BE1002507A3

BE1002507A3 - Zinklegeringen voor hulzen van elektrochemische batterijen.

Info

Publication number: BE1002507A3
Application number: BE8801088A
Authority: BE
Inventors: Andre Skenazi; Ivan A J Strauven; Michel L R M J Cauwe
Original assignee: Acec Union Miniere
Priority date: 1988-09-23
Filing date: 1988-09-23
Publication date: 1991-03-05
Also published as: EP0360067A1; DE68905732T2; JPH02129332A; ZA897019B; PE4591A1; US4952368A; PT91773A; ES2040426T3; ATE87668T1; DE68905732D1; PT91773B; FI894390A7; EP0360067B1; JPH0575813B2; FI894390A0; GR920300041T1; FI894390L; YU182789A

Abstract

De legeringen bevatten, naast zink en onvermijdelijke onzuiverheden, 0,05-0,8 % Pb en ofwel 0,005-1 % Al en 0,0005-0,1 % ZAM, ZAM zijnde een zeldzame aardmetaal of een mengsel van zeldzame aardmetalen, ofwel 0,005-1 % Mn, ofwel 0,005-1,5 % van een mengsel van Al, ZAM en Mn. Deze legeringen hebben een grotere mechanische sterkte en een betere korrosieweerstand dan de gekende legeringen met Pb-Cd of Pb.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 
 EMI1.1 
 



  ZINKLEGERINGEN VOOR HULZEN VAN ELEKTROCHEMISCHE BATTERIJEN ---------------------------------------------------------- Deze uitvinding heeft betrekking op loodhoudende zinklegeringen voor hulzen van elektrochemische batterijen. 



   Een gekende loodhoudende zinklegering voor batterijhulzen bevat, naast zink en onvermijdelijke onzuiverheden,   0, 2-0, 3   %    lood en 0,05-0,07   % cadmium (met zink wordt hier en hierna bedoeld thermisch of elektroly- tisch geraffineerde zink, en met % gewichtspercent). Deze gekende legering heeft het nadeel het toxisch element Cd te bevatten. 



   Een andere gekende loodhoudende zinklegering voor batterijhulzen bevat, naast zink en onvermijdelijke onzuiverheden, alleen maar 0, 4-0, 8 % lood. Deze legering bevat wel geen cadmium, maar ze heeft een gerin- gere mechanische sterkte dan de legering met cadmium. 



   Het doel van deze uitvinding is loodhoudende zinklegeringen voor bat- terijhulzen te brengen, die de nadelen van de hogervermelde gekende legeringen niet vertonen en daarbij ook nog een grotere mechanische sterkte en een betere korrosieweerstand dan de gekende legering met Cd hebben. 



   De legeringen volgens de uitvinding bevatten, naast zink en onvermij- delijke onzuiverheden, 0, 05-0, 8 % Pb en ofwel 0, 005-1 % Al en 0, 0005-0, 1 % ZAM,   ZAH   zijnde een zeldzame aard- metaal of een mengsel van zeldzame aardmetalen, ofwel 0, 005-1 %   Mn,   ofwel 0, 005-1, 5 % van een mengsel van   AI,   ZAM en Mn. 



   Het loodgehalte moet minstens 0, 05 % bedragen ; zo niet zijn de lege- ringen te bros, waardoor er moeilijkheden kunnen optreden bij de ver- werking, meer bepaald bij het walsen van de gegoten legering tot plaat en bij het stansen uit deze plaat van pastillen (die nadien tot hulzen   geëxtrudeerd   worden). Het loodgehalte bedraagt bij voorkeur minstens
0, 15 %. Het loodgehalte mag hoogstens 0, 8 % bedragen ; bij hogere lood- gehalten is de mechanische sterkte onvoldoende en kunnen er zieh kor- rosieproblemen voordien. De grootste voorkeur gaat naar een lood- gehalte van   0, 2-0, 3 %. 1   

 <Desc/Clms Page number 2> 

 Als er geen mangaan aanwezig is, moet het aluminiumgehalte minstens 0, 005 % bedragen en het ZAM-gehalte minstens 0, 0005 % ; anders zijn mechanische sterkte en korrosieweerstand onvoldoende.

   Het aluminiumgehalte mag evenwel niet hoger liggen dan 1 %, omdat bij hogere gehalten een tweefasige struktuur gevormd wordt, die in aanwezigheid van lood onderhevig is aan intergranulaire korrosie. Het ZAM-gehalte bedraagt hoogstens 0, 1 % om de eenvoudige reden dat de grote affiniteit van de zeldzame aardmetalen voor zuurstof het uiterst moeilijk maakt om hogere gehalten te verwezenlijken ; hogere gehalten zouden ten andere de mechanische sterkte van de legering doen dalen. Het aluminiumgehalte bedraagt bij voorkeur 0, 01-0, 1 % en het   ZAH-gehalte     0, 001-0, 01 %.    



  Als Al en ZAM afwezig zijn, dient het mangaangehalte minstens 0, 005 % te bedragen ; zo niet zijn ook weer de mechanische sterkte en korrosieweerstand onvoldoende. Het mangaangehalte mag de 1 % niet overschrijden, omdat er bij hogere mangaangehalten intermetallische   Zn-Mn-ver-   bindingen gevormd worden die scheuren kunnen veroorzaken bij het walsen van de legering. Het mangaangehalte bedraagt bij voorkeur 0, 01-0, 1 %. 



  Als aluminium, ZAM en mangaan samen aanwezig zijn, dient hun globale gehalte minstens 0, 005 % te bedragen om voldoende mechanische sterkte en korrosieweerstand te verzekeren. Hun globale gehalte mag de 1, 5 % niet overschrijden om problemen van scheurvorming bij walsen en/of intergranulaire corrosie te voorkomen. De atomaire verhouding Al : Mn bedraagt bij voorkeur 0, 3-10 en de atomaire verhouding   AI : ZAP   30-200. 



  Het globale gehalte aan Al, ZAH en   Mn   bedraagt bij voorkeur   0, 01-0, 1 %.   



  ZAM kan eender welk zeldzame aardmetaal zijn, zoals bijvoorbeeld La of Ce, of eender welk mengsel van zeldzame aardmetalen, zoals bijvoorbeeld een   mengsel van   La en Ce. Om ekonomische redenen is ZAM bij voorkeur mischmetaal, een legering met ongeveer 45 % Ce, 45 % La en 10 % andere zeldzame aardmetalen. 



  De voordelen van de legeringen volgens de uitvinding worden geillustreerd door de hiernavolgende beschrijving van een vergelijkende proef. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



  Er werden vier legeringen bereid waarvan de samenstelling er als volgt uitziet : (1) Zn-0, 22 % Pb-0, 043 %   Al-0, 001   %   Ce-0, 001   % La (2) Zn - 0,28 % Pb - 0,036 %Mn (3)   Zn - 0, 23 % Pb - 0, 059 %   Cd (4)   Zon-0, 41% pub   Legeringen   (1)   en (2) zijn legeringen volgens de uitvinding, terwijl legeringen (3) en (4) tot de hoger besproken stand van de techniek behoren. 



  Bij de bereiding van de legeringen is er steeds uitgegaan van thermisch geraffineerde zink en in het geval van legering   (1)   is gebruik gemaakt van een aluminium-moederlegering met 4 % La en 4 % Ce. 



  De legeringen werden in een industriële installatie op klassieke wijze tot hulzen verwerkt : het gegoten materiaal werd gewalst tot banden, waaruit zeskantige pastillen werden   gestanst ;   en de pastillen werden geëxtrudeerd tot hulzen. Van elke legering werden op deze manier 150 hulzen geproduceerd. 



  De treksterkte (in kg/mm2) werd bepaald via een trekproef : de trekmonsters werden gesneden uit de hulswand ; voor de proeven werden 10 monsters genomen in de extrusierichting (A) en 10 loodrecht op de extrusierichting   (B) ;   de treksnelheid bedroeg 1 cm/min. 



  Het corrosiegedrag in een typisch Leclanché-elektrolyt werd als volgt geëvalueerd. Door middel van de anodische TAFEL-rechte en de bepaling van de corrosiepotentiaal werd de corrosiestroomdichtheid (I corr. in   lO/uA/cm)   bepaald uitgaande van een beta-waarde van 30 mv/decade. 



  Deze waarde wordt inderdaad in de literatuur beschouwd als zijnde representatief voor zink en zinklegeringen. Voor de opname van de TAFEL-rechten werd gebruik gemaakt van een schijfje genomen uit de bodem van de huls. De proeven werden zowel stationair als met een draaiende schijfelektrode uitgevoerd. De scansnelheid bedroeg 1   mV/s.   



  Voor elke legering werden drie metingen stationair en drie bij 1000 tpm uitgevoerd. 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 De resultaten van de diverse metingen zijn samengevat in de onderstaande tabel. 
 EMI4.1 
 TABEL 
 EMI4.2 
 
<tb> 
<tb> ----------------------------------------Legering <SEP> Treksterkte <SEP> I <SEP> corr.
<tb> 



  A <SEP> B <SEP> 0 <SEP> tpm <SEP> 1000 <SEP> tpm
<tb> (1) <SEP> 17, <SEP> 4 <SEP> 16, <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 2'
<tb> (2) <SEP> 19,-16, <SEP> 7 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 
<tb> (3) <SEP> 16, <SEP> 6 <SEP> 15,-4 <SEP> 3 <SEP> 
<tb> (4) <SEP> 14,9 <SEP> 14,1 <SEP> 3 <SEP> 2,5
<tb> 
 Uit de tabel blijkt dat zowel de mechanische sterkte als de corrosieweerstand van de legeringen   (1)   en (2) volgens de uitvinding merkelijk beter zijn dan die van de legeringen (3) en (4) van de stand van de techniek.

Claims

CONCLUSIES EMI5.1 ---------- 1. Loodhoudende zinklegeringen voor hulzen van elektrochemische batte- rijen, met het kenmerk, dat ze, naast zink en onvermijdelijke on- zuiverheden : :' 0 : 05-0, 8 % Pb bevatten en EMI5.2 % een zeldzame aardmetaal of een mengsel van zeldzame aardmetalen, ofwel 0, % ofwel % van een mengsel van AI, ZAM en Mn. s
@ 2. Legering volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat ze minstens 0, 15 % Pb bevat. EMI5.3 s
3. Legering volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat ze 0, 2-0, 3 % Pb bevat.
4. Legering volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat ze, naast Zn, Pb en onvermijdelijke onzuiverheden, 0, 01-1 % Al en 0, 001-0, 01 % ZAH bevat.
5. Legering volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat ze, naast Zn, Pb en onvermijdelijke onzuiverheden, 0, 01-0, 1 % Mn bevat.
6. Legering volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat ze AI, ZAM en Mn bevat en dat de atomaire verhouding Al : Mn van 0, 3 tot 10 gaat en de atomaire verhouding AI : TAM van 30 tot 200.
7. Legering volgens conclusie 1, 2,3 of 6, met het kenmerk, dat het globale gehalte aan Al, ZAM en Mn 0, 01-0, 1 % bedraagt.
8. Legering volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat ZAM mischmetaal is.
9. Gietstuk, bestemd om verwerkt te worden tot hulzen voor elektroche- mische batterijen, met het kenmerk, dat het bestaat uit een lege- ring volgens een der voorgaande conclusies. <Desc/Clms Page number 6>
10. Gewalste band, bestemd om gestanst te worden tot pastillen, met het kenmerk, dat hij bestaat uit een legering volgens één der conclu- sies 1-8.
11. Pastille, bestemd om geëxtrudeerd te worden tot batterijhuls, met het kenmerk, dat'ze bestaat uit een legering volgens één der con- clusies 1-8.
12. Huls voor elektrochemische batterij, met het kenmerk, dat ze bestaat uit een legering volgens een der conclusies 1-8.