(57)【要約】【課題】鉛蓄電池の鉛部品に使用される鉛−アンチモン−ヒ素合金中に含まれるヒ素は一般的に０．２〜０．５質量％と鉛蓄電池全体の質量から比べると極めて少なく、環境への影響は微少であると考えられていた。しかしながら、環境の観点よりヒ素等の使用量の削減が検討されつつあるが、鉛蓄電池の鉛部品中のヒ素は強度維持に必要であり、この強度を維持しつつ含有量の削減を図ることが課題となっていた。【解決手段】ヒ素０．１質量％未満の鉛合金で、アンチモン０．７〜３．０質量％、スズ０．００１〜０．０２質量％、亜鉛０．００１〜０．０２質量％が含まれていることを特徴とする鉛蓄電池用鉛合金を用いる。【選択図】図１
2009068094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒ素０．１質量％未満の鉛合金で、アンチモン０．７〜３．０質量％、スズ０．００１〜０．０２質量％、亜鉛０．００１〜０．０２質量％を含有していることを特徴とする鉛蓄電池用鉛合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛蓄電池用鉛合金に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池に使用する鉛および鉛合金の接続用鉛部品には、主に格子の耳部を集合溶接するストラップ、隣接セル間の極板群を接続する接続体、端セルの極板群に接続される極柱および電槽蓋と一体成形され電池の内外を貫通する端子ブッシングがある。接続用鉛部品には、耐振動性や外部接続のために締付けの機械的強度が必要とされるため、アンチモンが５質量％以下、ヒ素が０．２〜０．５質量％添加された鉛（Ｐｂ）−アンチモン（Ｓｂ）−ヒ素（Ａｓ）合金が使用されている。近年、環境配慮の観点から、ヒ素の削減が要望されるようになってきたが、ヒ素は鉛蓄電池における鉛の強度確保にはアンチモンとともに必要な元素である。
【０００３】
例えば特許文献１には、アンチモンを０．５〜３．５質量％、ヒ素を０．０２５〜０．３質量％、セレンを０．００５〜０．１質量％、スズを０．００２〜０．０５質量％、銅を０．０１〜０．１質量％、残部鉛からなり、鋳造時に湯垢の減少を目的とした蓄電池用の鉛−アンチモン合金が示されている。しかしながら、ヒ素含有量が０．１質量％以上の鉛合金であれば、従来例のように機械的強度を確保することが可能であるが、ヒ素含有量を０．１質量％未満とした場合、鉛合金の機械的強度を確保することができなかった。
【０００４】
特許文献２には、アンチモンを４．５質量％以下、ヒ素を０．５質量％以下、セレンを０．００５〜０．１質量％、スズを０．００２〜０．５質量％、銅を０．００５〜０．１質量％、イオウを０．００１〜０．１質量％、ビスマスを０．００２〜０．５質量％、残部鉛からなり、鋳造時の溶湯の酸化物量を減少させると共に、鋳造割れの発生を防ぐ鉛−アンチモン合金が示されている。しかしながら、その合金は多くの種類の組成が必要であり、鋳造に関するものであり、強度に関する内容については触れられていない。
【特許文献１】特開昭５０−１０８１２５号公報
【特許文献２】特開昭５９−２０８０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鉛蓄電池の鉛部品に使用される鉛−アンチモン−ヒ素合金中に含まれるヒ素は一般的に０．２〜０．５質量％であり、鉛蓄電池全体の質量から比べると極めて少なく、環境への影響は微少であると考えられていた。しかしながら、環境の観点よりヒ素等の使用量の削減が検討されつつあるが、鉛蓄電池の鉛部品中のヒ素は強度維持に必要であり、この強度を維持しつつ含有量の削減を図ることが課題となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上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、ヒ素０．１質量％未満の鉛合金で、アンチモン０．７〜３．０質量％、スズ０．００１〜０．０２質量％、亜鉛０．００１〜０．０２質量％を含有することを特徴とする鉛蓄電池用鉛合金を示すものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の蓄電池用鉛合金は、前記の構成を有し、機械的強度を増加させる元素であるヒ素の含有量を低減（０．１質量％未満）させ、アンチモンとスズと亜鉛の含有量をバランスさせることにより、必要十分な機械的強度を有した鉛合金となるため、ヒ素使用量を削
減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（実施の形態１）
本発明の鉛蓄電池用鉛合金の使用例について図面を用いて説明する。
【０００９】
図１は本発明の鉛蓄電池の構造を示す断面斜視図である。
【００１０】
鉛蓄電池１は、正極板２と負極板３とをセパレータ４を介して積層し、同極性の極板同士の耳部をストラップ７、８で連結させた極板群５により各セルが構成される。更に、極板群５を電槽６内に直列となるように接続体９で隣接セル間を接続し、両端セル室の極板群５には正極及び負極の極柱１０を接続する。蓋１１を電槽６に溶着する際に、極板群５から導出された極柱１０が蓋１１と一体成形されている端子ブッシング１２に挿通されており、前記端子ブッシング１２と前記極柱１０の先端が溶接され一体化し、接続される。
【００１１】
鉛蓄電池１に使用される本発明の接続用鉛部品としては、板状のストラップ７および８、接続体９、極柱１０、端子ブッシング１２があり、本発明では接続用鉛部品に使用される鉛合金をヒ素（Ａｓ）０．１質量％未満、アンチモン（Ｓｂ）０．７〜３．０質量％、スズ（Ｓｎ）０．００１〜０．０２質量％、亜鉛（Ｚｎ）０．００１〜０．０２質量％を含む鉛合金とする。これにより、接続用鉛部品に必要な機械的強度を確保することができる。
【００１２】
なお、本実施形態では極板群５の極板耳部をくし型治具に挿入し、鉛部品をガスバーナーやプラズマなどの炎で溶融・凝固させる溶接法を述べたが、鋳型内に置かれた溶融鉛合金に、極板耳部を浸漬・凝固させることで一体化するキャストオンストラップ（ＣＯＳ）に使用する溶融鉛合金にも本発明の鉛合金は有効である。
【００１３】
また、本実施形態では、外部への電気的接続のため、始動用鉛蓄電池としての円錐台形状をした端子ブッシング１２に適用した例を述べたが、前記用途の他にトリクル使用やサイクル使用のような他の用途および端子形状の鉛蓄電池においても、外部接続のために機器側の接続端子を締付け固定されることには変わりはなく、同様に扱うことができる。
【実施例】
【００１４】
本実施例では、表１に示すようにヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）について、異なる組成をもつ鉛合金から接続用鉛部品を鋳造し、供試サンプルとして、直径１１ｍｍの極柱の縦断面においてビッカース硬度（Ｈｖ）の値を測定し、その結果を表１に示した。機械的強度には多くの測定方法があるが、鉛蓄電池の端子締付け強度にはビッカース硬度（Ｈｖ）が使用されている。
【００１５】
本発明は、鉛蓄電池の接続用鉛部品として耐振動性や外部付加との接続の際の締付けに必要十分な機械的強度を確保することが目的であり、鉛部品としての機械的強度の指標として、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４「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前記鉛合金の機械的強度を評価した。現在市場実績のある表１に記した電池Ｎｏ．１の合金組成によるビッカース硬度（Ｈｖ）が１２であり、鉛蓄電池の鉛部品としての必要十分な機械的強度が確保されていることから、Ｈｖ１２を基準値とし、Ｈｖ１２以上を製品として使用する上での使用可能範囲と判断した。
【００１６】
表１に示したＮｏ．１〜５は特許文献１に示されている蓄電池用の鉛−アンチモン合金であり、ヒ素、アンチモン、スズ以外に、銅０．０８質量％、セレン０．０４質量％が含
まれている。表１に記載された鉛合金中の成分とＮｏ．１〜５に含まれる銅およびセレンを除いた残部は鉛である。このＮｏ．１〜５は、Ｎｏ．４のようにヒ素を０．０５質量％とするとＨｖが１０と低下し、必要な強度が得られなかった。
【００１７】
ヒ素が０．０９５質量％以下で、アンチモンを０．７〜３．０質量％、亜鉛を０．００１〜０．０２質量％とした場合において、スズを０質量％とした場合（Ｎｏ．１０、１１、１５、１６）ではＨｖ８〜１０となり必要な強度は得られない。また、スズを０．０５質量％（Ｎｏ．２３）とした場合ではＨｖ１５であり必要な強度は満たしているが、スズ０．００１〜０．０２質量％以上の機械的強度の改善は見られなかった。
【００１８】
【表１】
2009068094.tif 000003
【００１９】
ヒ素が０．０９５質量％以下で、アンチモンを０．７〜３．０質量％、スズを０．００１〜０．０２質量％とした場合において、亜鉛を含有しない場合（Ｎｏ．１２、１３、１７、１８）ではＨｖ６〜９となり必要な強度は得られない。また、亜鉛が．１質量％（Ｎｏ．２１）としても、Ｈｖ１６であり必要な強度は満たしているが、亜鉛が０．００１〜０．０２質量％以上の機械的強度の改善は見られなかった。
【００２０】
ヒ素が０．０９５質量％以下、スズを０．００１〜０．０２質量％、亜鉛が０．００１〜０．０２質量％とした場合において、アンチモンを０．５質量％とした場合（Ｎｏ．６、７、８、９）では、Ｈｖ６〜８となり必要な強度は得られない。また、アンチモンを５．０質量％（Ｎｏ．２４）とした場合では、Ｈｖ１６であり必要な強度は満たしているが、アンチモン０．７〜３．０質量％以上の機械的強度の改善は見られなかった。
【００２１】
したがって、ヒ素を０．０９５質量％以下とした場合、必要な強度と各成分の適切な添加量を両立するためには、アンチモン０．７〜３．０質量％とスズ０．００１〜０．０２質量％と亜鉛０．００１〜０．０２質量％とを３種同時に満たすことが必要である。なお、Ｎｏ．２７、２８でヒ素の量を増やしたが、特に硬度の改善は見られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、鉛蓄電池用鉛合金から、必要な強度を有しながら環境への影響が考慮されるヒ素を減らすことが可能であり、特に接続用鉛部品が鉛合金で構成された鉛蓄電池への工業的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の鉛蓄電池の構造を示す断面斜視図
【符号の説明】
【００２４】
１    鉛蓄電池
２    正極板
３    負極板
４    セパレータ
５    極板群
６    電槽
７    ストラップ（正極）
８    ストラップ（負極）
９    接続体
１０  極柱
１１  蓋
１２  端子ブッシング
【図１】
2009068094.tif 000004