково сприяє уведення в сплав вісмуту. Такий ефект сприяє модифікуванню сплаву й призводить до підвищення корозійної стійкості струмовідводів у порівнянні з аналогом, оскільки корозія в цьому випадку буде більше рівномірною, поверхневою й буде сприяти кращому закріпленню активної маси на струмовідводах. Ефект здрібнювання зерна інтерметаліду SbSn пов'язаний зі швидким утворенням зерен, у порівнянні з аналогом. Суть цього ефекту аналогічна утворенню безлічі дрібних зародків твердої фази при швидкій кристалізації рідини, у порівнянні з ростом великих кристалів при повільній кристалізації рідини. Збільшення кількості зерен зв'язано також із впливом вісмуту. Запропоноване технічне рішення може бути використане на підприємствах з виробництва свинцево-кислотних акумуляторів і акумуляторних батарей, зокрема - у виробництві батарей . ємністю понад 110 А год. для автотракторної техніки, де переважніше одержувати литі струмовідводи зі свинцево-сурм'янистих сплавів. А також у виробництві батарей для важких режимів роботи з підвищеними вібраціями, глибокими розрядами, перезарядами. На кресленні зображено розташування рядів струмовідводів, підвішених на стелажах. Стелаж являє собою просторову конструкцію, утворену вертикальними й горизонтальними металевими профілями. Горизонтальні профілі утворять поверхи стелажа, на яких розташовуються ряди струмовідводів. Конструкція стелажа-етажерки така, що загальна площа полотна профілів не перевищує 5-10 % загальної площі конструкції стелажа. Відстань між поверхами-рівнями стелажа повинна забезпечувати розташування рядів струмовідводів, що прогріваються, із зазором по вертикалі h не менше 0,25 від розміру (висоти) струмовідводу Н. Відстань між сусідніми рядами струмовідводів по горизонталі забезпечується за рахунок установки горизонтальних поперечних напрямних таким чином, щоб відстань між рядами h становило не менше 0,25 від розміру струмовідводу Н. Висота стелажа повинна бути кратною висоті струмовідводу Н плюс зазор h. Ширина стелажа повинна бути кратна ширині ряду подвійного струмовідводу (приблизно 2Н) плюс зазор h. Повні габарити (кількість поверхів і рядів) стелажа визначаються можливостями підприємства по габаритах термокамер. Спосіб, що заявляється, здійснюють таким чином. У розплавлений свинець уводять сурму, миш'як, олово, селен і вісмут у розрахунку: сурми 1,00-2,30 мас. %, миш'яку 0,10-0,15 мас. %, олова 0,07-0,25 мас. %, селену 0,015-0,03 мас. %, вісмуту 0,01-0,05 мас. %. Добавку роблять безпосередньо введенням цих металів у розплавлений свинець або використовують лігатуру (сплав свинцю з легуючим елементом - сурмою, оловом, миш'яком, вісмутом). Зі свинцевого розплаву із зазначеними легуючими добавками відливають гравітаційним литтям у форми струмовідводи, конструкції яких передбачають замкнуту рамку (контур). Після цього роблять штучне старіння струмовідводів при температурі 40-80 °C і швидкості обдуву вентилятором не 3 3 менше 200 м /год. на один м об'єму стелажів зі струмовідводами. Досвід показує, що після 6 год. штучного старіння, коли струмовідводи підвішені на стелажах, вони здобувають механічні властивості, достатні для використання їх в акумуляторах і достатні для помітного збільшення надійності акумуляторів і акумуляторних батарей. Приклад 1. У ливарному цеху акумуляторного заводу виготовили свинцевий сплав, з вмістом сурми 3,0 мас. %, миш'яку 0,18 мас. %, олова 0,35 мас. %, селену 0,10 мас. %. З цього 5 UA 107735 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 сплаву гравітаційним литтям у форми відлили струмовідводи. Виконали штучне старіння струмовідводів, розміщених на піддонах, при температурі 60 °C у термокамері. У результаті протягом 12 год. витримки сплав струмовідводів досяг достатніх для виробництва акумуляторів механічних характеристик: межа міцності на розрив (тимчасовий опір деформації) досягла 29 2 Н/мм , а відносне подовження стало 8 %. Ці струмовідводи ще залишили в термокамері остигати протягом 11 год., а потім використовували для виготовлення акумуляторних батарей 6СТ-140 A3. Випробування на довговічність за ГОСТ 959-2002 показали, що три із трьох вибраних батарей витримали 6 періодів циклування, тобто в середньому - 6 періодів. Розкриття батарей показало, що причиною їхньої відмови було опливання позитивної активної маси й корозія позитивних струмовідводів Приклад 2. У ливарному цеху акумуляторного заводу виготовили свинцевий сплав, з вмістом сурми 1,70 мас. %, миш'яку 0,12 мас. %, олова 0,11 мас. %, селену 0,02 мас. %, вісмуту 0,02 мас. %. Із цього сплаву гравітаційним литтям у форми відлили струмовідводи. Виконали штучне старіння струмовідводів, розташованих на піддонах, при температурі 60 °C - як у аналогу. У результаті протягом 10 год. витримки при зазначеній температурі сплав струмовідводів досяг достатніх для виробництва акумуляторів механічних характеристик: межа 2 міцності на розрив (тимчасовий опір деформації) досягла 30 Н/мм , а відносне подовження стало 7 %. Ці струмовідводи ще залишили в термокамері остигати протягом 11 год., а потім використовували для виготовлення акумуляторних батарей 6СТ-140 A3. Випробування на довговічність за ГОСТ 959-2002 показали, що дві із трьох вибраних батарей витримали 6 періодів циклування, одна батарея витримала 7 періодів циклування, тобто в середньому - 6,(3) періодів. Розкриття батарей показало, що причиною їхньої відмови було опливання позитивної активної маси й незначна корозія позитивних струмовідводів. Приклад 3. У ливарному цеху акумуляторного заводу виготовили свинцевий сплав, зі вмістом сурми 1,70 мас. %, миш'яку 0,12 мас. %, олова 0,11 мас. %, селену 0,02 мас. %, вісмуту 0,02 мас. %. Із цього сплаву гравітаційним литтям у форми відлили струмовідводи. Виконали штучне старіння струмовідводів, розважених на стелажах із зазорами 0,3 Н, при температурі 3 3 60 °C у термокамері, і при швидкості обдуву вентилятором 4100 м /год. на 20 м об'єму стелажів. У результаті протягом 6 год. витримки сплав струмовідводів досяг достатніх для виробництва акумуляторів механічних характеристик: межа міцності на розрив (тимчасовий опір 2 деформації) досягла 31 Н/мм , а відносне подовження стало 9 %. Ці струмовідводи ще залишили в термокамері остигати протягом 5 год. (при тому ж обдуванні, але зниженої до 25 °C температурі), а потім використовували для виготовлення акумуляторних батарей 6СТ-140 A3. Випробування на довговічність за ГОСТ 959-2002 показали, що дві із трьох вибраних батарей витримали 7 періодів циклування, одна батарея витримала 6 періодів циклування, тобто в середньому - 6,(6) періодів. Розкриття батарей показало, що причиною їхньої відмови було опливання позитивної активної маси. Наведені приклади показують, що при використанні нашого технічного рішення досягається підвищення довговічності акумуляторних батарей, збільшується корозійна стійкість позитивних струмовідводів. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 55 Спосіб одержання струмовідводів для виготовлення свинцево-кислотних акумуляторних батарей, за яким в розплавлений свинець уводять сурму 1,00-2,30 мас. %, олово 0,07-0,25 мас. %, миш'як 0,10-0,15 мас. %, селен 0,015-0,03 мас. %, потім з цього сплаву виготовляють струмовідводи гравітаційним литтям у форми, що передбачають одержання замкнутої рамки струмовідводів, відлиті струмовідводи розміщають у термокамері й піддають штучному старінню при температурі 40-80 °C, який відрізняється тим, що в розплавлений свинець додатково вводять вісмут 0,01-0,05 мас. %, струмовідводи в термокамері підвішують на стелажах рядами, відстані між рядами підвішених струмовідводів по вертикалі й горизонталі встановлюють не менше 0,25 від лінійного розміру струмовідводів, стелажі забезпечують безперешкодний обдув 3 3 повітрям вентилятором потужністю не менше 200 м /год. на один м об'єму стелажів зі струмовідводами. 6 UA 107735 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7