DD149546A1 - Warmrissbestaendige bleilegierung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine warmriszbestaendige Bleilegierung zur Herstellung von Gitterplatten fuer Blei-Saeure-Akkumulatoren. Die Legierung soll den ueblichen Forderungen an die elektrochemischen Eigenschaften, die Korrosionsbestaendigkeit und die mechanische Festigkeit genuegen und neben guten Gieszeigenschaften insbesondere eine hohe Warmriszbestaendigkeit bei hohen Gieszgeschwindigkeiten besitzen. Die erfindungsgemaesze Legierung besteht aus 2,3 bis 3,0 % Sb, 0,40 bis 0,60 % As, 0,03 bis 0,06 % Cu, 0,002 bis 0,005 % Se, Rest Blei. Diese antimonarme Legierung eignet sich damit speziell fuer Gieszautomaten der Akkumulatorenindustrie und ermoeglicht die Aloesung bisher eingesetzter antimonreicher Legierungstypen, ohne dasz aufwendige technologische oder maschinelle Veraenderungen ferorderlich werden.

Description

Warmrißbeständige Bleilegierung ^l

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine warmrißbeständige Bleilegierung, die zur Herstellung von G-itterplatten für Blei-Säure-Akkumulatoren verwendet wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind vielfältige Bemühungen bekannt, den Antimongehalt der Bleilegierungen, die für die Herstellung von Gitterplatten für Blei-Säure—Akkumulatoren verwendet werden, ständig zu verringern. Der Grund dafür liegt bekanntermaßen sowohl in technischen und technologischen als auch in ökonomischen Gesichtspunkten der Herstellung und der Anwendung dieser Akkumulatoren, die überwiegend als Starterbatterien für Kraftfahrzeuge Einsatz finden. ·-:*

Es ist eine warmrißbeständige Bleilegierung bekannt, die 4,0 - 5,5 $> Antimon, 0,06 - 0,15 ^ Arsen und begrenzte Mengen der Verunreinigungen Bi, Ou, Fe, Ei, S, Ag, Zn, Sn enthält, wobei insbesondere der relativ hohe Schwefelgehalt bis 100 ppm (0,010 #) die Warmrißbeständigkeit positiv be- einflußt (DD-WP 101 182), Die angestrebte Warmrißbeständigkeit dieser Legierung tritt jedoch nur ein, wenn der Schwefe!gehalt >30 ppm beträgt.

Es ist erfahrungsgemäß schwierig, Schwefel in dieser Größenordnung in die Schmelze einzubringen und eine Entmischung zu verhindern, weil die Löslichkeit des Schwefels in Blei "bei nur 1 ppm liegt und höhere Schwefelgehalte in Form einer Sulfidpha.se starkes Sntmischungsbestreben zeigen. Damit entstehen Probleme sowohl bei der Herstellung einer solchen schwefelangere-icherten Legierung als auch beim Wiedereinschmelzen des Blockmetalls vor dem Gießen beispielsweise von Akkugittern» Ein konstanter bzw. reproduzierbarer Schwefelgehalt'in den verschiedenen Chargen ist deshalb nur schwer zu realisieren. * Außerdem ist der Antimongehalt noch relativ hoch, so daß der "bekannte negative Einfluß des Antimons auf die Lebensdauer des Akkumulators sowie hinsichtlich des erforderlichen Wartungsaufwandes nicht ausgeschlossen ist.

Es ist eine Vielzahl von Blei-Antimon- und Blei-Antimon-Arsen-Legierungen mit "<5 % Antimon bekannt, die durch weitere Legierungszusätze eine ausreichende mechanische Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit besitzen. Bekannt sind derartige Legierungen, die insbesondere Silber, Kupfer, Zinn, Thallium, Kadmium, Selen, Tellur, Schwefel in den unterschiedlichsten Kombinationen und Konzentrationen enthalten

Diesen Legierungen mangelt es aber an einer ausreichenden Warmrißbeständigkeit bei hohen Gießgeschwindigkeiten, die insbesondere beim Maschinenguß gefordert werden.

Bei einer vorgegebenen komplizierten Form des G-ießlings kann die Bildung von Warmrissen nur durch eine dem Legierungstyp angepaßte Gießtechnologie und durch eine in auf— wendigen Versuchen zu ermittelnde spezielle Konstruktion der Gießform in gewissem Umfang unterdrückt werden. Die Einführung einer neuen Legierung macht deshalb überwiegend Änderungen in der gesamten Konzeption der Gießmaschine und in der technologischen und sta,ndortmäßigen Zuordnung

der vor- und nachgeschalteten Anlagenteile erforderlich. Derartige Umstellungen lassen sich unter Produktionsbedingungen kaum realisieren, so daß neue Legierungen im allgemeinen nur übernommen werden, wenn sie der vorhandenen Anlagen- und Technologiekonzeption entsprechen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Bleilegierung für Gitter von Akkumulatoren zu entwickeln, die den üblichen Forderungen an die elektrochemischen Eigenschaften, die Korrosionsbeständigkeit und die mechanische Festigkeit genügt und außerdem bevorzugt günstige G-ießeigenschaften aufweist, so da,ß sie hohe Gießgeschwindigkeiten zuläßt, ohne aufwendige Umstellungen an den Gießautomaten durchführen zu müssen. Die Legierung soll außerdem im flüssigen Zustand nicht zur Entmischung neigen, die Akkumulatoren, die unter Verwendung dieser Legierung hergestellt werden,sollen wartungsarm sein.

Wesen der Erfindung

Die Ursache der Warmrißempfindlichkeit einer Legierung liegt in der Ausbildung interkristalliner Ma,terialtrennungen, die bei zu hoher Abkühlungsgeschwindigkeit innerhalb. des Erstarrungsintervalls nahe der Solidustempera/tur der Legierung auftreten und eine legierungstypische Eigenschaft darstellen. Warmrisse entstehen dabei bevorzugt durch die Schwindungsbehinderung infolge uneinheitlicher Abkühlung sbedingungen in der Gießform, insbesondere bei unterschiedlichen Querschnitten und komplizierter Form des Gießlings.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine antimonarme Pb-Legierung für Akkugitter zu entwickeln, die durch Zusatz weiterer Komponenten eine hohe Warmrißbeständigkeit bei hohe Gießgeschwindigkeiten besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch- gelöst, daß die warmrißbeständige Legierung aus 2,3 bis 3,0 Io Antimon,

0,40 bis 0,60 # Arsen, ' 0,03 bis 0,06 # Zupfer,

0,002 bis 0,005 % Selen, Best Blei besteht.

Ausführungsbeispiel

Aus einer Legierung der Zusammensetzung 2,6 $ Sb, 0,42 <f₀ As, 0,035 % Cu, 0,0025 '<%> Se, Eest Blei wurden auf Gießa.utomaten übliche Doppelgitter mit einer Dicke von i,5 mm für Blei-Säure-Akkumulatoren hergestellt. Auch bei hohen Gießgeschwindigkeiten von mehr als 13 Gießlingen pro Minute tra,-ten keine Fehler durch Warmrisse auf· Der Guß erfolgte a,uf den Gießautomaten, ohne daß Veränderungen am Kühlsystem der Gießform oder sonstige legierungsbedingte Veränderungen technologischer oder maschineller Art. erforderlich waren. Das bestätigt, daß die Legierung eine hohe V/armrißbeständigkeit besitzt. Sie ist damit insbesondere überall dort einsetzbar, wo ein vorhandenes Maschinensystem unmittelbar auf eine antimonarme Legierung umgestellt werden soll.

Von wesentlichem Vorteil ist, daß diese Umstellung bei laufender Produktion erfolgen kann. Damit v/erden sowohl Produkt ions a,us fall als auch Produktivitätsverluste vermieden. Die Legierung ist infolge ihres niedrigen Antimongehaltes sehr kostengünstig und besitzt gute elektrochemische, mechanische und Korrosionseigenschaften. Die Legierung ist einfach herstellbar und neigt nicht zum Entmischen, so daß eine gute Reproduzierbarkeit der Legierungszusammensetzung gegeben ist. Ein weiterer Vorteil besteht nicht zuletzt auch darin, daß durch den geringen Antimongehalt der Legierung die Selbstentladung und das Gasen der daraus gefertigten Akkumulatoren sehr gering sind, so daß diese Akkumulatoren als wa.rtungsarm gelten können und damit verbesserte Gebrauchseigenschaften besitzen. .

Claims (1)

1. «Mil

   Erf indungsanspruch.

   1· Warmrißbeständige Blei-Antimon-Legierung für Gitterplatten von Akkumulatoren, dadurch gekennzeichnet, daß sie a.us 2,3 "bis 3,0 fo Antimon; 0,40 Ms 0,60 % Arsen, 0,03 bis 0,06 # Kupfer;.0,002 bis 0,005 % Selen, Rest Blei besteht«