CN102628129A - 电池壳体用铝合金板和电池壳体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种深拉深加工用的电池壳体用铝合金板,和使用该电池壳体用铝合金板的电池壳体,可防止以成形加工制造时热胶着的发生,并且具有优异的脉冲焊接性。一种电池壳体用铝合金板,其含有Fe:0.1~2.0质量%、Si:0.05~0.5质量%、Mn:0.05~0.5质量%,规定Ti低于0.04质量%、B低于10质量ppm,余量由Al和不可避免的杂质构成,在所述电池壳体用铝合金板的剖面的板厚方向中心部,最大长度为1μm以上的金属间化合物的面积率为0.3~3.5%,并且最大长度为11μm以上的金属间化合物的个数为140个/mm2以下,所述电池壳体用铝合金板的导电率为62IACS%以下。
Description
技术领域
本发明涉及搭载在汽车上的锂电池壳体用的铝合金板和使用该铝合金板制造的电池壳体。
背景技术
作为汽车用燃料电池,历来主要是使用镍氢电池,但近年来,移动电话和个人电脑等所使用的锂离子电池,由于轻量以及能量密度等高等的理由而得到部分采用。
锂离子电池在其结构上,使含有主体和盖的电池壳体具有作为电极的作用,在电池壳体用材料中,所使用的是导电性高的铝材。另外,因为铝材可以进行深拉深加工,所以能够通过成形加工制造作为电池壳体用的矩形或圆形的容器。
在此,单体使用移动电话等的电池时,为了防止膨胀,在电池壳体的主体和盖上使用高强度的JISA3000系铝合金。该电池壳体通过沿着盖的周边对由铝合金材构成的主体和盖进行激光焊接来接合。
例如,在专利文献1中公开有一种锂离子二次电池的制造方法,其是在由JISA3003铝合金构成的有底角筒形的外壳的开口部,通过激光焊接接合由JISA3003铝合金构成的盖体,从而制造锂离子二次电池。另外,在专利文献1中作为电池壳体的材质还记载有JISA1050铝材。
如前述,现有的锂离子电池被用于移动电话和个人电脑,为了防止壳体的膨胀,作为电池壳体用材料,使用高强度的JISA3000系铝合金。但是,汽车用燃料电池其配置方式为,层叠多个燃料电池并使树脂隔板介于其间,因此即使不是高强度的原材,也不会产生膨胀等问题。因此,在汽车用燃料电池用的锂离子电池中,使用的是与JISA3000系相比具有低强度,但有高导电率的JISA1000系铝材(纯铝材)。
例如,在专利文献2中公开有一种电池壳体,是在由JISA1000系的铝合金构成的电池壳体材中,通过将Ti含量规定在0.01质量%以下,能够防止由脉冲激光焊进行焊接时的局部性的异常部(不规则焊道)的形成。另外在专利文献3中公开,在由JISA1000系的铝合金构成的电池壳体材中,为了使粘性参数在适当范围而控制B等的杂质含量,从而能够显现出同样的作用。
此外,此专利文献2、3所述的JISA1000系的铝合金材,不需要用于避免在电池封装时因内容物和局部性的异常发生热反应造成的爆炸的铝板的厚壁化,因此可期待取得来自薄壁化的成本降低效果。
【先行技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】特开2000-123822号公报(段落0022,0051-0061)
【专利文献2】特开2009-127075号公报(段落0017-0020)
【专利文献3】特开2009-287116号公报(段落0020-0025)
但是,在现有的电池壳体用铝合金板和电池壳体中,存在以下所示的问题。
近年来,混合动力汽车和电动汽车的电池壳体的大量的连续生产进行。但是,若进行连续生产,则以通过成形加工(深拉深加工)制造矩形或圆形的容器时有发生热胶着的问题。因此,要求防止在通过成形加工制造矩形或圆形的容器时发生热胶着。若使脉冲激光焊的密封焊接操作高速化,则不能取得充分的焊道熔透深度,有接头强度降低的问题。因此,在脉冲激光焊接的密封焊接操作中,要求能够应对高速处理的铝合金板。
另外,与移动电话的电池壳体用铝材这样板厚薄的材料不同,在汽车用的电池壳体中,由于板厚很厚,所以为了得到规定的焊接部强度,需要加深熔透深度。但是,在JISA1000系铝合金中,若熔透深度超过0.25mm,则焊道的形状稳定性显著降低,在脉冲激光焊中,不规则焊道的发生率急剧增加。该不规则焊道存在的问题是,根据情况会成为穿透到被焊接材料的背面的熔深,对导电性和工作电压等的性能造成不利影响。
发明内容
本发明鉴于这样的问题点而做,其课题在于,提供一种深拉深加工用的电池壳体用铝合金板,和使用该电池壳体用铝合金板的电池壳体,其以铝合金材料为对象,可防止以成形加工制造作为电池壳体用的矩形或圆形的容器时热胶着的发生,适合连续生产,并且具有优异的脉冲激光焊接性。此外,其课题还在于,提供一种在脉冲焊接时,能够应对脉冲激光焊接的高速化,具有优异的脉冲焊接性的脉冲激光焊接用的电池壳体用铝合金板,和使用了该电池壳体用的铝合金板的电池壳体。
本发明者们除了防止热胶着的发生和应对脉冲激光焊接的高速化以外,还为了防止脉冲激光焊接中的异常部(不规则焊道)的发生,而就不规则焊道的发生进行研究。
以0.25mm以下的熔透深度对JISA1000系铝合金板进行脉冲激光焊接时,即使以大线能量进行焊接也不会发生不规则焊道,但在熔深超过0.25mm的附近,发生率急剧升高。因此,本发明者们为了开发出既能够保持作为锂离子电池壳体用的原材优异的Al-Mn系铝合金的优点,在加深脉冲激光焊的熔透深度时,又能够防止不规则焊道的发生的原材而进行了种种实验研究。其结果是,本发明者们发现,作为在Al-Mn系铝合金中微量含有的成分的Ti和B,对脉冲激光焊接中的不规则焊道的发生产生巨大影响,以及通过将该合金中所含的Ti和B的含量规定在适当的范围,能够防止不规则焊道的发生。
即,为了解决前述课题,本发明的电池壳体用铝合金板(以下适宜称为铝合金板),含有Fe:0.1~2.0质量%、Si:0.05~0.5质量%、Mn:0.05~0.5质量%,规定Ti:低于0.04质量%、B:低于10质量ppm,余量由Al和不可避免的杂质构成,其中,在所述电池壳体用铝合金板的剖面的板厚方向中心部,最大长度为1μm以上的金属间化合物的面积率为0.3~3.5%,并且最大长度为11μm以上的金属间化合物的个数为140个/mm2以下。另外,所述电池壳体用铝合金板的导电率为62IACS(国际退火铜标准International Annealed Copper Standard)%以下。
根据这样的构成,通过以规定量含有Fe、Si、Mn,由于Al-Fe-Mn系、Al-Fe-Mn-Si系金属间化合物的形成,加工时的润滑性提高,铝合金板的热胶着等得到防止。另外,通过以规定量含有Si、Mn,各个元素在母相内固溶,铝合金板的强度(耐压强度)提高。而且,在含有Ti、B时通过规定得低于规定量,在经由脉冲激光焊接照射使原材熔融时,在凝固焊道内难以残留气泡,焊接部的不规则焊道的发生得到防止。此外,通过以规定量限制最大长度为1μm以上的金属间化合物的面积率,加工时的润滑性提高,可防止铝合金板的热胶着等,并且可防止成形时的裂纹,通过以规定量限制最大长度为11μm以上的金属间化合物的个数,构成成形裂纹起点的原因得到抑制,可防止成形时的裂纹。另外,由于导电率在规定以下,脉冲激光焊接中的熔透深度达到规定以上,接头强度提高。
另外,本发明的铝合金板,其中,还含有Cu:0.5质量%以下、Mg:1.0质量%以下之中1种以上。
根据这样的构成,通过以规定量含有Cu、Mg之中1种以上,各个元素在母相内固溶,铝合金板的强度(耐压强度)进一步提高。另外,通过以规定量含有Mg,Mg与Si结合而形成Mg2Si。
本发明的电池壳体,其中,能够使用前述的电池壳体用铝合金板。这样的电池壳体,因为使用本发明的铝合金板进行成形加工而成,所以不存在由热胶着引起的表面的变色和纵条纹模样,强度和耐压性(耐膨胀性)提高。此外,焊道的熔透深度变深,从而具有充分的接头经度,另外电池壳体自身的强度提高。
根据本发明的电池壳体用铝合金板,在被成形为电池壳体时具有优异的成形性(引缩加工性),能够防止以成形加工制造矩形或圆形的容器时热胶着的发生。另外,脉冲激光焊接性优异,在脉冲激光焊接中,能够防止不规则焊道的发生,并且具有优异的耐焊接裂纹性。此外,作为使用了JISA1000系铝合金材的电池壳体,能够具有优异的强度、耐压性(耐膨胀性)。
另外,本发明的电池壳体,因为使用本发明的电池壳体用铝合金板,所以不存在由热胶着引起的表面的变色和纵条纹模样。另外,作为使用了JISA1000系铝合金材的电池壳体,具有优异的强度、耐压性(耐膨胀性)。
具体实施方式
以下,就用于实现本发明的电池壳体用铝合金板(以下适宜称为铝合金板)的方式进行说明。
[铝合金板的构成]
本发明的铝合金板,以规定量含有Fe、Si、Mn,Cu、Mg在规定量以下,以及将Ti、B限制在低于规定量,余量由Al和不可避免的杂质构成,按规定限制铝合金板的剖面的板厚方向中心部的规定的金属间化合物的面积率(占有面积率)和个数。另外,也可以接规定量还含有Cu和Mg之中1种以上。
以下,对于各成分的限定理由和金属间化合物的分布的规定理由进行说明。
(Fe:0.1~2.0质量%)
Fe与Al、Si、Mn等形成Al-Fe-Mn系、Al-Fe-Mn-Si系金属间化合物,使微细的前述金属间化合物的数量增加,由此有助于在成形加工成电池壳体时的润滑效果,因此具有使铝合金板的成形性提高的效果。Fe还通过固溶在铝中而使导电性降低,即具有使热传导性降低的效果。另外,也具有提高铝合金板的强度的作用。Fe含量低于0.1质量%时所述效果小。另一方面,若Fe含量超过2.0质量%,则与Al、Si、Mn等形成粗大的Al-Fe-Mn系、Al-Fe-Mn-Si系金属间化合物,容易在成形时成为裂纹的起点。另外11μm以上的粗大的所述金属间化合物的数量增加,易在成形时成为裂纹的起点,因此铝合金板的成形性降低。因此,Fe含量为0.1~2.0质量%,优选为0.65~2.0质量%。
(Si:0.05~0.5质量%)
Si在母相中固溶,具有提高铝合金板的强度的效果,随着Si含量增加,其效果提高,能够提高作为电池壳体时的耐压强度。Si通过固溶在铝中而使导电性降低,即具有降低热传导性的效果。另外,Si与Al、Fe、Mn等形成Al-Fe-Mn-Si系金属间化合物,使微细的前述金属间化合物的数量增加,从而有助于成形加工成电池壳体时的润滑效果,因此使铝合金板的成形性提高。Si含量低于0.05质量%时,1μm长度以上的所述金属间化合物的数量不足,因此所述效果小。另一方面,若Si含量超过0.5质量%,则熔点降低,因此在脉冲激光焊接中发生焊接裂纹。因此,Si含量为0.05~0.5质量%,优选为0.1~0.4质量%。
(Mn:0.05~0.5质量%)
Mn在母相内固溶,具有提高铝合金板的强度的效果,随着Mn含量增加其效果提高,能够提高作为电池壳体时的耐压强度。另外,Mn通过固溶在铝中而使导电性降低,即具有降低热传导性的效果。另外,Mn与Al、Fe、Si等形成Al-Fe-Mn系金属间化合物、Al-Fe-Mn-Si系金属间化合物,使微细的所述金属间化合物的数量增加,从而有助于在成形加工成电池壳体时的润滑效果,因此使铝合金板的成形性(耐热胶着性)提高。Mn含量低于0.05质量%时,固溶强度得不到发挥,另外1μm长度以上的所述金属间化合物的数量不足,因此所述效果小。另一方面,若Mn含量超过0.5质量%,则11μm以上的粗大的所述金属间化合物的数量增加,易在成形时成为裂纹的起点,因此铝合金板的成形性降低。粗大的金属间化合物的数量增加,容易在成形时成为裂纹的起点,铝合金板的成形性降低。因此,Mn含量为0.05~0.5质量%,优选为0.1~0.4质量%。
(Ti:低于0.04质量%)
Ti具有使铝合金铸造组织微细化、均质化(稳定化)的效果,出于防止轧制用板坯在铸造时的铸造裂纹的目的,在0.01~0.1质量%的范围内常用。但是,若添加量超过0.1质量%,则其效果饱和,因此,不需要出于铸造组织微细化和防止铸造裂纹的目的过度的添加。但是,在所述组成的铝合金的情况下,若含有Ti达0.04质量%以上,则脉冲激光照射下的原材在熔融时(660~750℃)容易在凝固焊道内残留气孔。因此,以后面的脉冲激光照射使凝固焊道再熔融时,如先前说明的,熔深形成得深(形成非恒稳熔深部),其凝固而使焊接部有异常部(不规则焊道)发生。在本发明的铝合金中,Ti在基体金属(废料中含有)中作为不可避免的杂质含有,或者是以前述效果为目的,根据需要作为中间合金被添加的元素。无论怎样,其含量均需要规定得低于0.04质量%(含0%)。
(B低于10质量ppm)
B如前述,以防止铝合金在板坯铸锭时的铸造裂纹为目的,是作为Ti-B母合金与Ti一起积极添加并常用的元素。但是,前述组成的铝合金的情况下,B含量为10质量ppm以上时,与前述的Ti一样,在脉冲激光照射部的凝固焊道内容易残留气孔,以后面的脉冲激光照射使凝固焊道再熔融时,熔透深度形成得深,其凝固而发生异常部(不规则焊道)。在本发明的铝合金中,B在基体金属(废料中含有)中作为不可避免的杂质含有,或者是以前述效果为目的,根据需要作为中间合金被添加的元素。无论怎样,其含量均需要规定为低于10质量ppm(含0ppm)。优选为9质量ppm以下,更优选低于4ppm。
(Cu:0.5质量%以下)
Cu在母相内固溶,使导电性降低,即具有使热传导性降低的效果。另外,具有提高铝合金板的强度的效果,随着Cu含量增加该效果提高,能够提高作为电池壳体时的耐压强度。但是,若Cu含量超过0.5质量%,则熔点降低,因此在脉冲激光焊接中发生焊接裂纹。因此,添加Cu时,Cu含量为0.5质量%以下。还有,为了进一步发挥上述效果,优选添加0.1质量%以上。
(Mg:1.0质量%以下)
Mg在母相中固溶,通过在铝中固溶而使导电性降低,即具有使热传导性降低的效果。另外,公平具有提高铝合金板的强度的效果,随着Mg含量增加,其效果提高,能够提高作为电池壳体时的耐压强度。另外,Mg也与Si结合而形成Mg2Si。但中,若Mg含量超过1.0质量%,则铝合金板的加工硬化性提高,成形性降低。另外,因为熔点降低,所以在脉冲激光焊接中,焊接裂纹产生,并且Mg原子突发性地蒸气化飞散的比例增加,焊接异常部发生。因此,添加Mg时,Mg含量为1.0质量%以下。还有,为了进一步发挥前述的效果,优选添加0.02质量%以上。
在此,因为Mg原子和Zn原子蒸气压高,所以突发的蒸气化飞散的比例增加,同时熔融的铝也飞散,以粒状或块状附着在焊道的周边,或焊道形状混乱的焊接异常部大量发生。不规则焊道是也包括焊珠形状大,贯通等情况的异常,但所谓焊接异常部,铝飞散到焊道周边部并附着的异常部(也有焊道的一部分为不成形的形状的情况)。
(余量:Al和不可避免的杂质)
铝合金板的成分除了上述以外,余量由Al和不可避免的杂质构成。还有,作为不可避免的杂质,例如是包含在基体金属和中间合金中的、通常已知的范围内的Zn、Ga、V、Ni等,因为不会妨碍本发明的效果,所以允许这样不可避免的杂质的含有。
(导电率:62IACS%以下)
在脉冲激光焊接中,铝板的热传导、即导电性性比钢板和不锈钢板好,因此为了得到相同深度的熔深,会需要更大的激光能量。但是,若含有纯铝以外的元素,例如Fe、Si、Mn、Cu、Mg而使之合金化,则这些元素固溶,致使导电性降低,热传导性也降低,因此脉冲激光焊接中的熔透深度也可以确保为规定以上的深度。如果导电率为62IACS%以下,则即便使脉冲激光高速化,脉冲激光焊接的熔透深度也是充分的,能够得到优异的接头强度。因此,使作为表示导电性指标的导电率为62IACS%以下,优选低于58IACS%。
而且,导电率通过前述Fe、Si、Mn、Cu、Mg的各含量进行控制。另外如后述,通过使铸造铝铸锭的铸造条件范围适当化,能够抑制含有元素之内Fe、Si、Mn、Cu、Mg的结晶,将导电率抑制得很低。
(最大长度为1μm以上的金属间化合物的面积率:0.3~3.5%)
使铝合金板的剖面的板厚方向中心部的最大长度1μm以上的金属间化合物的面积率为0.3~3.5%。还有,所谓剖面的板厚方向中心部,具体来说,是指以板厚方向中心为中心的板厚的18~50%的区域。
面积率低于0.3%时,在引缩加工时,除去了凝固在冲头和冲模上铝基体的润滑效果不足,在铝合金板上发生热胶着等,因此铝合金板的成形性降低。另一方面,若面积率超过3.5%,则粗大的金属间化合物多,容易成为成形裂纹的起点,因此铝合金板的成形性降低。
还有,在前述范围内,即使含有低于1μm的化合物,其面积率对成形性也没有影响,也可以在前述范围内含有这些金属间化合物。另外,关于最大长度的上限未定,在面积率中,也包含最大长度为11μm以上的金属间化合物。
(最大长度为11μm以上的金属间化合物的个数:140个/mm2以下)
使铝合金板的剖面的板厚方向中心部的最大长度11μm以上的金属间化合物的个数为140个/mm2以下。若个数超过140个/mm2,则粗大的所述金属间化合物的数量多,容易成为成形时的裂纹的起点,因此铝合金板的成形性降低。
还有,在前述范围内,即使含有低于11μm的化合物,其个数对成形性也没有影响,也可以在前述范围内含有这些金属间化合物。另外,关于最大长度的上限未定,关于个数也可以为0。
而且,这些金属间化合物的分布,由前述Fe、Si、Mn、Cu、Mg的各含量进行控制。另外如后述,通过使铸造铝铸锭的铸造条件范围适当化,和在均质化热处理工序后,冷却轧制用板坯直常温,其后进行再加热,由此能够增加金属间化合物的面积率。
在金属间化合物的检测机构中,以扫描型电子显微镜(SEM)的应用作为一例列举。最大长度为1μm以上的金属间化合物在SEM的组成(COMPO)像中,能够根据与母相的对比度进行识别,Al-Mn-Fe系、Al-Fe-Mn-Si系金属间化合物照得比Al母相白,Mg-Si系金属间化合物照得比Al母相黑。在铝合金板的剖面的板厚方向中心部的金属间化合物中,切下铝合金板,研磨包含轧制方向和板厚方向的切割面,加工成镜面作为观察面,观察以铝合金板的板厚方向中心为中心的板厚的18~50%的区域。对于从该区域优选的多个视野合计1mm2以上进行观察、拍摄,使用图像处理装置等,测量关于指定尺寸的金属间化合物的面积率和个数密度。
[铝合金板的制造方法]
接着,对于本发明的铝合金板的制造方法的一例进行说明。
首先,熔化、铸造具有前述组成的铝合金,制作铸锭,对该铸锭实施端面铣削后,以480℃以上且低于前述铝合金熔点的温度实施均质化热处理。其次,对于该经过均质化热处理的铸锭进行热轧和冷轧,制作轧制板。然后,在300~400℃的温度范围内实施退火,制造铝合金板。
此外,在所述本发明的铝合金板的制造方法之内,优选通过使铸造铝铸锭的铸造条件范围适当化,增加金属间化合物的面积率,由此加工性优异。这时的铸造条件,优选以铸造速度60mm/min以下,浇铸温度710℃以下的铸造条件进行。还有,通过浇铸温度在690℃以上进行,还能够防止在铸造时发生问题。此外,在所述本发明的铝合金板的制造方法之内,在均质化处理后,冷却轧制用板坯至常温,其后进行再加热,由此也能够增加金属间化合物的面积率并使之适当化,从而使加工性优异。这时的铸锭的再加热条件为,进行升温速度1~40℃/hr,到达温度:400~510℃,保持时间2小时以上的再加热处理后,进行热轧即可。
[电池壳体]
接着,对于本发明的电池壳体进行说明。本发明的电池壳体,使用所述铝合金板制作。
以下,说明利用本发明的铝合金板制作电池壳体和二次电池的方法的一例。
<电池壳体和二次电池的制作方法>
作为壳主体部的本发明的铝合金板,经最终冷轧而成为0.5~1.5mm左右的板厚。将该铝合金板切割成规定的形状,通过拉深加工或引缩加工而成形为有底筒形状。再多次重复该加工,缓缓增高侧壁面,根据需要实施修整等的加工,成形为规定的底面形状和侧面高度而成为壳主体部。壳主体部为上面开放的有底筒形状。电池壳体的形状没有特别限定,有圆筒形、偏平形的长方体等,遵循二次电池的规格,壳主体部为上面开放的有底筒形状。
另外,用与壳主体部相同的铝合金,以板厚1.0~2.5mm左右的板厚的本发明的铝合金板制作盖部。将该铝合金板切割成与壳主体部的上面对应的形状,形成注入口等而成为盖部。在前述壳主体部容纳二次电池材料(正极材料、负极材料、隔板等),在上面焊接所述盖部。壳主体部和盖部的焊接,一般由受到波形控制的脉冲激光进行焊接。然后,将电解液从注入口注入到电池壳体中,密封注入口,成为二次电池。
本发明的电池壳体用铝合金板,例如作为汽车用的电池壳体使用时,使用的是板厚有一定程度厚的(例如0.5mm以上)。所述电池壳体用铝合金板,即使在熔透深度超过0.25mm的深度时,也能够防止脉冲激光焊接中的不规则焊道的发生。而且如前述,电池壳体由壳主体和盖材构成,两被进行脉冲激光焊接。所述电池壳体用铝合金板,作为电池壳体的壳主体和盖材使用。但是作为盖材,也可以使用JISA1050铝合金和JISA3003铝合金等其他铝合金进行替代。
【实施例】
以下,将确认到本发明的效果的实施例与不满足本发明的要件的比较例进行比较,具体地进行说明。还有,本发明不受该实施例限定。
[制作供试材]
熔解、铸造表1所示组成的铝合金而成为铸锭(浇铸温度:700℃,铸造速度:50mm/min),对该铸锭实施端面铣削后,以规定温度实施4小时均质化热处理。对于该经过均质化热处理的铸锭实施热轧,再实施冷轧,成为板厚1.0mm左右的轧制板。然后,将该轧制板加热至360℃,进行退火,制作铝合金板。
成分组成显示在表1中。还有,表中不满足本发明的范围的,对数值等引下划线表示,未含有的成分以“-”表示。另外,B为“-”的材料的微细化剂使用Al-Ti微细化剂,No.23、24、40使用Al-Ti-B微细化剂。No.39的B作为不可避免的杂质含有。
【表1】
No.38基于特开2009-127075号公报的表1的实施例1
No.39基于特开2009-287116号公报的表1的实施例1
*1:包括不可避免的杂质
*2:不可避免的杂质内,Cr、Zn:0.00质量%
*3:不可避免的杂质内,Cr、Zn:0.00质量%、B:4ppm
[导电率]
接着,使用フェルスタ一社制电导率计(型号2.068)测量铝合金板的导电率。
[金属间化合物的分布]
接着,通过以下的方法,测量金属间化合物的分布。
首先,切割下铝合金板进行树脂填埋,使包含轧制方向和板厚方向的面为观察面而进行研磨,成为镜面,用扫描型电子显微镜(SEM),以加速电压20KV、倍率500倍的组成(COMPO)像观察该镜面化的面20个视野(合计1mm2)。观察视野是以板厚方向中心为中心,沿板厚方向使厚度方向的两侧(上方和下方)一致,处于0.19mm的范围内。照得比母相白的部分视为Al-Fe-Mn-Si系金属间化合物,照得比母相黑的部分视为Mg-Si系金属间化合物,通过图像处理,求得最大长度为1μm以上的金属间化合物的面积的合计,计算面积率。另外,统计最大长度为11μm以上的金属间化合物的个数,计算单位面积中的个数(个数密度)。铝合金板的剖面的板厚中心部的金属间化合物的面积率和个数密度显示在表2中。
[评价]
以得到的铝合金板进行以下的评价,结果显示在表2中。还有,表中金属间化合物的分布不满足本发明的范围的,对数值引下划线表示。
(强度)
从铝合金板上,使拉伸方向与轧制方向平行而切下JIS5号的拉伸试验片。用该试验片实施JISZ2241的拉伸试验,测量抗拉强度、屈服强度(0.2%屈服强度)和延伸率。
[成形性]
利用铝合金板,使用挤压加工机,使侧壁的引缩加工率为20%,成形底面为纵15mm×横120mm,侧壁的高度90mm的箱体的矩形电池壳主体。这时,可以成形并没有裂纹,成形后没有因热胶着引起的表面的变色和纵条纹模样的,评价为形成性优异“◎”,可以成形并没有裂纹,稍微发生变色和纵条纹的,评价为形成性良好“○”,成形时发生裂纹的或有发生显著的变色或纵条纹的,评价为成形性不良“×”。
[脉冲激光焊接性(耐焊接裂纹性和耐不规则焊道)]
在板厚1.0mm的铝合金板的表面上使激光照射移动,进行使之连续地熔融的所谓的平板堆焊。由1个脉冲激光形成熔池并固化的圆状的焊接部,随着激光的移动,一边连续地沿着焊接线重合一边被形成。焊接机使用脉冲振荡的YAG激光,以峰值输出功率4000w,焊接速度10mm/秒进行。
关于评价,以肉眼和光学显微镜观察有无焊接裂纹,能够得到完全没有裂纹的健全的焊道的判定为“○”,发生了裂纹的判定为“×”。
另外,以光学显微镜观察不规则焊道发生个数(焊道长度每90mm)。未发生不规则焊道的情况,评价为焊道形状良好而“○”,不规则焊道即使只发生1个时,也评价为焊道形状不良“×”。然后,耐焊接裂纹性和耐不规则焊道这两方为“○”的,评价为脉冲激光焊接性良好,综合为“○”,任一方或两方为“×”的,评价为脉冲激光焊接性不良,综合为“×”。
【表2】
另外,切割焊道剖面进行光学显微镜观察,由此测量焊道的熔透深度,深度140μm以上时,能够得到非常高的接头强度,评价为深度为120μm以上时,能够得到实用上充分的接头强度,评价为“○”,深度低于120μm时,由于熔深不足而得不到充分的接头强度,评价为“×”。
【表3】
如表2和表3所示,作为实施例的No.1~24因为满足本发明的范围,所以成形性、脉冲激光焊接性均优异。
另一方面,基为比较例的No.25~40因为不满足本发明的范围,所以为以下的结果。
No.25因为Fe含量低于下限值,所以金属间化合物不足,成形性差。另外,导电性变高,焊道熔深不足,脉冲激光焊性差。No.26因为Fe含量超过上限值,所以金属间化合物多发且粗大化,成形性差。
No.27因为Si含量低于下限值,所以金属间化合物不足,成形性差。另外,导电性变高,焊道熔深不足,脉冲激光焊性差。No.28因为Si含量超过上限值,所以焊道发生裂纹,脉冲激光焊接性差。No.29因为Cu含量超过上限值,所以焊道上产生裂纹,脉冲激光焊接性差。No.30因为Mn含量低于下限值,所以金属间化合物不足,成形性差。另外,导电性变高,焊道熔深不足,脉冲激光焊接性差。
No.31因为Mn含量超过上限值,所以金属间化合物多发且粗大化,成形性差。No.32因为Mg含量超过上限值,所以在焊道发生裂纹,脉冲激光焊接性差。另外,成形性差。No.33因为Mn含量、Mg含量超过上限值,所以金属间化合物多发且粗大化等,导致成形性差,另外在焊道发生裂纹,脉冲激光焊接性差。No.34因为Ti含量超过上限值,所以不规则焊道发生,脉冲激光焊接性差。
No.35、36b、36c因为Fe含量超过上限值,所以金属间化合物多发且粗大化,成形性差。No.36、37因为Si含量超过上限值,所以在焊道发生裂纹,脉冲激光焊接性差。No.36d、36e、36f因为Fe含量超过上限值,所以形成粗大的金属间化合物,成形性差。No.38、39因为不含Mn,所以金属间化合物不足,成形性差。另外,导电性变高,焊道熔深不足,脉冲激光焊性差。No.40因为B含量超过上限值,所以不规则焊道发生,脉冲激光焊性差。
还有,No.38、39的铝合金板,分别设定为专利文献2、专利文献3所述的现有的铝合金板。如本实施例所示,这些现有的铝合金板,在前述的评价中不满足一定的水准。因此,根据本实施例客观地反映出,本发明的铝合金板比现有的铝合金板优异。
Claims (5)
1.一种电池壳体用铝合金板,其中,含有Fe:0.1~2.0质量%、Si:0.05~0.5质量%、Mn:0.05~0.5质量%,并规定Ti低于0.04质量%、B低于10质量ppm,余量是Al和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的电池壳体用铝合金板,其中,还含有Cu:0.5质量%以下、Mg:1.0质量%以下中的1种以上的元素。
3.根据权利要求2所述的电池壳体用铝合金板,其特征在于,是还规定Ti低于0.04质量%、B低于10质量ppm,余量是Al和不可避免的杂质的电池壳体用铝合金板,其中,所述电池壳体用铝合金板的导电率为62IACS%以下。
4.一种电池壳体用铝合金板,其特征在于,在权利要求1所述的电池壳体用铝合金板的剖面的板厚方向中心部,最大长度为1μm以上的金属间化合物的面积率为0.3~3.5%,并且最大长度为11μm以上的金属间化合物的个数为140个/mm2以下。
5.一种电池壳体,其使用了权利要求1~4所述的电池壳体用铝合金板。
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