CN113195795A - 镀Ni钢板、及镀Ni钢板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个方案的镀Ni钢板包括母材钢板、Fe－Ni扩散合金区域及镀Ni区域，该Fe－Ni扩散合金区域被配置在母材钢板上，该镀Ni区域被配置在Fe－Ni扩散合金区域上，由在垂直于母材钢板的轧制面的截面中测定的镀Ni区域的Ni(fcc)构成的晶粒的平均等效圆直径为0.2～4.0μm。

Description

镀Ni钢板、及镀Ni钢板的制造方法
技术领域
本发明涉及镀Ni钢板、及镀Ni钢板的制造方法。
本申请基于2018年12月27日于日本申请的日本特愿2018-245984号来主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
因为镀Ni钢板具有较高的化学稳定性，所以优选作为电池罐的材料。然而，考虑到向xEV(EV、混合动力车及插电式混合动力车的统称)的应用等，对于镀Ni钢板，需要更长期间内的高化学稳定性。
近年来，电池的小型化、大容量化及长期耐久性的要求高涨。因此，电池用钢板所需的加工性和长期耐久性也愈发变高。但是，在加工性与化学稳定性(具体而言，耐Ni溶出性)之间，存在相反关系。一般地，能够通过使构成镀Ni的晶粒微细化，从而使镀Ni难以破裂，并提高加工性。然而，当使晶粒微细化时，作为Ni溶出的起点的晶界的量(面积)会増大，因此会损害耐Ni溶出性。
作为电池用钢板，例如提出了以下这样的钢板。
在专利文献1中，公开了一种电池容器用表面处理钢板，其包括钢板、铁－镍扩散层及镍层，该铁－镍扩散层被形成在所述钢板上，该镍层被形成在所述铁－镍扩散层上，构成最表层；该电池容器用表面处理钢板中，在利用高频辉光放电发光分光分析装置从所述电池容器用表面处理钢板的表面向深度方向连续地对Fe强度及Ni强度进行测定时，Fe强度表示第1预定值的深度(D1)与Ni强度表示第2预定值的深度(D2)的差分(D2－D1)即所述铁－镍扩散层的厚度为0.04～0.31μm，所述铁－镍扩散层及所述镍层所包含的镍的合计量为4.4g/m2以上且小于10.8g/m2。
在专利文献2中，公开了一种冲压成形性优异的镀Ni钢板，其在相当于电池罐外表面的面，具有Fe－Ni扩散层及在其上被软质化的Ni层，还在其上具有半光泽镀Ni层，Fe－Ni扩散层及在其上被软质化的Ni层的Ni附着量小于半光泽镀Ni层的附着量，以触针式粗糙度测定器测定的半光泽Ni层的平均粗糙度Ra为1.0μm以上2.0μm以下，且最大高度Ry为5μm以上20μm以下。同样，在专利文献2中，Fe－Ni扩散层和在其上被软质化的Ni层的Ni附着量为5～8g/m2，半光泽镀Ni层的附着量为8g/m2以上。进而，公开了一种具有半光泽镀层的冲压成形性优异的镀Ni钢板，对于半光泽镀Ni层的表面，利用原子力显微镜求得的、2.5μm×2.5μm内的面粗糙度Ra’在5～22nm之间。
在专利文献3中，公开了一种冲压性优异的电池罐用镀Ni钢板，其特征在于，其在相当于电池罐外表面的面，具有Fe－Ni扩散层及其上的Ni层，还在其上具有半光泽镀Ni层，所述Fe－Ni扩散层及其上的Ni层的Ni附着量为所述半光泽镀Ni层的附着量以下，所述半光泽镀Ni层的附着量为2.25g/m2以上，对于所述半光泽镀Ni层的表面，利用原子力显微镜求得的、2.5μm×2.5μm范围内的面粗糙度Ra1在3～11nm之间，且所述半光泽镀Ni层的表面粗糙度Ra中，利用触针式粗糙度测定器求得的表面粗糙度Ra2为0.3μm以上2.0μm以下。
在专利文献4中，公开了一种镀Ni钢板的制造方法，其具有在钢板表面进行Ni的单位面积重量为0.3～2μm的量的镀Ni的工序、将所述镀Ni钢板加热到600～800℃以在最表层形成Fe－Ni扩散层的工序、以及对所述钢板进行表面光轧，从而针对所述Fe－Ni扩散层，使得粗糙度Ra为0.9～2.0μm、粗糙度Ry为4.0～15μm的工序。进而，在专利文献4中公开了：将包含水溶性乳液的水溶液用于冲压润滑液，对镀Ni钢板进行拉深加工，制成电池罐，该镀Ni钢板中，在最表层具有Fe－Ni扩散层，扩散层的粗糙度Ra为0.9～2.0μm，粗糙度Ry为4.0～15μm，关于扩散层的Fe与Ni的比例，在基于俄歇法的分析下，Fe为20～50％。
在专利文献5中，公开了一种高耐腐蚀性镀镍钢带，其中，在冷轧钢板上的单面或两面形成有镀镍层，且该镀镍层的一部分或全部形成了镍－铁扩散层，而且所述镀镍层的最表面中的铁的露出比例为30％以下。
然而，即使以上述技术，也难以提供一种具有电池用钢板所需的成形性，且具备优异的耐Ni溶出性的镀Ni钢板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2017/094919号
专利文献2：国际公开第2011/024443号
专利文献3：国际公开第2011/083562号
专利文献4：国际公开第2010/143374号
专利文献5：特开平6-2104号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种具有电池用钢板所需的成形性，且具备优异的耐Ni溶出性的镀Ni钢板及其制造方法。
用于解决技术问题的技术手段
本发明的主旨如下。
(1)本发明的一个方案的镀Ni钢板包括母材钢板、Fe－Ni扩散合金区域及镀Ni区域，该Fe－Ni扩散合金区域被配置在所述母材钢板上，该镀Ni区域被配置在所述Fe－Ni扩散合金区域上，由在垂直于所述母材钢板的轧制面的截面中测定的所述镀Ni区域的Ni(fcc)构成的晶粒的平均等效圆直径为0.2～4.0μm。
(2)也可以是，在上述(1)所述的镀Ni钢板中，将由所述镀Ni区域的所述Ni(fcc)构成的所述晶粒的所述平均等效圆直径除以所述镀Ni区域的厚度得到的值为0.50～2.00。
(3)也可以是，在上述(1)或(2)所述的镀Ni钢板中，所述Fe－Ni扩散合金区域及所述镀Ni区域中的每单面Ni附着量为1.5～65g/m2。
(4)本发明的另一方案的镀Ni钢板的制造方法为上述(1)～(3)的任意一项所述的镀Ni钢板的制造方法，包括在母材钢板上进行电镀Ni而得到原材料镀Ni钢板的工序、以及对所述原材料镀Ni钢板进行退火的工序，所述电镀Ni包含3次以上的通电期间、以及所述通电期间之间的休止期间，将所述通电期间各自中的、所述母材钢板的每单面的平均电流密度设为200A/m2～3500A/m2，将所述通电期间各自中的、所述母材钢板的每所述单面的通电量设为800C/m2～40000C/m2，在所述通电期间中，分别将电流密度设为不固定，且将所述母材钢板的每所述单面的最大电流密度设为比所述母材钢板的每所述单面的平均电流密度高7％以上，且4000A/m2以下，将所述退火中的均热温度设为650℃以上850℃以下，将所述退火中的均热时间设为10秒以上109秒以下。
(5)也可以是，在上述(4)所述的镀Ni钢板的制造方法中，所述休止期间各自的长度为0.1秒以上。
发明效果
根据本发明，能够提供一种具有电池用钢板所需的成形性，且具备优异的耐Ni溶出性的镀Ni钢板、及其制造方法。
附图说明
图1－1是本实施方式的镀Ni钢板的制造方法中的、电镀Ni工序的通电模式的一例。
图1-2是本实施方式的镀Ni钢板的制造方法中的、电镀Ni工序的通电模式的一例。
图1-3是本实施方式的镀Ni钢板的制造方法中的、电镀Ni工序的通电模式的一例。
图2是本实施方式的镀Ni钢板的示意图。
图3是本实施方式的镀Ni钢板的镀Ni区域的EBSP像的一例。
具体实施方式
本发明人们为了不损害镀Ni钢板的成形性地提高耐Ni溶出性，对各种制造条件的作用效果进行了研究。结果发现，能够通过使电镀Ni工序中的通电模式满足以下说明的要件，从而不损害镀Ni钢板的成形性地使耐Ni溶出性飞跃性地提高。
图1－1是表示本发明人们所发现的电镀Ni工序中的通电模式的一例的概略图，在此，纵轴为电流密度，横轴为时间。该通电模式满足以下要件。另外，所谓将电流密度设为不固定，意味着如图1－1等所示，在通电期间中，不将电流密度设为固定值。
(1)包含3次以上的通电期间、以及这些通电期间之间的休止期间。
(2)将各通电期间中的平均电流密度Iave设为200～3500A/m2。
(3)将各通电期间中的通电量设为800～40000C/m2。
(4)将各通电期间中的电流密度设为不固定，且设最大的电流密度Imax比其通电期间中的平均电流密度Iave大7％以上。
经过具有满足上述要件的通电模式的电镀Ni工序、以及退火工序得到的镀Ni钢板满足电池用钢板所需的成形性，并显示出极高的耐Ni溶出性。为了对该镀Ni钢板兼具高成形性及高耐Ni溶出性的理由进行研究，对其镀Ni区域的构造进行分析，结果在垂直于母材钢板11的轧制面的截面(以下，有时简称为“截面”)中观察到的镀Ni区域的晶粒的平均等效圆直径在0.2～4.0μm的范围内。这表示：晶粒的粗大化被抑制在可抑制破裂的进展的程度，且在镀Ni区域的内部，Ni溶出的腐蚀路径即晶界的量(面积)被减少。
另外，镀Ni区域的晶粒的粒径评价通常在镀层表面(即与母材钢板的轧制面平行的面)中实施。但是，为了评价镀Ni区域所包含的晶界的量，需要在镀Ni区域的截面(即垂直于母材钢板的轧制面的截面)中测定的晶粒径。此外，本发明人们进行了调查，结果在镀Ni区域的表面中测定的晶粒的平均等效圆直径与在镀Ni区域的截面中测定的晶粒的平均等效圆直径之间，未发现相关。因为构成镀Ni钢板的镀Ni区域的结晶不为等轴晶粒，所以在镀Ni区域的表面中测定的Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径与在镀Ni区域的截面中测定的未必一致。因此，认为将在镀Ni区域的表面中测定的晶粒的平均等效圆直径用作在镀Ni区域的截面中测定的晶粒径的代替指标是不适当的。因此，本发明人们决定对在镀Ni区域的截面中测定的晶粒的平均等效圆直径进行控制。
上述的通电模式将这样的镀层组织赋予镀Ni区域的理由并不明确。本发明人们在当前时点预测了存在如下机理。在按照上述的通电模式的电镀Ni工序中，电沉积应力会周期性地发生变化。由此得到的镀Ni被认为沿深度方向具有周期性的内部应力变化。该内部应力变化被推定为对退火时的镀Ni区域造成了某种影响。
根据上述发现得到的本实施方式的镀Ni钢板1如图2所示，包含母材钢板11、Fe－Ni扩散合金区域12及镀Ni区域13，该Fe－Ni扩散合金区域12被配置在母材钢板11上，该镀Ni区域13被配置在Fe－Ni扩散合金区域之上，在垂直于母材钢板11的轧制面的截面中测定的镀Ni区域的Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径为0.2～4.0μm。Fe－Ni扩散合金区域12及镀Ni区域13既可以仅被配置于母材钢板11的单面，也可以被配置于两面。以下，针对本实施方式的镀Ni钢板1详细进行说明。
(母材钢板11)
母材钢板11为作为镀Ni钢板1的基材的钢板。母材钢板11的成分、板厚及金属组织等并不被特别地限定。在将母材钢板11用作电池容器的原材料的情况下，例如优选将母材钢板11设为低碳铝镇静钢及IF钢(Interstitial Free Steel/极低碳钢)等。此外，在将母材钢板11用作电池容器的原材料的情况下，优选将母材钢板11的厚度例如设为0.15～0.8mm。
(Fe－Ni扩散合金区域12)
Fe－Ni扩散合金区域12是利用镀Ni与母材钢板11的相互扩散得到的区域。也可以将Fe－Ni扩散合金区域12定义为包含5质量％以上的Fe，其剩余部分的90质量％以上为Ni的层。只要满足上述规定，也可以是，Fe－Ni扩散合金区域还包含Fe及Ni以外的元素(例如Co等)。此外，也允许Fe－Ni扩散合金区域含有杂质。
Fe－Ni扩散合金区域12的厚度并不被特别地限定，能够在通常的范围内适当选择。在确保镀Ni钢板1的被膜密接性、及耐腐蚀性这样的观点上，Fe－Ni扩散合金区域的厚度优选为0.2μm以上。另一方面，从确保镀Ni钢板1的耐铁溶出性这样的观点出发，Fe－Ni扩散合金区域的厚度优选为1μm以下。
(镀Ni区域13)
镀Ni区域13为镀Ni中的、未发生与母材钢板11的相互扩散的区域。也可以将镀Ni区域13定义为包含小于5质量％的Fe，且其剩余部分的90质量％以上为Ni的层。为了提高镀Ni区域13的机械特性，也可以是，镀Ni区域13还包含Co等元素。镀Ni区域因退火而成为软质的再结晶Ni层。软质的镀Ni区域在冲压成型等机械加工时，追随钢板的变形，防止母材钢板11的露出。因此，镀Ni区域13能够进一步提高镀Ni钢板1的加工性。
在本实施方式的镀Ni钢板1中，构成镀Ni区域13的晶粒的等效圆直径为预定范围内。具体而言，在垂直于母材钢板11的轧制面的截面中进行测定，由构成镀Ni区域13的Ni(fcc)构成的晶粒(以下，有时称为“Ni(fcc)晶粒”)的平均等效圆直径为0.2～4.0μm的范围内。所谓Ni(fcc)，是指包含小于5质量％的Fe，其剩余部分的90质量％以上为Ni，并具有fcc构造(晶格常数
Figure BDA0003123855730000071
)的结晶。另外，在本实施方式中，需要注意：Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径为在截面中测定的值。因为构成镀Ni钢板的镀Ni区域的结晶不为等轴晶粒，所以在镀Ni区域的表面中测定的Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径未必与在镀Ni区域的截面中测定的一致。本实施方式的镀Ni钢板1的特征在于，对内部中的晶界量进行控制，而非对镀Ni区域的表面的晶界量进行控制。因此，本实施方式的镀Ni钢板1的Ni(fcc)晶粒的粒度应当在截面中进行评价。以下，只要没有特别提及，所谓平均等效圆直径，意味着在截面中测定的平均等效圆直径。
根据本发明人们的实验结果，能够通过将构成镀Ni区域13的Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径设为0.2～4.0μm，从而不损害镀Ni钢板1的成形性地，使耐Ni溶出性飞跃性地提高。另一方面，当Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径小于0.2μm时，镀Ni钢板的耐Ni溶出性不足。此外，当Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径小于0.2μm时，也可设想到电沉积物成为粉状而加工性劣化的情况。另一方面，当Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径超过4.0μm时，在拉深加工及减薄拉伸加工等时，容易在镀Ni区域产生褶皱，从而损害镀Ni钢板的加工性。因此，将Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径规定为0.2～4.0μm。也可以是，将Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径的下限值设为0.4μm、0.8μm、1.0μm或1.5μm。也可以是，将Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径的上限值设为3.5μm、3.2μm、3.0μm或2.5μm。
只要满足上述要件，镀Ni区域13并不被特别地限定，但根据镀Ni钢板1的用途，也可以使镀Ni区域13还包括以下特征。
在本实施方式的镀Ni钢板1中，将镀Ni区域13的Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径除以镀Ni区域13的厚度得到的值(以下，有时简称为“粒径－厚度比”)优选为0.50～2.00。另外，在镀Ni区域13的Ni(fcc)晶粒具有沿母材钢板11的表面延伸的形状时，其等效圆直径可大于镀Ni区域13的厚度。因此，会存在粒径－厚度比超过1.0的情况。
通过将粒径－厚度比设为0.50以上，从而能够进一步提高镀Ni钢板的耐Ni溶出性。此外，能够通过将粒径－厚度比设为2.00以下，从而更稳定地确保镀Ni钢板1的加工性。根据以上理由，优选将粒径－厚度比设为0.50～2.00。更优选的是，将粒径－厚度比设为0.70以上、0.90以上或1.20以上。此外，更优选的是，将粒径－厚度比设为1.80以下、1.60以下或1.50以下。
镀Ni区域13的膜厚并不被特别地限定，但在确保镀Ni钢板1的加工性这样的观点上，镀Ni区域的厚度优选为0.8μm以上。也可以是，将镀Ni区域的厚度设为1.0μm以上、1.5μm以上或2.0μm以上。此外，镀Ni区域带来的加工性提高效果被认为在镀Ni区域的厚度超过约6.8μm时会饱和。因此，从经济性的观点出发，镀Ni区域的厚度优选为6.8μm以下。也可以是，将镀Ni区域的厚度设为4.0μm以下、3.0μm以下或2.0μm以下。
也可以是，将Fe－Ni扩散合金区域12及镀Ni区域13的、每单面的Ni附着量规定为1.5～65g/m2的范围内。因为能够通过将Ni附着量设为1.5g/m2以上，从而可靠地确保镀Ni钢板1的耐腐蚀性及耐铁溶出性等，所以是优选的。因为能够通过将Ni附着量设为65g/m2以下，从而降低镀Ni钢板1的制造成本，所以是优选的。也可以是，将每单面Ni附着量设为2.4g/m2以上、4.8g/m2以上或8g/m2以上。也可以是，将镀Ni钢板1的每单面Ni附着量设为32g/m2以下、24g/m2以下或12g/m2以下。
(测定方法)
在垂直于母材钢板11的轧制面的截面中测定的镀Ni区域13的Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径的测定方法如下。首先，对镀Ni钢板1进行树脂包埋，并将其垂直于母材钢板11的轧制面地切断。接着，对切断面进行镜面研磨。根据需要，也可以用FIB(聚焦离子束装置)来制备切断面。通过针对该切断面实施EBSP(背散射电子衍射像分析)，从而能够拍摄到Ni(fcc)像。通过对该Ni(fcc)像进行图像处理，从而能够基于EBSP像中的各Ni(fcc)晶粒的面积和各Ni(fcc)晶粒在像中所占的面积率来算出EBSP像中的Ni(fcc)晶粒的平均面积。根据该平均面积，能够算出Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径。针对Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径的算出，根据来自包含镀Ni区域的观察视野面积300μm2(10μm×30μm)以上的图像处理来进行。
在图3中，示出了用EBSP得到的Ni(fcc)像的一例。图3的照片为灰阶图像，但在实际的EBSP像中，晶粒的取向被按照颜色来显示。将形成有5°以上的晶体取向差的位置判断为晶界，将晶界所包围的区域判断为Ni(fcc)的晶粒。但是，在Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径小于0.05μm的情况下，视为噪声而忽略。
镀Ni区域13的厚度能够通过实施使用了EPMA等的、元素浓度的深度方向分析来测定。通过对镀Ni钢板1的、垂直于母材钢板11的轧制面的切断面进行研磨，并从镀Ni钢板1的表面向母材钢板11连续地对成分进行分析，从而能够对Fe的含量为5％以上，其剩余部分的90％以上为Ni的区域(即Fe－Ni扩散合金区域12)、Fe的含量小于5％，其剩余部分的90％以上为Ni的区域(即镀Ni区域13)、以及其以外的区域(即母材钢板11)进行判别。基于该判别结果，能够确定出母材钢板11、Fe－Ni扩散合金区域12、以及镀Ni区域13各自的界面。通过对界面之间的距离进行测定，从而能够测定出Fe－Ni扩散合金区域12及镀Ni区域13的厚度。考虑到偏差，优选在5处实施上述测定，并将各处中的测定值的平均值视为Fe－Ni扩散合金区域12及镀Ni区域13的厚度。
Ni的附着量例如能够通过ICP分析法来进行测定。首先，以酸对预定面积的Fe－Ni扩散合金区域12及镀Ni区域13进行溶解。接着，以ICP对溶解液所包含的总Ni量进行定量分析。通过将以ICP定量的总Ni量除以上述预定面积，从而能够求得每单位面积的Ni附着量。
(制造方法)
接着，针对本实施方式的镀Ni钢板1的优选的制造方法进行说明。但是，具备上述要件的镀Ni钢板与该制造方法无关，被视为本实施方式的镀Ni钢板1。
本实施方式的镀Ni钢板1的制造方法包含在母材钢板11上进行电镀Ni来得到原材料镀Ni钢板的工序、以及对原材料镀Ni钢板进行退火的工序。在此，电镀Ni工序包含3次以上的通电期间、以及通电期间之间的休止期间，将各通电期间中的、母材钢板的每单面的平均电流密度设为200A/m2～3500A/m2，将各通电期间中的、母材钢板的每单面的通电量设为800C/m2～40000C/m2，在各通电期间中，将电流密度设为不固定，且将母材钢板的每单面的最大的电流密度设为比母材钢板的每单面的平均电流密度高7％以上。此外，将退火中的均热温度设为650℃以上850℃以下，将退火中的均热时间设为10秒以上109秒以下。
(电镀Ni工序)
在本实施方式的镀Ni钢板1的制造方法中，首先，通过对母材钢板11实施电镀Ni，从而制成具备未被合金化的镀Ni的原材料钢板(原材料镀Ni钢板)。在该工序中，通电模式应当满足以下要件。
(1)包含3次以上的通电期间、以及这些通电期间之间的休止期间。
(2)将各通电期间中的平均电流密度Iave设为200～3500A/m2。
(3)将各通电期间中的通电量设为800～40000C/m2。
(4)设各通电期间中的最大的电流密度Imax比其通电期间中的平均电流密度Iave大7％以上。
通电模式包含3次以上的通电期间、以及这些通电期间之间的休止期间。所谓通电期间，是指电流流过母材钢板11的期间，所谓休止期间，意味着使向母材钢板11的通电实质上休止的期间。另外，理想上，在休止期间，电流值应为0，但在电源及镀敷装置的性能上，有时即使使通电休止，在使电流值完全为0前，也需要某种程度的时间。因此，流过母材钢板11的电流较小的期间(例如电流密度小于Iave的5％的期间)也能够视为休止期间。在由于制造设备的制约而难以使电流密度完全为0的情况下，也可以将休止期间视为电流密度小于Iave的5％的期间，将通电期间视为其以外的期间。在各通电期间中的Iave不同的情况下，可以将电流密度小于最小的Iave的5％的期间视为休止期间。
根据本发明人们的实验结果，在通电期间的次数为2以下的情况下，得不到本实施方式的镀Ni钢板1。这被认为是因为无法向退火前的镀Ni赋予深度方向的周期性的内部应力变化。
将各通电期间中的平均电流密度Iave设为200～3500A/m2，将各通电期间中的通电量设为800～40000C/m2。设各通电期间中的最大的电流密度Imax比其通电期间中的平均电流密度Iave大7％以上。所谓平均电流密度Iave，是指通过将对电流密度与时间的图在基于上述定义的通电期间内进行积分得到的值(相当于图1－1～图1－3中的阴影部分的面积)除以该通电期间的长度得到的值。所谓通电量，是指基于上述定义的通电期间中的通电量。所谓最大电流密度Imax，是指各通电期间中的电流密度的最大值。
在平均电流密度Iave不足的情况下，在通电量不足的情况下，或者在最大电流密度Imax不足的情况下，得不到本实施方式的镀Ni钢板1。这被推定为是因为向退火前的镀Ni赋予的内部应力变化变小。另一方面，在平均电流密度Iave、通电量或最大电流密度Imax过剩的情况下(例如在Imax超过4000A/m2的情况下)，会因发生镀层表面烧伤等而无法正常地形成镀Ni。
将通电模式的例子在图1－1中示出。在此，将通电期间的开始时间点处的电流密度设为最大电流密度Imax，并反复进行了逐渐降低电流密度的通电。另一方面，也可以是，如图1－2所示，反复进行如下通电：将通电期间的开始时间点处的电流密度设为最小的电流密度，逐渐使电流密度上升，并将通电期间的结束时间点处的电流密度设为最大电流密度Imax。此外，也可以是，如图1－3所示，交替地进行使电流密度逐渐降低的通电与使电流密度逐渐增加的通电。虽未图示，但也可以进行在通电期间的中途将电流密度设为最大电流密度Imax的通电。另外，虽然在图1－1～图1～3中，平均电流密度、最大电流密度及电量在各通电期间之间均一致，但只要能够在各通电期间中满足上述规定，也可以在每个通电期间使这些值不同。
在休止期间中，可以将电流密度设为0，或设为比最大电流密度Iave足够低的值(例如小于Iave的5％)。休止期间的长度并不被特别地限定，但考虑到电源能力等，也可以规定为0.1秒以上10秒以下。
(退火工序)
在本实施方式的镀Ni钢板1的制造方法中，接着，通过对原材料镀Ni钢板进行退火来使镀Ni的一部分合金化。将退火中的均热温度设为650℃以上850℃以下，将退火中的均热时间设为10秒以上109秒以下。另外，所谓均热时间，意味着从原材料镀Ni钢板的温度到达650℃以上850℃以下的均热温度时起，进行等温保持的时间。
在均热温度或均热时间不足的情况下，合金化会不充分，且镀Ni区域13中的再结晶也会不充分。结果，得不到本实施方式的镀Ni钢板1。另一方面，在均热温度或均热时间过剩的情况下，由于所有镀Ni会被合金化，因而存在镀Ni区域13消失的风险。
【实施例】
通过实施例，对本发明的一个方案的效果更具体地进行说明。但是，实施例中的条件仅是为了确认本发明的实施可能性及效果而采用的一个条件例。本发明不被限定于这一个条件例。关于本发明，只要不脱离本发明的主旨而达成本发明的目的，就能够采用各种条件。
用以下说明的条件，制造出了各种镀Ni钢板。
母材钢板为Al－K钢(C：0.057质量％、Si：0.004质量％、Mn：0.29质量％、P：0.014质量％及S：0.007质量％。剩余部分为铁及杂质)。板厚均为0.3mm。
对上述母材钢板11，在瓦特浴(镀浴成分：硫酸镍·六水合物240g/L，氯化镍·六水合物30g/L及硼酸30g/L。pH：3.5。浴温：45℃。)中，以表1所示的条件进行电镀Ni，再以表1所示的条件进行退火。
【表1】
Figure BDA0003123855730000131
另外，表1中未示出的其他条件如下。电流模式的形状为图1－3中示出的形状。即，在第奇数次通电中，使电流密度逐渐降低，在第偶数次通电中，使电流密度逐渐增加。Iave、通电量及Imax为在各通电期间中共通的值。休止期间的长度为0.1秒。退火气氛为N2－2％H2。确认在炉内气氛气体中从均热温度进行冷却，板温度成为300℃以下，并进行脱炉。
通过以下手段，对通过上述手段得到的各种镀Ni钢板进行了评价。并将评价结果在表4中示出。
(1)在垂直于母材钢板的轧制面的截面中测定的镀Ni区域的Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径(Ni(fcc)等效圆直径)的测定
首先，对镀Ni钢板1进行树脂包埋，并垂直于母材钢板11的轧制面地切断。接着，对切断面进行镜面研磨。通过针对该切断面实施EBSP(背散射电子衍射像分析)，从而拍摄出Ni(fcc)像。通过对该Ni(fcc)像进行图像处理，从而基于EBSP像中的各Ni(fcc)晶粒的面积和各Ni(fcc)晶粒在像中所占的面积率，算出了EBSP像中的Ni(fcc)晶粒的平均面积。根据该平均面积，算出了Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径。此时的观察视野面积为300μm2(10μm×30μm)。
此外，为供参考，关于特性评价为合格的试样，也在镀Ni区域的表面中，对镀Ni区域的Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径进行了测定。测定方法如下。首先，对镀Ni钢板1进行丙酮清洗。接着，对镀Ni区域的表面进行离子铣削加工(日立High-Technology制离子铣削装置ArBlade5000使用气体：Ar，加速电圧：4kV，溅射时间：4分钟)。针对通过这样得到的面，按与截面评价时相同的顺序实施EBSP，算出了Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径。
(2)Fe－Ni扩散合金区域12及镀Ni区域13的厚度的测定
Fe－Ni扩散合金区域12及镀Ni区域13的厚度通过实施使用了EPMA的、元素浓度的深度方向分析来测定。通过对镀Ni钢板1的、垂直于母材钢板11的轧制面的切断面进行研磨，并从镀Ni钢板1的表面向母材钢板11连续地对成分进行分析，从而对Fe的含量为5％以上且其剩余部分的90％以上为Ni的区域(即Fe－Ni扩散合金区域12)、Fe的含量小于5％且其剩余部分的90％以上为Ni的区域(即镀Ni区域13)、以及其以外的区域(即母材钢板11)进行判别。基于该判别结果，确定出母材钢板11、Fe－Ni扩散合金区域12、以及镀Ni区域13各自的界面。通过对界面之间的距离进行测定，从而测定出Fe－Ni扩散合金区域12及镀Ni区域13的厚度。考虑到偏差，在5处实施上述测定，并将各处中的测定值的平均值视为Fe－Ni扩散合金区域12及镀Ni区域13的厚度。
(3)将镀Ni区域的所述Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径除以镀Ni区域的厚度得到的值(粒径－厚度比)的测定
通过将按上述(1)的顺序求得的平均等效圆直径除以按上述(2)的顺序求得的镀Ni区域13的厚度，从而求得粒径－厚度比。
(4)Ni的附着量的测定
通过ICP分析法，对镀Ni钢板1中的Ni的附着量进行了测定。首先，以酸对面积为2500mm2(50mm见方)的Fe－Ni扩散合金区域12及镀Ni区域13进行溶解。接着，以ICP对溶解液所包含的Total－Ni量进行定量分析。通过将以ICP定量的总Ni量除以上述测定对象区域的面积，从而求得每单位面积的Ni附着量。
(5)加工性的评价
加工使用了4级多工位压力机。试验片的最终形状为直径18mm及高度50mm的圆筒罐。切出高度25mm的位置为中心的10mm见方的区域，对3个视野的其罐内表面侧的二次电子像用SEM以倍率200倍进行拍摄。对100μm2以上的面积的Ni系被膜剥离及裂纹的数量进行测定。在剥离及裂纹每1mm2被观察到合计10个以上的情况下，在表中表示为“B(差)”。在剥离及裂纹为每1mm2合计1～9个以下的情况下，在表中表示为“G(好)”，在为0个的情况下，在表中表示为“VG(很好)”。此外，在冲压时加入了可目视到的褶皱的，也在表中表示为“B(差)”。
(6)耐Ni溶出性的评价
在按加工性的评价制作出的圆筒罐的罐内表面中封入35％KOH溶液10mL，并在圆筒罐内表面中心设置铂丝作为对电极，用Hg/HgO参比电极将圆筒罐的电位保持在0.3Vvs.Hg/HgO，以60℃进行了1000小时的恒定电位腐蚀试验。以ICP－MS对试验后的KOH溶液进行分析，并对溶出到溶液中的Ni及Fe进行定量。关于评价基准，首先，在检测到Fe为0.1mg/L以上的情况下，与Ni溶出量无关，在表中显示为“B(差)”。此外，即使未检测到Fe(小于0.1mg/L)，在检测到Ni超过5mg/L时，也同样在表中显示为“B(差)”。在表中，未检测到Fe(小于0.1mg/L)且Ni为1～5mg/L显示为“G(好)”，未检测到Fe(小于0.1mg/L)且Ni为0.1～1mg/L显示为“VG(很好)”，未检测到Fe(小于0.1mg/L)且Ni也小于0.1mg/L显示为“GG(非常好)”。
【表2】
Figure BDA0003123855730000171
【表3】
实验编号 加工性 耐Ni溶出性
A1 G VG
A2 VG GG
A3 VG GG
A4 VG GG
A5 VG GG
A6 G VG
A7 VG G
A8 VG VG
A9 VG GG
A10 VG GG
A11 VG GG
A12 VG GG
A13 VG VG
A14 VG GG
A15 VG GG
A16 VG GG
A17 VG GG
A18 VG VG
A19 VG VG
A20 VG GG
A21 VG VG
A22 G G
A23 VG VG
A24 VG VG
A25 VG VG
A26 G VG
A27 VG VG
A28 VG VG
A29 VG VG
A30 VG VG
A31 VG VG
A32 G G
A33 VG G
A34 VG G
A35 VG VG
A36 VG VG
A37 VG GG
A38 VG GG
A39 G GG
B1 B G
B2 B G
B3 B B
B4 G B
B5 B VG
B6 B G
B7 B B
B8 B B
B9 B B
B10 B B
B11 G B
如表2所示，在所有实施例中，在垂直于母材钢板的轧制面的截面中测定的镀Ni区域的Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径为0.2～4.0μm。并且，这些实施例的加工性及耐Ni溶出性均较为优异。
另外，在这些实施例中，在截面中测定的Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径与从表面测定的Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径之间，未发现特别的相关。因此，认为无法基于从表面测定的Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径来推定在截面中测定的Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径。
另一方面，在比较例B1～B6中，Ni(fcc)晶粒的平均等效圆直径在本发明的范围外。关于这些比较例，加工性及耐Ni溶出性中的一者或两者比实施例更差。
比较例B1为通电次数仅2次的例子。在该比较例B1中，Ni(fcc粒)超过4.0μm，加工性较差。
比较例B2为Iave不足的例子。在该比较例B2中，Ni(fcc粒)超过4.0μm，加工性较差。
比较例B3为Iave超过的例子。在该比较例B3中，Ni(fcc粒)小于0.2μm，加工性及耐Ni溶出性较差。
比较例B4为通电量不足的例子。在该比较例B4中，Ni区域未残留，无法进行Ni(fcc粒)的测定。在性能上，耐Ni及Fe溶出性较差。
比较例B5为通电量超过的例子。在该比较例B5中，Ni(fcc粒)超过4.0μm，加工性较差。
比较例B6为Imax不足的例子。在该比较例B6中，Imax为Iave的103％，Ni(fcc粒)超过4.0μm，加工性较差。
比较例B7为Imax超过的例子。在该比较例B7中，Imax超过4000A/m2，因此成为镀敷烧伤外观，加工性及耐Ni溶出性较差。
比较例B8～11为退火条件不适当的例子。在该比较例B8～11中，Ni(fcc粒)小于0.2μm，加工性及耐Ni溶出性两者，或加工性较差
工业可利用性
根据本发明，能够提供一种具有电池用钢板所需的成形性，且具备优异的耐Ni溶出性的镀Ni钢板及其制造方法。这种镀Ni钢板作为电池用钢板是优选的，因此具有极高的工业可利用性。
附图标记说明
1 镀Ni钢板
11 母材钢板
12 Fe－Ni扩散合金区域
13 镀Ni区域

Claims (5)

1.一种镀Ni钢板，其特征在于，包括：
母材钢板，
Fe－Ni扩散合金区域，其被配置在所述母材钢板上，以及
镀Ni区域，其被配置在所述Fe－Ni扩散合金区域上；
由在垂直于所述母材钢板的轧制面的截面中测定的所述镀Ni区域的Ni(fcc)构成的晶粒的平均等效圆直径为0.2～4.0μm。
2.如权利要求1所述的镀Ni钢板，其特征在于，
将由所述镀Ni区域的所述Ni(fcc)构成的所述晶粒的所述平均等效圆直径除以所述镀Ni区域的厚度得到的值为0.50～2.00。
3.如权利要求1或2所述的镀Ni钢板，其特征在于，
所述Fe－Ni扩散合金区域及所述镀Ni区域中的每单面Ni附着量为1.5～65g/m2。
4.如权利要求1～3的任意一项所述的镀Ni钢板的制造方法，其特征在于，包括：
在母材钢板上进行电镀Ni以得到原材料镀Ni钢板的工序，以及
对所述原材料镀Ni钢板进行退火的工序；
所述电镀Ni包含3次以上的通电期间、以及所述通电期间之间的休止期间；
将所述通电期间各自中的、所述母材钢板的每单面的平均电流密度设为200A/m2～3500A/m2；
将所述通电期间各自中的、所述母材钢板的所述每单面的通电量设为800C/m2～40000C/m2；
在所述通电期间中，分别将电流密度设为不固定，且将所述母材钢板的每所述单面的最大的电流密度设为比所述母材钢板的每所述单面的平均电流密度高7％以上，且4000A/m2以下；
将所述退火中的均热温度设为650℃以上850℃以下；
将所述退火中的均热时间设为10秒以上109秒以下。
5.如权利要求4所述的镀Ni钢板的制造方法，其特征在于，
所述休止期间各自的长度为0.1秒以上。
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