WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

В процессе работы аккумулятора решетки подвергаются деформации, которая приводит к увеличению линейных размеров рамки («рост решеток»), короблению и разрыву отдельных жилок. Все эти явления вызывают разрушение положительных решеток и выход аккумулятора из строя. Факторы, способствующие увеличению механической прочности сплава, должны (при прочих равных условиях) уменьшать деформируемость решеток при работе аккумулятора. Значительное повышение механической прочности достигается только методом легирования сплавов.

В третьей главе исследовалось влияние легирующих добавок на величину твердости (HB) и предела прочности на разрыв () свинцово-сурьмяных и свинцово-кальциевых сплавов. Твердость исследуемых свинцовых сплавов измеряли на твердомере ТШ-2 по методу Бринелля. Предел прочности на разрыв свинцовых сплавов измеряли на универсальной испытательной машине МР-0.5 при скорости растяжения 2 мм/мин.

В таблице 1 приведены данные по твердости и прочности на разрыв для свинцово-сурьмяных сплавов.

Показано, что в свинцово-сурьмяных сплавах снижение сурьмяного компонента приводит к уменьшению их твердости и предела прочности на разрыв. Введение в свинцово-сурьмяные сплавы олова и кадмия в качестве легирующих добавок не повышает их твердость, однако было установлено, что они приводят к образованию сплавов с микроструктурой с наименьшим размером зерна, что в итоге отразится на увеличении их коррозионной стойкости.

Таблица 1

Физико-механические свойства свинцово-сурьмяно-олвоянных сплавов

сплава

мас.%

Sb

мас.%

Sn

мас.%

Cd

Твердость HB, кг/мм2

Предел прочности на разрыв, кг/мм2

1

4.9

0.2

-

19.0 ± 0.1

6.2 ± 0.1

2

2.6

0.2

-

18.3 ± 0.1

4.4 ± 0.1

3

1.9

0.2

-

16.5 ± 0.1

4.8 ± 0.1

4

1.5

3.0

-

11.4 ± 0.1

3.0 ± 0.1

5

1.5

4.0

-

12.9 ± 0.1

4.7 ± 0.1

6

1.5

-

1.5

11.4 ± 0.1

3.7 ± 0.1

Таблица 2

Физико-механические свойства свинцово-кальциево-оловянных сплавов

сплава

мас.%

Sn

мас.%

Ca

мас.%

Ag

мас.%

Ba

Твердость HB, кг/мм2

Предел прочности на разрыв, кг/мм2

7

1.25

0.01

-

-

7.4 ± 0.1

1.4 ± 0.1

8

1.0

0.04

-

-

12.0 ± 0.1

1.4 ± 0.1

10

1.0

0.08

-

-

14.5 ± 0.1

2.4 ± 0.1

12

1.15

0.06

0.018

-

18.4 ± 0.1

2.4 ± 0.1

13

1.25

0.06

0.023

16.4 ± 0.1

1.2 ± 0.1

14

0.9

0.2

0.1

-

18.1 ± 0.1

-

15

1.2

0.06

-

0.015

20.5 ± 0.1

2.4± 0.1

Исследование физико-механических свойств свинцово-кальциево-оловянных сплавов показало (табл. 2), что повышение содержания кальция в сплаве увеличивает твердость сплавов. Значения твердости для них близки к значениям твердости для малосурьмяных свинцовых сплавов, легированных оловом и кадмием. Однако, предел прочности на разрыв для них значительно ниже. Легирование свинцово-кальциевых сплавов серебром или барием значительно повышает их твердость, приближая их по значениям к свинцово-сурьмяным сплавам с высоким содержанием сурьмы (сплав 1).

Анализ микроструктуры свинцово-кальциевых сплавов показал, что увеличение содержания кальция и легирование сплавов серебром и барием приводит к образованию сплавов с мелкозернистой структурой.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что уменьшение содержания сурьмы приводит к снижению механических свойств свинцовых сплавов. Компенсация недостатка сурьмы в сплавах большим содержанием олова не приводит в полной мере к восстановлению высоких механических характеристик, присущих свинцово-сурьмяным сплавам. Наиболее перспективным легирующим компонентом для малосурьмяных свинцовых сплавов является кадмий. Введение его в свинцовый сплав в эквимолярном количестве по отношению к сурьме приводит к связыванию сурьмы в интерметаллическое соединение CdSb и формированию структуры свинцового сплава с более высокими механическими характеристиками. Для улучшения механических характеристик свинцово-кальциево-оловянных сплавов необходимо их легирование серебром или барием. Добавление этих элементов приводит к повышению механической прочности и образованию мелкокристаллических сплавов.

Глава 4. Электрохимические и коррозионные свойства

свинцовых сплавов

Для изучения электрохимического поведения исследуемых сплавов в серной кислоте были сняты циклические потенциодинамические поляризационные кривые электродов, изготовленных из свинца и исследуемых свинцовых сплавов в 4.8 М растворе серной кислоты с помощью цифрового электрохимического комплекса P/G «AUTOLAB» EN 61010-1, контролируемого персональным компьютером.

Сравнительное изучение электрохимического поведения свинцовых электродов и электродов из свинцово-сурьмяных и свинцово-кальциево-оловянных сплавов показало, что практически все исследуемые сплавы в растворах серной кислоты проявляют низкую электрохимическую активность, особенно в области высоких анодных потенциалов.

Одной из важнейших характеристик свинцовых сплавов, используемых для изготовления решеток свинцово-кислотных аккумуляторов, является их коррозионная стойкость в условиях работы источников тока. Особенно это касается решеток положительных электродов, так как они эксплуатируются в очень жестких условиях: при высоких анодных потенциалах, в высококонцентрированных растворах серной кислоты, а иногда и при высоких температурах (~60-80оС). Поэтому в данном разделе исследования было проведено изучение коррозионной стойкости исследуемых свинцовых сплавов и рассмотрено влияние на нее легирующих компонентов. Коррозионная устойчивость исследуемых сплавов определялась по убыли массы образцов сплавов после их окисления при потенциале 2.15 В (н.в.э.) в 4.8 М растворе серной кислоты при 40оС и удаления с поверхности оксидной пленки щелочным раствором маннита.

В таблице 3 представлены результаты коррозионных исследований свинцово-сурьмяно-оловянных сплавов в виде зависимости убыли массы электродов, изготовленных из сплавов различного состава, от времени выдержки при указанных выше условиях. Данные таблицы показывают, что снижение содержания сурьмы при одинаковой концентрации олова в сплавах (0.2 мас. %) приводит к уменьшению потери массы электродов. Это может быть связано с уменьшением в сплавах сурьмянообагащенной межкристаллитной фазы. Именно селективное растворение этой фазы является основной причиной коррозии свинцово-сурьмяных сплавов. Также снижение сурьмяного компонента приводит к снижению скорости коррозии.

Таблица 3

Влияние сурьмы, олова и кадмия на коррозионные свойства свинцово-сурьмяно-оловянных сплавов (Е=2.15 В, T=40°C, 4.8 М H2SO4)

сплава

мас.%

Sb

мас.%

Sn

мас.%

Cd

Убыль массы образца (m/S,мг/см2)

Время поляризации, мин

10

30

60

180

1

4.9

0.2

-

0.47±0.02

0.90±0.09

0.94±0.08

2.00±0.13

2

2.6

0.2

-

0.42±0.01

0.67±0.04

0.89±0.09

1.65±0.03

3

1.9

0.2

-

0.56±0.01

0.59±0.08

0.75±0.09

1.34±0.02

4

1.5

3.0

-

0.38±0.06

0.69±0.08

1.70±0.01

2.12±0.15

5

1.5

4.0

-

0.39±0.04

0.60±0.07

1.35±0.06

2.36±0.13

6

1.5

-

1.5

0.32±0.03

0.48±0.01

0.72±0.06

0.94±0.06

Введение в свинцово-сурьмяные сплавы олова в количестве 3 и 4 мас. % не приводит к улучшению коррозионной стойкости образцов (сплавы 4 и 5). Добавка кадмия связывает сурьму в интерметаллическое соединение CdSb, что улучшает коррозионные свойства сплава, уменьшая потерю массы и снижая скорость коррозии. Содержание кадмия и сурьмы в сплаве должно быть близким к соотношению 1:1.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что снижение сурьмяного компонента в свинцово-сурьмяных сплавах, а также легирование их кадмием повышает их коррозионную стойкость. Введение дополнительного количества олова не приводит к значительному улучшению коррозионной стойкости Pb-Sb-сплавов.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»