DE2414976C2 - Legierung zur Herstellung von Gitterplatten für Bleisäurebatterien und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents
Legierung zur Herstellung von Gitterplatten für Bleisäurebatterien und Verfahren zur Herstellung derselbenInfo
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Description
wobei der Lithiumgehalt 0,15 bis 0,90 At-°/o und der
Calciumgehalt 0,07 bis 0,49 At.-% beträgt.
2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus
0,25 bis O,65At.-°/o Calcium und Lithium
insgesamt,
0,035 bis 0,25 At.-% Aluminium
und Blei als Rest besteht,
wobei der Lithiumgehalt nicht mehr als 0,58 At.-% und der Calciumgehalt nicht weniger als 0,07 At.-%
beträgt
3. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus
0,30 bis 0,50 At-% Calcium und Lithium insgesamt,
0,035 bis 0,25 At-% Aluminium und Blei als Rest besteht,
wobei der Lithiumgehalt nicht mehr als 0,43 At-% und der Calciumgehalt nicht weniger als 0,07 At-%
beträgt
4. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus
0,35 bis 0,50 At-
insgesamt,
0,11 At-% Aluminium
und Blei als Rest besteht,
Calcium und Lithium
40
wobei der Lithiumgehalt nicht mehr als 0,39 At-% und der Calciumgehalt nicht weniger als 0,07 At-%
beträgt
5. Verfahren zur Herstellung einer Gitterplatte für eine Bleisäurebatterie aus einer Legierung nach
einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießen an Luft durchgeführt wird, die
Legierung in eine Form zur Herstellung des erforderlichen Gitters gegossen wird und daß der
Bereich der Form, der mit der Legierung in Berührung kommt, auf einer Temperatur zwischen
150oCund250°Cgehaltenwird.
Die Erfindung betrifft eine Legierung zur Herstellung von Gitterplatten für Bleisäurebatterien und ein
Verfahren zur Herstellung einer Gitterplatte.
Herkömmlicherweise werden Gitterplatten für Bleisäurebatterien aus Blei gegossen, das mit einer kleinen
Menge Antimon legiert ist, um die Festigkeit des Gitters zu erhöhen. Die Verwendung von Antimon für diesen
Zweck ist jedoch nachteilig, weil Antimon eine unerwünschte Nebenreaktion in der Batterie erzeugt
und außerdem teuer ist Um die Nachteile mit der Verwendung von Antimon zu überwinden, ist vorgeschlagen
worden, Gitter aus Legierungen aus Blei und Calcium und Blei und Lithium zu gießen, diese
Legierungen haben sich allgemein aber für die Herstellung von Gittern als unbefriedigend erwiesen,
weil das Gießen in einer Schutzatmosphäre vonstattengehen muß, beispielsweise in einem Formgas. Es ist
jedoch inzwischen festgestellt worden, daß die Gitter aus Blei gegossen werden können, dem kleine Mengen
Calcium, Lithium und Aluminium zulegiert werden, ohne daß während des Gießens eine Schutzatmosphäre
benötigt wird.
Die Erfindung besteht demgemäß einmal in einer Legierung zur Herstellung von Gitterplatten für
Bleisäurebatterien, die durch die folgende Zusammensetzung gekennzeichnet sind:
0,22 bis 1,04 At-% Calcium und Lithium insgesamt
0,035 bis 0,25 At-% Aluminium
und Blei als Rest,
0,035 bis 0,25 At-% Aluminium
und Blei als Rest,
wobei der Lithiumgehalt 0,15 bis 0,9 At-% und der Calciumgehalt 0,07 bis 0,49 At-% beträgt.
Vorzugsweise ist die Zusammensetzung der Legierung:
0,25 bis 0,65 At-% Calcium und Lithium insgesamt
0,035 bis 0,25 At-% Aluminium
und Blei als Rest,
0,035 bis 0,25 At-% Aluminium
und Blei als Rest,
wobei der Lithiumgehalt 0,58 At-% nicht überschreitet
und der Calciumgehalt nicht weniger als 0,07 At-% beträgt.
Noch besser ist folgende Zusammensetzung der Legierung:
0,30 bis 0,50 At-% Calcium und Lithium insgesamt
0,035 bis 0,25 At-% Aluminium
und Blei als Rest,
0,035 bis 0,25 At-% Aluminium
und Blei als Rest,
wobei der Lithiumgehalt 0,43 At-% nicht überschreitet und der Calciumgehalt nicht weniger als 0,07 At-%
beträgt.
Am besten ist die Zusammensetzung der Legierung mit
0,35 bis 0,50 At-% Calcium und Lithium insgesamt
0,11 At-% Aluminium
und Blei als Rest,
0,11 At-% Aluminium
und Blei als Rest,
wobei der Lithiumgehalt 0,39 At-% nicht überschreitet
und der Calciumgehalt nicht weniger als 0,07 At.-% beträgt.
Zum anderen besteht die Erfindung in einem Verfahren zur Herstellung einer Gitterplatte für eine
Bleisäurebatterie, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Legierung aus Blei, Calcium, Lithium und
Aluminium hergestellt wird, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, und daß die Legierung in die
Form eines Gitters gegossen wird.
Vorzugsweise wird das Gießen in Luft durchgeführt.
In einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zur Herstellung einer Gitterplatte für eine
Bleisäurebatterie eine Legierung aus Blei mit Lithium zunächst hergestellt, wobei die Legierung 23,17 At-%
Lithium enthält. Die Legierung wird hergestellt, indem Blei in einem Tiegel bei einer Temperatur von 350"C in
einer Argonatmosphare geschmolzen wird und dann das geschmolzene Blei Lithiummetall eingeführt wird,
wobei ein perforierter Tiegel, der sich in dem geschmolzenen Blei befindet, zum Halten des Lithiums
unter der Oberfläche des Bleis dient, bis die Legierungsbildung erfolgt ist.
Eine weitere Menge Blei wird dann mit 9,54 At-% Calcium legiert. Diese Legierung wird dadurch hergestellt,
daß Blei in einem Tiegel bei einer Temperatur von 650° C in einer Formgasatmosphäre geschmolzen wird
und dann Calciumhydrid und Lithiumhydrid in das geschmolzene Blei eingegeben wird, wobei ein perforierter
Tiegel, der im geschmolzenen Blei sitzt, dazu dient, die Hydride unter dem Spiegel der Bleischmelze
zu halten. Bei der Temperatur des geschmolzenen Bleis zersetzen sich die Hydride, um gasförmigen Wasserstoff
und metallisches Calcium und Lithium entstehen zu lassen, wobei sich die erforderliche Dlei-Calcium-Lithium-Legitrung
bildet. Der gasförmige Wasserstoff, der durch die Zersetzung der Hydride entsteht, steigt in
Blasenform durch die Schmelze auf, um in die Atmosphäre zu entweichen, und bewirkt eine Bewegung
der Schmelze und Verhinderung einer Oxydation der Blei-Calcium-Lithium-Legierung.
Eine weitere Menge Blei wird dann mit 1,52 At.-°/o Aluminium legiert, indem das Blei in einer Formgasatmosphäre
bei 7000C geschmolzen und dann Aluminium in das geschmolzene Blei eingeführt wird. Eine
entsprechende Menge dieser geschmolzenen Blei-Aluminium-Legierung wird dann mit geschmolzenem Blei
gemischt, und diesem Gemisch wird eine bestimmte Menge der vorstehend genannten Blei-Calcium-Legierung
in massiver Form zugesetzt, um eine Blei-Calcium-Aluminium-Legierung
entstehen zu lassen. Dieser Legierung wird dann eine bestimmte Menge der vorstehend genannten Blei-Lithium-Legierung in massiver
Form zugesetzt, so daß eine Blei-Calcium-Lithium-Aluminium-Legierung
entsteht, die 0,20 At.-% Calcium, 0,30 At.-% Lithium und 0,11 At.-% Alu.ninium enthält,
wobei der Rest Blei ist.
Die fertige geschmolzene Legierung wird dann als Gitterplatte in Luft bei 5500C gegossen. Der Gießvorgang
wird zweckmäßigerweise unter Verwendung einer Gittergießmaschine durchgeführt, wie sie von der Firma
T.B.S. Engineering Limited in Cheltenham, vertrieben wird. Dabei handelt es sich um einen Maschinentyp, der
normalerweise eingesetzt wird, um Bleigitter mit 6% Antimon zu gießen. Die Maschine ist mit Wasserkühlung
für die Gitterform ausgerüstet, um sicherzustellen, daß die gitterbildende Fläche der Form auf einer im
wesentlichen konstanten Temperatur im Bereich 150—25O0C und vorzugsweise von 175°C bleibt. Ferner
ist die Form mit einer Wärmebarrierenlage beschichtet, beispielsweise Kork mit einer kontrollierten Dicke von
etwa 0,125 mm, um sicherzustellen, daß das geschmolzene
Gittermaterial mit kontrollierter Geschwindigkeit
-, abkühlt Bei dieser Anordnung ist es möglich, zufriedenstellende
Gitter mit einer Gesamtdicke von zwischen 1,375 und 2,75 mm zu gießen, wobei eine zweckmäßige
Gießgeschwindigkeit 17 Gitter pro Minute beträgt
In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird das
In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird das
ii> Verfahren des ersten Ausführungsbeispiels wiederholt,
die relativen Anteile der verwendeten Bestandteile zur Herstellung der fertigen Blei-Calcium-Lithium-Aluminium-Legierung
sind jedoch derart daß diese 0,1 At-% Calcium, 0,2 At-% Lithium und 0,14 At-% Aluminium
enthält, wobei der Rest Blei ist Aus einer solchen Legierung lassen sich ebenfalls wieder zufriedenstellende
Gitter gießen.
In einem dritten Ausführungsbeispiel wird das gleiche Verfahren wiederholt, jedoch mit solchen Mengen, daß
>o die fertige Blei-Calcium-Läthium-AIuminium-Legierung
aus 0,07 At-% Calcium, 0,90 At-% Lithium und 0,22 At-% Aluminium besteht, während der Rest Blei
ist.
In einem vierten Ausführungsbeispiel wird wiederum
2ι ein gleiches Verfahren angewendet, jedoch werden die
Anteile der Bestandteile so gewählt, daß die fertige Legierung 0,07 At-% Calcium, 0,90 At-% Lithium und
0,035 At-% Aluminium enthält, während der Rest Blei ist
In einem fünften Ausführungsbeispiel wird wiederum das Verfahren des ersten Ausführungsbeispiels wiederholt,
jedoch werden nun die relativen Anteile der Bestandteile so gewählt, daß die fertige Legierung aus
0,49 At-% Calcium, 0,15 At-% Lithium und 0,07 At-% Aluminium besteht, während der Rest Blei ist.
Es ist festgestellt worden, daß die Legierungen der vorstehenden Ausführungsbeispiele ohne weiteres als
Gitterplatte gegossen werden können. Ferner ist festgestellt worden, daß aus diesen Legierungen
hergestellte Gitter ein geringes Kriechen im Betrieb zeigen und eine unerhebliche interkristalline Korrosion
im Betrieb haben. Es kann jedoch vor der Verwendung von Gittern aus den vorstehenden Legierungen
erforderlich sein, den Gittern eine gewisse Standzeit einzuräumen, damit sie während des Alterns aushärten.
Obgleich in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die fertige quaternäre Legierung durch
Zusetzen einer Blei-Lithium-Legierung zu einer geschmolzenen Blei-Calcium-Aluminium-Legierung hergestellt
worden ist, versteht es sich, daß als Alternative auch Lithiummetall der geschmolzenen Blei-Calcium-Aluminium-Legierung
zugesetzt werden kann.
Claims (1)
1. Legierung zur Herstellung von Gitterplatten für Bleisäurebatterien, dadurch gekennzeichnet,
daß sie aus s
0,22 bis 1,04 At-% Calcium und Lithium insgesamt,
0,035 bis 0,25 At-0Zo Aluminium
und Blei als Rest besteht, ι ο
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