(57)【要約】【課題】鉛蓄電池の、外装に露出したＰｂ−Ｓｂ合金製の端子に含まれるＡｓ含有量を削減しつつ、Ａｓ含有量削減によって生じる端子の機械的強度低下を抑制することにより、Ａｓの環境への暴露量を削減しつつ安定した機械的強度を有した端子を有した鉛蓄電池を提供すること。【解決手段】端子の電池外装に露出した部分が、０．０９５質量％以下のＡｓと、０．００１〜０．０５５質量％のＳｎと、０．００１〜０．０１質量％のＣｕを含むＰｂ−Ｓｂ合金とする。ＳｎとＣｕをこのような含有量とすることにより、Ａｓ含有量を０．０９５質量％以下とした場合でも、端子に必要とされる機械的強度を得ることができる。また、Ａｓ含有量を、従来の０．２〜０．５質量％から著しく低減できるため、環境的側面からも好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端子の電池外装に露出した部分が、０．０９５質量％以下のＡｓと、０．００１〜０．０５５質量％のＳｎと、０．００１〜０．０１質量％のＣｕを含むＰｂ−Ｓｂ合金であることを特徴とする鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池の端子の成型方法として、合成樹脂の電槽蓋と一体成型された電池の内外を貫通する鉛または鉛合金からなる端子ブッシングと、電極群を集電し端子ブッシングの孔を貫通する極柱とを溶接その他の手段で接続する方法が、自動車電池をはじめとして広く用いられている。
【０００３】
現在、端子ブッシングの貫通部に極柱を通してバーナー等で接合する場合、端子ブッシング周囲の合成樹脂の存在のために火力を強くできないという理由から、端子本体およびブッシングには融点が低く、溶接性に優れたＰｂ−Ｓｂ合金が用いられている。
【０００４】
また端子ブッシングは、外部負荷へ接続するためのハーネス等による締め付けに対する強度が必要とされる。そのため、前記したＰｂ−Ｓｂ合金には、機械的強度を補うためにＰｂ−Ｓｂ合金中にＡｓを０．２〜０．５質量％程度添加することが一般的である。
【０００５】
例えば特許文献１には、Ｓｂを１．６〜３．５質量％、Ａｓを０．２質量％未満、Ｓｎを０．０６〜０．１質量％、Ｃｕを０．００２〜０．０１質量％未満、Ｓｅを０．００６〜０．１質量％、残部Ｐｂからなり、Ｓｂ含有量を減少させると共に、鋳造時に割れのない良好な鋳造製品を得ることのできる、蓄電池用のＰｂ−Ｓｂ合金が示されている。
【０００６】
特許文献２には、Ｓｂを０．５〜３．５質量％、Ａｓを０．０２５〜０．３質量％、Ｓｅを０．００５〜０．１質量％、Ｓｎを０．００２〜０．０５質量％、Ｃｕを０．０１〜０．１質量％、残部Ｐｂからなり、鋳造時に湯垢による汚染を減らした、蓄電池用のＰｂ−Ｓｂ合金が示されている。
【特許文献１】特開平４−２０５５号公報
【特許文献２】特開昭５０−１０８１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、Ｐｂ−Ｓｂ−Ａｓ合金中に含まれるＡｓの量は、０．２〜０．５質量％であり、鉛蓄電池本体に占める割合としては、さらに少ない。また、鉛蓄電池の殆どがリサイクルによって回収されている現状からすると、鉛蓄電池に含まれるＡｓはリサイクル過程において、適切に処理されており、環境へ及ぼす影響は極めて小さいと考えられる。
【０００８】
しかし、Ａｓ及びその無機化合物は人体に非常に有害であり、特定化学物質の環境への排出量の把握及び管理の改善の促進に関する法律、及び特定化学物質の環境への排出量の把握等及び管理の改善の促進に関する法律施行令において「第一種指定化学物質」に指定されていることから、Ｐｂ−Ｓｂ−Ａｓ合金中のＡｓ量削減が環境的な側面からみて、より好ましいことは言うまでもない。
【０００９】
例えば、自動車に用いる始動用鉛蓄電池では、鉛蓄電池に用いるＰｂ及びＰｂ合金の中でも、特に端子に用いられているものは、格子や内部の接続体に用いられているＰｂ及びＰｂ合金とは異なり、鉛蓄電池の外装部に露出している。
【００１０】
電池の外装部に露出した端子として、Ａｓを含むＰｂ合金が使用されていると、使用者の人体に触れたり、水分等との接触によりＡｓ成分が溶出する懸念もある。
【００１１】
以上のことから、本発明の発明者らは、Ｐｂ−Ｓｂ−Ａｓ合金中のＡｓ量削減に鋭意取り組んできたが、現状のＰｂ−Ｓｂ−Ａｓ合金中のＡｓ量を低減するだけでは、Ｐｂ合金の機械的強度が低下するため、特に、端子においては、接続用ハーネスによって締め付け固定された場合、端子にクラックや変形が発生するという課題があった。
【００１２】
前記したような状況に鑑み、本発明は、特に、端子等、外装に露出するＰｂを有する鉛蓄電池において、特に、端子として必要な機械的強度を確保しつつ、環境負荷削減を目的として、Ａｓ量が削減されたＰｂ−Ｓｂ合金を採用した鉛蓄電池を示すものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、端子の電池外装に露出した部分が、０．０９５質量％以下のＡｓと、０．００１〜０．０５５質量％のＳｎと、０．００１〜０．０１質量％のＣｕを含むＰｂ−Ｓｂ合金であることを特徴とする鉛蓄電池を示すものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、端子等、電池外装に露出するＰｂ合金の機械的強度を確保しつつ、Ｐｂ合金中のＡｓ量を削減した、環境的側面からも好ましい、鉛蓄電池を提供できるという、顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の鉛蓄電池の構成例について図面を用いて説明する。本発明の鉛蓄電池１は図１に示したように、電槽２及び、電槽２を閉じる蓋３を有する。蓋３には端子ブッシング４が一体成型され、端子ブッシング４に極板群（図示せず）から導出された極柱５が挿通され、両者が溶接されて端子６を形成する。なお、図１は、鉛蓄電池１の端子６付近の断面図を示している。
【００１６】
鉛蓄電池１の電池外装としての電槽２及び蓋３から露出する鉛合金としては、端子６表面のみである。本発明では端子６の少なくとも外部に露出した部分を０．０９５質量％以下のＡｓ、０．００１〜０．０５５質量％のＳｎ、０．００１〜０．０１質量％のＣｕを含むＰｂ−Ｓｂ合金とする。
【００１７】
本発明では、Ｐｂ−Ｓｂ−Ａｓ合金中において、機械的強度を増加させる作用を有するＡｓの含有量を０．０９５質量％以下と、従来に比較して削減させているが、Ｐｂ合金中のＳｎ量を０．００１〜０．０５５質量％、Ｃｕ量を０．００１〜０．０１質量％に規定することにより、Ａｓ量削減による機械的強度低下を抑制でき、鉛蓄電池として外部負荷との接続の際の締め付けにも安全に使用できる強度を有した鉛蓄電池を得ることができる。
【００１８】
また、電池外に露出したＰｂ合金中のＡｓを低減できるため、水分等との接触によるＡｓの環境への溶出や、電池使用者へのＡｓ含有物質の暴露等が抑制され、環境面で好ましい。
【００１９】
なお、本発明では、電池外に露出するＰｂ合金中のＡｓ量削減についてのものであるが、例えば端子ブッシング４の構造上、端子ブッシング４の鉛蓄電池１の外面に露出した部分のみを本発明で示したＰｂ−Ｓｂ−Ａｓ合金とし、端子ブッシング４の内部（バルク）を従来のＡｓを多く含んだ、Ｐｂ−Ｓｂ−Ａｓ合金やその他のＰｂ合金とすることも可能であることはいうまでもない。
【００２０】
また、本実施形態では、始動用鉛蓄電池、特に、円錐台形状をした端子に適用した例を述べたが、このような形状以外の鉛蓄電池の端子においても、一般的に外部接続のために、機器側の接続端子に締め付け固定されることにはかわりがなく、本発明は、円錐台形状以外の端子を有した鉛蓄電池にも有効であることは明らかである。
【００２１】
なお、Ｐｂ−Ｓｂ合金におけるＳｂ含有量としては、従来から知られている１〜５質量％の範囲で選択すればよい。
【実施例】
【００２２】
表１〜表３に示す種々の組成を有したＰｂ−Ｓｂ合金からなる、端子ブッシングを用いた鉛蓄電池を作成し、その端子のビッカース硬度（Ｈｖ）を測定した。なお、本実施例では、端子の締め付け強度の指標として前記鉛合金の機械的強度はＪＩＳ  Ｚ２２４４「ビッカース硬さ試験−試験方法」に規定されたビッカース硬さ測定において、測定時の荷重を１０ｇｆとしたマイクロビッカース硬さ試験によって評価した。
【００２３】
これらの測定によって得た種々の組成の端子のビッカース硬さ（Ｈｖ）の値を表１〜表３に示す。なお、ビッカース硬さについては、各５個の測定サンプルについて測定した。表１〜３においてビッカース硬さの最小値と最大値を示した。なお、単一の値を示したものは、測定サンプルのすべてが同一のビッカース硬さを示したことを示している。
【００２４】
なお、表１〜表３においては、実施例のＳｂを２．５質量％含むＰｂ−Ｓｂ合金におけるＡｓ、Ｓｎ、Ｃｕの各合金成分の含有量（質量％）についての鉛合金組成およびビッカース硬さを表１に示す。表１〜表３に記載された以外の残部はＰｂである。
【００２５】
【表１】
2008262771.tif 000003
【００２６】
【表２】
2008262771.tif 000004
【００２７】
【表３】
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【００２８】
本発明では、鉛蓄電池の端子として外部負荷との接続の際の締め付けにも安全に使用できることが目的の一つである。
【００２９】
本発明者らは、これまでの端子締め付け強度試験、実車試験等のデータ及び出荷した鉛蓄電池の市場実績から勘案し、鉛蓄電池端子として必要とされるビッカース硬さ（Ｈｖ）の基準値を１０とした。そしてビッカース硬さ（Ｈｖ）が１０以上を鉛蓄電池端子として使用する上での安全領域と規定した。
【００３０】
表１〜表３に示した結果から、Ａｓ量を従来のものから削減して、０．０９５質量％以下とした場合、Ｃｕ量及びＳｎ量によって、端子のビッカース硬さが大きく変化することがわかる。本実施例において、端子強度に必要なビッカース硬さである１０以上を得るためには、Ｓｎ含有量を０．００１〜０．０５５質量％とし、かつＣｕ含有量を０．００１〜０．０１質量％とすることが必要であることがわかる。
【００３１】
Ａｓ量を０．０９５質量％以下の場合、Ｓｎの含有量を０から０．００１質量％に増加させ、Ｃｕの含有量０から０．００１を増加するとビッカース硬さが１３と十分な値が得られる。ところが、Ｓｎ含有量を０．１質量％としたり、Ｃｕ含有量を０．０５質量％とした場合、ビッカース硬さがばらつく傾向が見られ、その結果、平均的なビッカース硬さは１０以上が確保できるものの、ビッカース硬さの最低値が１０未満となるものがあった。
【００３２】
したがって、Ａｓ含有量を０．０９５質量％以下にした場合、端子に必要な機械的強度を得るためには、Ｓｎ含有量を０．００１〜０．０５５質量％とすること、及びＣｕ含有量を０．００１〜０．０１質量％とすることとを同時に満たすことが必要である。
【００３３】
一方、Ａｓ量を従来レベルである０．２質量％とした場合、本実施例においては、Ｓｎ含有量とＣｕ含有量に関係なく、すべての例においてビッカース硬さが１０以上であり、端子用の鉛合金として必要な機械的強度を有していた。
【００３４】
なお、本実施例において、Ｐｂ−Ｓｂ合金中のＳｂ量が２．５質量％の場合についての結果を記載したが、Ｓｂ量が１．５質量％及び４．５質量％の場合も、本実施例と同様の結果が得られた。すなわち、Ｓｂ量が１．５質量％及び３．５質量％の場合、Ｓｎ含有量を０．００１〜０．０５５質量％とし、かつＣｕ含有量を０．００１〜０．０１質量％とすることにより、ばらつきを含めて１０以上の、鉛蓄電池端子に必要とされるビッカース硬さを得ることができた。また、Ｓｎ及びＣｕの含有量がそれぞれ０．００１〜０．０５５質量％とし、かつＣｕ含有量を０．００１〜０．０１質量％でない場合、１０以上のビッカース硬さを安定して得ることができなかった。
【００３５】
以上のことから、本発明は、鉛蓄電池の端子に用いるＰｂ−Ｓｂ合金中のＡｓ含有量を、０．０９５質量％以下に制限した場合に生じる、機械的強度の低下を顕著に抑制することができる。その結果、鉛蓄電池外装に露出した端子中のＡｓ量を、端子強度の低下を伴うことなく削減でき、環境負荷を著しく低下できるという、顕著な効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、端子の鉛蓄電池外装より露出した部分がＰｂ−Ｓｂ合金で構成された鉛蓄電池に適用できるものであり、始動用鉛蓄電池をはじめとする、様々な用途の鉛蓄電池に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の鉛蓄電池の構造例を示す図
【符号の説明】
【００３８】
１  鉛蓄電池
２  電槽
３  蓋
４  端子ブッシング
５  極柱
６  端子
【図１】
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