(57)【要約】    【課題】  鉛蓄電池用集電体の鋳造時において、酸化カスを減少させるとともに、鉛合金中のカルシウム濃度が低下しにくい鉛合金溶湯の製造方法を提供する。    【解決手段】  不活性なガス雰囲気中で、溶解炉1内のステンレス製の浴槽11に、カルシウムを含む鉛合金のインゴット2、スクラップ3及び粉末状の三酸化二ホウ素を供給する。そして、バーナ14を用いて浴槽11内の鉛合金のインゴット2と三酸化二ホウ素とを約６００℃まで加熱をし、鉛合金と三酸化二ホウ素とを溶解をさせて鉛合金溶湯9を製造し、それを鉛蓄電池用集電体の鋳造に用いる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不活性なガスの雰囲気中で、カルシウムを含む鉛合金を加熱し、溶解をさせて製造をする鉛合金溶湯の製造方法において、
前記鉛合金溶湯には、酸化ホウ素が添加されていることを特徴とする鉛合金溶湯の製造方法。
【請求項２】
不活性なガスの雰囲気中で、アンチモンを含む鉛合金を加熱し、溶解をさせて製造をする鉛合金溶湯の製造方法において、
前記鉛合金溶湯には、酸化ホウ素が添加されていることを特徴とする鉛合金溶湯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛合金溶湯の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
制御弁式鉛蓄電池の集電体の材料として、鉛−カルシウム系合金を用いると、鉛−アンチモン系合金を用いた場合に比べて希硫酸電解液が電気分解されにくくなることが知られている。したがって、制御弁式鉛蓄電池の集電体の材料として、鉛−カルシウム系合金を用いると、メンテナンス・フリー特性の優れた鉛蓄電池を提供することができる。
【０００３】
一方、フォークリフト用鉛蓄電池などの定期的に水を補給しながら使用をする方式の鉛蓄電池の集電体の材料としては、鉛−アンチモン系合金も使用されている。
【０００４】
なお、鉛蓄電池の集電体は、一般的には、図１に示すようにして製造されている。すなわち、溶解炉1で溶解された鉛合金溶湯9は、ポンプ6を用いて吸い上げられ、パイプライン7を介して並列に接続された多数の鋳造機8に送られて、鉛蓄電池用の集電体が鋳造される。その後、それぞれの鋳造機8に送られた鉛合金溶湯9のうちで、余分な鉛合金溶湯9は再びパイプライン7を介して溶解炉1に戻されて再び加熱がされる。
【０００５】
鉛蓄電池用集電体の製造によって不足した鉛合金溶湯9を補うためには、溶解炉1の上方の原料供給部4から鉛合金製のインゴット2や、鉛蓄電池用の集電体の製造時に生じたスクラップ3などを補給する必要がある。ここで、スクラップ3としては、鋳造時において、集電体として使用される部分以外の部分、例えば、押し湯部分や湯道部分等であり、これらは鉛蓄電池の集電体の材料として再び使用がされる。
【０００６】
ここで、インゴット2などを供給する際に、原料供給部4から大気中の酸素が溶解炉1内に混入すると、鉛合金溶湯9が酸化され、その結果、多量の酸化カスが生成されたり、鉛合金中のカルシウム濃度が低下したりする。すなわち、多量の酸化カスの発生は、その再利用に費用がかかるために製品コストにも影響する。また、カルシウム濃度が異常に低下すると、時効硬化をするまでに時間がかかる等の問題点も起こる。
【０００７】
そこで、溶解炉1内部の空間部分を窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性なガスで充満させたり、原料供給部4の内側に不活性なガスの吹き出し口を設けて、ガスのカーテンによるシールをするなどの工夫が検討されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−６４２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記した従来の溶解炉1やそれを用いた製造方法では、原料供給部4の不活性なガスによるシール性能が十分ではないために、この部分から溶解炉1内に大気中の酸素が入り込みやすいという問題点があった。そして、溶解炉1内の鉛合金溶湯9の温度は、通常約５００〜６００℃になっているために酸化反応が起こりやすく、多量の酸化カスが発生したり、鉛合金中のカルシウム濃度も低下したりするという問題点があった。
【００１０】
本発明の目的は、鉛蓄電池用集電体の鋳造時において、カルシウムやアンチモンを含む鉛合金溶湯9から発生する酸化カスを減少させることができるとともに、合金中のカルシウム濃度も低下しにくくできる鉛合金溶湯の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記した課題を解決するものであり、溶解炉内の鉛合金溶湯には、酸化ホウ素が添加されていることによって、鉛合金溶湯の表面からの酸化防止を目的とする皮膜を形成して、溶解炉内の酸素と鉛合金溶湯との接触を抑制するようにしたものである。
【００１２】
すなわち、請求項１の発明は、不活性なガスの雰囲気中で、カルシウムを含む鉛合金を加熱し、溶解をさせて製造をする鉛合金溶湯の製造方法において、前記鉛合金溶湯には、酸化ホウ素が添加されていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２の発明は、不活性なガスの雰囲気中で、アンチモンを含む鉛合金を加熱し、溶解をさせて製造をする鉛合金溶湯の製造方法において、前記鉛合金溶湯には、酸化ホウ素が添加されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る鉛合金溶湯の製造方法を用いると、鉛合金溶湯の表面からの酸化防止を目的とする皮膜を形成することができるために、鉛合金溶湯と溶解炉内の酸素との接触を抑制するができる。したがって、カルシウムやアンチモンを含む鉛合金溶湯から発生する酸化カスを減少させることができる。加えて、カルシウムを含む鉛合金溶湯の場合には、鉛合金中のカルシウム濃度の低下を抑制させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下において、本発明の実施をするための最良の形態を図１及び図２を用いて詳細に説明する。なお、図１は鉛合金溶湯供給ラインの概略図であり、図２は溶解炉の概略断面図である。
１．鉛合金溶湯供給ライン（図１）
鉛蓄電池の集電体は、図１に示すようにして製造されている。すなわち、溶解炉1で溶解された鉛合金溶湯9は、ポンプ6を用いて吸い上げられ、パイプライン7を介して並列に接続された多数の鋳造機8に送られて、鉛蓄電池用の集電体が鋳造される。その後、それぞれの鋳造機8に送られた鉛合金溶湯9のうちで、余分な鉛合金溶湯9は再びパイプライン7を介して溶解炉1の浴槽11に戻されて再び加熱がされる。
【００１６】
鉛蓄電池用集電体の製造によって不足した鉛合金溶湯9を補うためには、溶解炉1の原料供給部4から鉛合金製のインゴット2や、鉛蓄電池用の集電体の製造時に生じたスクラップ3などを補給する必要がある。この場合には、原料供給部4の蓋5を外して、上方から鉛合金のインゴット2やスクラップ3等を投入する。
２．溶解炉（図２）
溶解炉1の内部の浴槽11の内径は、直径が約８００ｍｍ、高さが約８００ｍｍの有底円筒形をしている。本発明に係る鉛合金溶湯9の製造装置では、周囲が耐火レンガ製の溶解炉1の内側ににステンレス製の浴槽11が設置されており、バーナ14を用いて加熱をするものである。後述するように、実験に使用した三酸化ニホウ素の融点は５７７℃と鉛合金の融点よりも高いために、今回の実験では約６００℃で鉛合金溶湯の製造をするようにした。
【００１７】
溶解炉1上方の原料供給部4は、円筒形状をしており、肉厚が５ｍｍ、内径が１５０ｍｍ、高さが６５０ｍｍの軟鋼製である。ここで、インゴット2等の原材料を投入する際には、蓋5を開けた状態で行うために、原料供給部4から大気中の酸素が内部に混入し、鉛合金溶湯9が酸化されて、多量の酸化カスが生成される現象を抑制する必要がある。すなわち、多量の酸化カスの発生は、その再利用に費用がかかり、製品コストにも影響するからである。
【００１８】
そこで、原料供給部4と浴槽11の上面には、窒素ガス供給配管13を設置して、窒素ガスを供給することによって、この部分で酸素ガスのシールをしている（図２）。
【実施例】
【００１９】
本発明は、溶解炉1の浴槽11内に、鉛合金溶湯9中に酸化ホウ素を添加しておくことを特徴としている。以下に、本発明の実施例について詳細な説明をする。
【００２０】
なお、酸化ホウ素として詳細には、二酸化二ホウ素、三酸化四ホウ素、五酸化四ホウ素、三酸化二ホウ素が存在する。本実施例では、これらの酸化ホウ素のなかで、粉末状をした三酸化二ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を使用して実験をした。三酸化二ホウ素は、大気圧中で融点が５７７℃である。三酸化二ホウ素は、鉛合金溶湯9よりも比重が軽いために、上記した約６００℃の温度では、鉛合金溶湯9の上方に浮いた状態で存在し、鉛合金溶湯9と外気との接触を防ぐ皮膜を形成することができる。なお、詳細な結果は示していないが、三酸化二ホウ素に替えて、二酸化二ホウ素等の他の酸化ホウ素を用いた場合にも同様の結果が得られた。
【００２１】
以下の実験では、従来の手法で約１０００ｋｇの鉛−０．１％カルシウム−０．９％スズ合金のインゴット2を溶解させて、鉛合金溶湯9を製造し、鉛蓄電池用集電体の鋳造を約２５分間行い、その際に発生した酸化カスの質量（ｋｇ）は天秤で、合金中のカルシウム濃度（質量％）はＩＣＰ発行分光分析装置により測定した。
【００２２】
実施例として、約１０００ｋｇの鉛−０．１％カルシウム−０．９％スズ合金に対して、三酸化二ホウ素を３００ｇ（約０．００３質量％）を添加して約２５分間の鋳造実験をした。三酸化二ホウ素の量（３００ｇ）は、鉛合金溶湯9と外気との接触を防ぐための皮膜が形成されていれば十分であると考えたためである。一方、比較例として、三酸化二ホウ素を添加しないで約２５分間の鋳造実験をした。
【００２３】
これらについて、約２５分間の鋳造実験を行った後の浴槽11内の残留物から、酸化カスの発生量（ｋｇ）と合金中のカルシウム濃度（質量％）とを測定した結果を表1に示す。
【００２４】
表１より、本発明を用いた実施例は比較例に比べて、酸化カスの発生量が約１／３に減少していることや、カルシウム濃度（質量％）も約１５％程度高く、減少を防止できるために優れていることが認められる。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
なお、上記した実施例では、鉛−０．１％カルシウム−０．９％スズ合金のインゴット2を溶解させて集電体を製造した場合について記載をしたが、鉛−アンチモン系の合金のインゴット2を用いた場合でも酸化カスの発生量を低減できるという同様の効果が得られた。
【００２７】
また、インゴット2のみを用いる替わりに、インゴット2と鉛−カルシウム合金などのスクラップ3とを同時に用いた場合や、これらのスクラップ3のみを用いた場合でも、酸化カスの発生量を低減できるという同様の効果が得られた。
【００２８】
加えて、本発明を用いると、製造した合金溶湯を鋳型に入れて、持ち運びが容易な小形のインゴット2を製造して使用をするような場合にも、酸化カスの発生量を低減できるという効果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、主に、鉛蓄電池の集電体の原材料として用いられている、鉛−カルシウム系合金溶湯や鉛−アンチモン合金溶湯の製造に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】鉛合金溶湯供給ラインの概略図である。
【図２】本発明に係わる溶解炉の概略断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：溶解炉、２：インゴット、３：スクラップ、４：原料供給部、５：蓋、
６：ポンプ、７：パイプライン、８：鋳造機、９：鉛合金溶湯、１０：フード、
１１：浴槽、１２：窒素ガス、１３：窒素ガス供給配管、１４：バーナ
【図１】
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【図２】
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