JPS63264864A - 鉛蓄電池用極板群の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は鉛蓄電池、特に自動車用船蓄電池の耐食性に優
れ、十分な機械的強度を有する群溶接部を得るための製
造法の改良に関するものである。

従来の技術 自動車用鉛蓄電池は、所要数の陽極板、陰極板をセパレ
ータを介して交互に重ねた極板群を電解液中に浸漬し、
約２ｖの起電力を有するセル６個を直列に接続した構造
を有している。第２図は自動車用鉛蓄電池の断面を示し
たものであるが、隔壁１で仕切られた電槽２内で、陽極
板３と陰極板４が例えば袋状セパレータ等のセパレータ
５により隔離され収納されている。また電槽２のセル２
．内の陽極板３は極柱６に、セル２□内の陰極板番は極
柱Ｃにそれぞれ溶接されている。このような極板群とな
す溶接を群溶接と称している。極板群での極柱６、Ｃは
。

隔壁１に設けた貫通ロアを通じて一体に連接されている
。

第３図におけるＡ％Ｂ％Ｃは、群溶接部分を示したも、
ので、陽極板（４枚）３の耳部８かストラップ９によっ
て極柱６と一体化されている。

第４図はキャストオン方式による群溶接方法を示したも
のであり、１０は鋳型で、通常電気ヒータ等により適当
に温調されている。１１゜１１’は鋳型内に設けられて
いる凹部で、凹部１１は極柱６か、また凹部１１’はス
トラップ９が形成される。この様な鋳型ｌＯを用意し、
凹部Ｕ、１１’に適当温度に加熱された鉛合金からなる
溶湯を注入する。注入された溶湯は直ちに冷却されてゆ
（が、凝固する前にとの溶湯の中に極板群の耳部８を浸
漬する。このために、極板群は予め鋳型１０上に逆倒立
即ち、耳部８を下向きにして位置させておき、注湯後適
当なころあいになれば、耳部８か凹部１１．１１’内に
浸漬される様にこれを降下させる。この結果、鋳型ｌＯ
内では、溶湯の凝固により極柱６，６′、ストラップ９
が形成され、同時にストラップ９と極板群の耳部８の溶
接かなされる。

発明が解決しようとする問題点 キャストオン方式は、溶接と同時に極柱６、Ｃの成形が
可能である等多くの利点を有しているか、欠点について
は次のとおりである。

キャストオン方式は”鋳ぐるみ′と称する類の一技術と
考えられ、Ｐｂ−０ａ合金あるいはｐｂ−ｓｂ金合金ら
なる極板の耳部の周囲に同じ鉛合金の溶湯を注ぎ、これ
をくるみ込む様にして溶接するものである。理想的な溶
接かなされた場合には第５図におけるＡに示す如く、耳
部８の先端が適度に溶融し、かつ溶湯は耳部８の側面に
十分にぬれ、ストラップ９下面の耳部８との境界部（丸
印内）１２には、フィレット１３（メニスカス）か形成
される。勿論、空気の巻込みや溶湯の耳部８に対するぬ
れ不良に起因するブローホール１４の発生はない様にし
なければならない。しかしながら、実際にキャストオン
方式で溶接された群溶接部の内部の断面を見ると第５図
におけるＢの様な状態であり。

ストラップ９内部における耳部８とストラップ９との接
合部近傍におけるブロホール１４の存へ 在か顕著である。またストラップ９下面の耳部８との境
界部の状況は第５図におけるＡの場合とは異なり、フィ
レット１３の形成がなく、溶湯が耳部８に対して十分な
ぬれなかったことを示している。前者のブローホール１
４の発生は耳部８を浸漬した時の空気の巻込みもあるか
。

主として耳部８に塗着したフラックスの分解生成物であ
るガスか溶湯外部へ逸脱できず残ったために生じたもの
である。ブローホールが存在すると電池使用中に電解液
かブローホール内に入りこみ、ここから群溶接部の腐食
が生じる危険性があるため非常に問題である。またフィ
レット１８か生じていないことは溶湯が耳部８に対して
よくぬれなかった証拠であり、その原因は溶湯が耳部８
に対してぬれる即ち、フィレット１３を形成するに要す
る時間に至る前に溶湯が凝固してしまうこと、ならびに
フラックスを使用しているとは言っても、特に耳部８が
ｐｂ−Ｏａ金合金場合には耳部８表面に存在する酸化物
が還元されにくいために、清浄な表面か用意されにくい
こと等である。フィレット１３が形成されない場合には
、ストラップ９内の耳部８の表面に溶湯のぬれ不良によ
り生じた狭い間隙か存在する。即ら、耳部８とストラッ
プ９とが十分に溶接されていないことか多く、最悪の場
合には溶接後に耳部８かストラップ９から抜は落ちるこ
ともある。これらの溶接欠陥は、いづれも溶湯の耳部８
に対するぬれの問題であり、通常ストラップ９を形成す
るために用いられているｐｂ−ｓｂ合金溶湯かぬれやす
い状態を特にＰｂ−０ａ合金からなる耳部８の表面に用
意すること、あるいは同様の効果を期待出来る作業条件
を見出すことをしないと解決が難しい問題である。

問題点を解決するための手段 キャストオン時のぬれ性を改善しようとする場合一般的
に考えられる手段としては（イ）溶湯温度を高める。（
ロ）溶湯の冷却速度を小さくし凝固完了までの時間（以
下「凝固時間」という）を長（するために鋳型温度を高
める、（ハ）より強力なフラックスを使用する。に）耳
の表面に溶湯のぬれ易い金属をコーティングする等があ
げられる。

これらの中で（イ）は耳部の過剰溶融につながり、場合
によっては耳部が溶損し溶接出来ない危険性が高い。（
ロ）は同時に溶湯温度も下げ例えば現行の凝固時間１０
〜１５秒を１〜１．５分間程度まで延ばすことが出来る
なら効果はあるか生産性を考慮すると現実的ではない。

（ハ）は溶接後残留フラックスを洗浄出来ないことを考
えれば極力避けたい。に）については製造工程としては
多少増えるが生産性の低下も特に問題とせず確実な方法
であるとの判断が出来る。

本発明は上記の如き点に鑑み、鉛合金からなる基体を用
いた複数の極板の耳部周辺にＰｂ−５ｂ合金の溶湯を注
いでキャストオン方式による群溶接を行なう場合に、溶
湯を注ぐに先立ち極板の耳部の表面に純Ｓｎまたは５ｎ
−Ｐｂ合金を被覆する処理を行なうことにより良好な溶
接部を得るようにしたのである。

耳部表面にコーティングする方法および材料については
次の点について検討を行ない選定したＯ まずコーティングの方法についてであるが。

一般的には電気めっき、化学めっき、蒸着等種種あるか
、鉛蓄電池の組立上量も生産性に優れているのはコーテ
ィングする材料の溶湯中に極板の耳部を浸漬する方法で
あり、本発明では、この方法を対象に検討した。すなわ
ら、第１図におけるＡＢに示した如く、キャストオンに
先立って極板の耳部を後述する如（Ｓｎまたは５ｎ−Ｐ
ｂ合金溶湯１４の中に浸漬し、これを引上げてコーテイ
ング膜を形成する。次にコーティングする材料について
である力ζこれはまず第１に耳部の材料すなわち、ｐｂ
−ｓｂ合金Ｐｂ−０ｎ合金に対しぬれ性が良いこと。こ
れはコーティング段階での問題であるから、キャストオ
ン時と異なり時間的に多少長くかかっても十分なぬれ性
を有し、完全なコーテイング膜が出来ることが必要であ
る。第２にはキャストオン時に注入されるｐｂ−ｓｂ合
金溶湯か７ラツクスなしで耳部（コーティングした材料
）表面に十分ぬれること。これは先に述べた如くブロー
ホールの原因が７ラツクスが分解した時に生じるガスに
あり、生産性を考慮した溶接条件範囲内に於いては該ガ
スを浮上させて外部へ逃がすに十分な凝固時間をとるこ
とか出来ないためブローホールそのものの原因となるフ
ラックスは使用しないでキャストオンをしようという考
えによるものである。第３には出来る限り低融点である
こと、これはコーティング時に耳部が溶解してしまうの
を防ぐためで、耳部を構成している鉛合金の融点は例え
ばＰ　ｂ　−０，１０ａ−０，５Ｓｎ合金の場合、約３
２７°Ｃ，Ｐｂ−３Ｓｂ−０，２Ａｓ合金の場合約３０
８°Ｃであるのでこれより数１０°Ｃ低い温度でコーテ
ィングする必要がある。コーティング時の溶湯の流動性
を考慮すると高くても２２０〜２３０°Ｃ以下の融点を
有する材料が必要となろう。

コーティング材料としてもう１つ配慮しておかねばなら
ないのは、キャストオン後に溶接部食 に耐作性の点で不都合な金属組織を呈さないということ
である。

以上述べた様な観点から種々検討を進めた結果、コーテ
ィング材料としては純Ｓｎおよび５ｎ−Ｐｂ合金が適し
ていることがわかった。Ｐｂ−５ｂ合金の耳の場合には
ｐｂ−Ｏａ金合金耳部の場合よりもコーティングは容易
であるか、Ｐｂ−０ｎ合金の耳部の場合でも２５０°Ｃ
の純Ｓｎの溶湯中に約３秒間浸漬することで、厚さ１０
μｍ程度の良好なコーティングが出来、さらにこのコー
ティングを施した耳部を有する極板群をキャストオンし
た結果も前述した溶接欠陥のほとんどない良好な群溶接
部か得られる。

コーティング材料か５ｎ−Ｐｂ合金の場合にはＰｂの量
か増加するにつれてぬれに要する時間か長（なりかつコ
ーティング被膜も徐々に厚くなる傾向を有する。コーテ
イング膜が必要以上に厚くなると耳部全体の厚さか増し
熱容量か大となるため、かえってキャストオンが難しく
な懸念される点か出てくる。これらの点を考慮するとｐ
ｂの含有量は５０憾以下であることか好ましい。

作用 良好な溶接部となる。

実施例 Ｐｂ−０，１Ｏａ−０，５Ｓｎからなる合金を鋳造して
製作した基体を時効処理した後これに活物質を充填し乾
燥して製作した極板に対して、本発明の方法で陽極板３
の耳部８に純８ｎをコーティングした後キャストオン方
式により陽極板３の耳部８の群溶接を行なったものと、
従来通り乾燥後そのままキャストオン方式で群溶接した
ものとについて、溶接部の外観、断面組織検査による欠
陥発生状況、および引張試験による機械的強度測定結果
等を比較して本発明の効果について評価を行なった。

これに用いた陽極板３の耳部８の寸法は厚さ１、　Ｏｒ
ｔｓ、幅１３１１１１１１．長さ１８＋ｏ＋である。該
陽極板８の６枚で極板群を構成し、極板相互間にはセパ
レータを配した。そして各極板の耳部８に対するＳｎの
コーティングは以下の様にして行なった。すなわち純Ｓ
ｎを槽内で溶解し、溶湯１５の温度が２５０±２°Ｃに
なる様に温度制御するとともに溶湯１５の温度分布か不
均一になったり、溶湯１５の表面か酸化膜で覆われたま
まにならない様に溶湯１５を槽内で十分に流動させた。

極板の耳部８はコーティングに先立ち回転式のスチール
ブラシでその表面を金属光沢か出るまで十分に研磨し、
その後ヂエチルアミン塩酸塩の５傷溶液（溶媒は水とイ
ソプロピルアルコールを１対！で混合したもの）からな
るフラックスを塗布した。この様な処理を施した陽極板
３耳部８をＪｇ／ｓｅｃの速度で純Ｓｎ溶渦中に先端か
ら１０ｍ浸漬、３秒間保持した後３　ｍｌ　ｓ　ｅ　ｃ
の速度で引上げた。この操作により各耳部８に１０〜１
５８ｍのコーテイング膜１６が均一に形成された。次に
キャストオン工程で極柱６，６′と一体のストラップ９
を形成するために、耳部８の周辺に注入する溶湯１５に
は、Ｐｂ−３ｓｂ−０，２Ａｓ合金を用い、耳部８のス
トラップ９内に取込まれる部分の長さを７ｍｍとした。

キャストオン条件はコーチイン゛Ｃ１鋳型１０温度１４
０°Ｃ１浸漬タイミング（鋳型１０内に溶湯１５が注入
されてから耳部８の先端が浸漬されるまでの時間）０．
７秒であるが、後者の場合には溶湯温度５２０°Ｃ鋳型
温［１７０°Ｃ浸漬タイミング０．５５秒である。

次に本発明による群溶接方法の効果を調べた結果を第１
表に示した。

第　　１　　表 上記第１表から明らかなように本発明によれば従来の法
による場合に比し、耳部８とストラップ９との間に仕上
り良好な接合部か形成されて、外観の良好な溶接部が容
易に得られるとともに溶接部の内部組織にもブローホー
ル１４や融合不良、ぬれ不良等の欠陥を生ずる率か極め
て少ない。また溶接部断面の顕微鏡組織観察に於ては、
キャストオンに先立って施された耳部８の表面のＳｎコ
ーテイング膜１６は認められなかった。すなわち、キャ
ストオン時に溶湯１５中に溶解してしまっており、Ｓｎ
濃度の高い層が耳部８の周囲に存在することによる耐食
性の低下についても心配する必要かないことが確認され
た。さらに溶接部の機械的強度を調べる引張試験でスト
ラップ９から耳部８が抜けたものは本発明法によるもの
では皆無であり十分な強度を有することも明らかになっ
た。

なお実施例では、キャストオン時に注入する合金にＰｂ
−３Ｓｂ−０，２Ａｓ合金を使用した場合について述べ
たか、この合金の代りに純鉛を使用しても同様の効果を
得ることか出来る。

発明の効果 上述のように１本発明によれば耐食性に優れ、十分なる
機械的強度を有する群溶接部か得られる等工業的価値基
だ大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において極板の耳部に所定のコーテイン
グ膜を形成する過程を示す説明図で、Ａは陽極板を溶湯
に浸漬した状態を示し、Ｂは陽極板の耳部にコーテイン
グ膜が形成された状）Ｖ 態を示す。第２図は鉛蓄電池のセゆ間接続構造を示す要
部断面図、第３図は群溶接部を示し、Ａは平面図、Ｂは
正面図、０は側面図、第４図はキャストオンによる群溶
接方法を示し、Ａは正面図、Ｂは側面図、第５図におけ
るＡ、Ｂは夫々異なる溶接状態を示す説明図である。 ３は陽極板、４は陰極板、６は極柱、８は耳部、９はス
トラップ、１５は溶湯、１６はコーテイング膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の極板をキャストオン方式により溶接する鉛蓄電池
   用極板群の製造法において、各極板の耳部表面に純Ｓｎ
   または５０％までのＰｂを含有するＳｎ−Ｐｂ合金の被
   膜を形成し該被膜を形成した各極板の耳部周辺にＰｂ−
   Ｓｂ系合金または純Ｐｂの溶湯を注いで極柱およびスト
   ラップを形成すると同時に該ストラップと極板相互を溶
   接することを特徴とする鉛蓄電池用極板群の製造法。