Сплав для токоотводов свинцового аккумулятора

 

Изобретение относится к электротехнике и касается производства линзовых аккумуляторов. Цель изобретения - уменьшение газовыделения и расхода воды в аккумуляторе за счет увеличения перенапряжения водорода и кислорода и улучшения механических и литейных свойств. Сплав содержит, мас. % : сурьму 0,5 - 1,8; мышьяк 0,14 - 0,20; олово 0,11 - 0,15; медь 0,05 - 0,07; серебро 0,005 - 0,007; висмут 0,015 - 0,017; железо 0,003 - 0,005; никель 0,0015 - 0,0017; серу 0,006 - 0,0068; свинец - остальное. 1 табл.

Изобретение относится к производству аккумуляторных батарей и может быть использовано при изготовлении токоотводов для электродов. Известен свинцово-сурьмянистый сплав, содержащий 2-4 % Sb и добавки, например 0,3-0,5 Ag; 0,005-0,1 Са; 0,08-0,2 Cu; 0,01-0,1 S; остальное - свинец. Высокое содержание сурьмы (> 2 мас. % ) в этом сплаве сужает область его применения в аккумуляторной промышленности и делает невозможным его использование в производстве свинцово-кислотных батарей, в том числе герметизированных, которые являются экологически чистыми, выделяющими малое количество стибина, арсина, Н₂ и O₂. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемым результатам является композиция состава, мас. % : 2,3-2,8 Sb; 0,14-0,2 As; 0,11-0,15 Sn; 0,05-0,7 Cu; 0,005-0,007 Ag; 0,015-0,017 Bi; 0,003-0,005 Fe; 0,0015-0,0017 Ni; 0,0015-0,0017 Zn. Состав такого сплава дает возможность изготовлять токоотводы для батарей, зарядно-разрядные характеристики которых удовлетворяют требования ГОСТ 959.0-84 и DIN N 43539 (стандарт ФРГ). Однако в связи с развитием аккумуляторной промышленности требования к свинцово-кислотным батареям постоянно повышаются в части снижения периодичности обслуживания и уменьшения газовыделения в процессе заряда и хранения. Целью изобретения является создание сплава, применение которого в свинцово-кислотном аккумуляторе приведет к снижению газовыделения и расхода воды за счет увеличения перенапряжения водорода и кислорода, улучшения механических и литейных свойств сплава. Для достижения цели предлагается использовать сплав следующего состава, мас. % : 0,5-1,8 Sb; 0,14-0,2 As; 0,05-0,07 Cu; 0,11-0,15 Sn; 0,005-0,007 Ag; 0,015-0,017 Bi; 0,003-0,005 Fe; 0,0015-0,0017 Ni; 0,0015-0,0017 Zn; 0,0060-0,0068 S; остальное - Pb, который отличается от прототипа меньшим содержание сурьмы. Указанный сплав с содержанием сурьмы от 0,5 до 1,8% и другими присадками по структуре в значительной степени отличается от прототипа, содержащего до 2,8% Sb. Например, сплавы с содержанием сурьмы от 0,5 до 1,8% и другими присадками имеют дендритную структуру; сплавы с содержанием сурьмы от 2,3 до 2,8% и другими присадками имеют эвтектическую структуру. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "новизна". Анализ известных сплавов, используемых в свинцово-кислотных аккумуляторах, показал, что вещества, введенные в предлагаемое изобретение, известны. Однако их применение в этих сплавах не обеспечивает сплавам таких свойств, которые они проявляют в предлагаемом решении, а именно значительное уменьшение газовыделения и расхода воды в аккумуляторе. Таким образом, данный количественный состав компонентов придает сплавам новые свойства, что позволяет сделать вывод в соответствии предлагаемого решения критерию "существенные отличия". Установление механических свойств предлагаемого сплава, содержащего 0,5-1,8% Sb и другие присадки, определялось при измерении предела прочности при растяжении σ_р. Значения этих характеристик в зависимости от содержания сурьмы в сплаве приведены в таблице и подтверждены актом испытаний. Для подтверждения возможности использования токоотводов в производстве перспективных батарей были изготовлены и подвергнуты испытаниям макеты аккумуляторов типа 6СТ-55ЭМ. Результаты этих исследований представлены в таблице. П р и м е р 1. Сплав состава, мас. % : Sb 0,5; As 0,14; Sn 0,11; Cu 0,05; Ag 0,005; Bi 0,015; Fe 0,003; Ni 0,0015; Zn 0,0015; S 0,006; Pb 99,168, обеспечивает снижение газовыделения и расхода воды в три раза по сравнению с характеристиками батарей с токоотводами из сплава, содержащего 2,8% сурьмы, выбранного в качестве прототипа. П р и м е р 2. Для сплавов состава, мас. % : Sb 1; As 0,17; Sn 0,13; Cu 0,06; Ag 0,006; Bi 0,016; Fe 0,004; Ni 0,0016; Zn 0,0016; S 0,0064; Pb 98,6044, газовыделение и расход воды уменьшаются в 2 раза по сравнению с контрольными батареями. П р и м е р 3. Для сплава, содержащего, мас. % : Sb 1,8; As 0,2; Sn 0,15; Cu 0,07; Ag 0,007; Bi 0,017; Fe 0,005; Ni 0,0017; Zn 0,0017; S 0,0068; Pb 97,7408, механические свойства выше, чем у сплава прототипа, газовыделение и расход воды у батарей с решетками, изготовленными из сплава, содержащего 1,8% сурьмы, в 1,5 раза меньше, чем у батарей с токоотводами из сплава с 2,8% сурьмы. П р и м е р 4. Для батарей с токоотводами из сплавов, содержащих, мас. % : Sb 0,4; As 0,13; Sn 0,10; Cu 0,04; Ag 0,004; Bi 0,014; Fe 0,002; Ni 0,0014; Zn 0,0014; S 0,005; Pb 99,3022, наблюдается уменьшение газовыделения и расхода воды в 6-7 раз по сравнению с контрольными батареями, но при этом у самого сплава резко ухудшаются механические свойства (они снижаются до 30 МПа), что делает невозможным их применение в качестве токоведущих основ при производстве электродов свинцово-кислотных аккумуляторов. П р и м е р 5. Сплав состава, мас. % : Sb 1,9; As 0,3; Sn 0,16; Cu 0,08; Ag 0,008; Bi 0,018; Fe 0,006; Ni 0,0018; Zn 0,0018; S 0,0069; Pb 97,5175, имеет механические свойства, такие же, как у прототипа, а у батарей, собранных с токоотводами из сплава с 1,9% сурьмы заметного уменьшения газовыделения и расхода воды не наблюдается. Предлагаемый сплав должен заменить УС-1 с 2,8 мас. % сурьмы и другими присадками с целью уменьшения газовыделения, снижения расхода воды при сохранении механических, прочностных и электрических свойств токоотводов. Значительное уменьшение содержания сурьмы в сплавах приводит к заметной его экономии, уменьшению стоимости сплава и снижению вредных веществ (Н₂, О₂), выделяемых в процессе работы свинцового аккумулятора. Зависимость механических свойств сплава и электрохимических параметров батарей 6СТ-55ЭМ: расхода воды и газовыделения, при хранении свинцово-кислотных аккумуляторов от содержания сурьмы в сплаве токоотводов. (56) Авторское свидетельство СССР N 366518, кл. Н 01 М 4/68, 1973. ТУ 48-6-98-86. Сплав свинцово-сурьмянистый марки УС-1 для стартерных аккумуляторных батарей. М. : Минцвет. СССР, 1986.

Формула изобретения

СПЛАВ ДЛЯ ТОКООТВОДОВ СВИНЦОВОГО АККУМУЛЯТОРА, содержащий свинец, сурьму, мышьяк, олово, медь, серебро, висмут, железо, никель, цинк, серу, отличающийся тем, что, с целью уменьшения газовыделения и расхода воды в аккумуляторе за счет увеличения перенапряжения водорода и кислорода и улучшения механических и литейных свойств сплава, компоненты взяты в следующих отношениях, мас: % : Сурьма 0,5 - 1,8 Мышьянк 0,14 - 0,30 Олово 0,11 - 0,15 Медь 0,05 - 0,07 Серебро 0,005 - 0,007 Висмут 0,015 - 0,017 Железо 0,003 - 0,005 Никель 0,0015 - 0,0017
Цинк 0,0015 - 0,0017
Сера 0,006 - 0,0068
Свинец Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2