-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierungsfolie.
-
Stand der Technik
-
Eine Aluminiumlegierungsfolie wurde herkömmlich in verschiedenen Gebieten verwendet. In den letzten Jahren wurde eine Aluminiumlegierungsfolie z. B. als Stromkollektor für einen elektrischen Doppelschichtkondensator und einen Akkumulator, wie z. B. eine Lithiumionenbatterie, im Hinblick auf eine verminderte Dicke und Leitfähigkeit oder dergleichen der Aluminiumlegierungsfolie verwendet. Insbesondere wird in dem Fall der Lithiumionenbatterie, wie es in den Patentdokumenten 1 und 2 offenbart ist, eine positive Elektrode durch Beschichten einer Oberfläche einer Aluminiumlegierungsfolie als Stromkollektor mit einer Schicht, die ein aktives Material für eine positive Elektrode und ein Bindemittel enthält, Trocknen der Schicht und danach Durchführen eines Walzens zur Verbesserung der Dichte des aktiven Materials für eine positive Elektrode und des Haftvermögens der Schicht an der Folie hergestellt.
-
Als Aluminiumlegierungsfolie ist z. B. eine Aluminiumlegierungsfolie für eine Lithiumionenbatterie in dem Patentdokument 3 offenbart. Die Aluminiumlegierungsfolie enthält 0,01 bis 0,60 Massen-% Si, 0,2 bis 1,0 Massen-% Fe, 0,05 bis 0,50 Massen-% Cu, 0,5 bis 1,5 Massen-% Mn und als Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen, und sie weist eine Zugfestigkeit von 240 MPa oder mehr und einen n-Wert von 0,1 oder mehr auf.
-
In dem Patentdokument 4 ist keine Aluminiumlegierungsfolie für eine Lithiumionenbatterie, sondern eine Aluminiumlegierungsfolie für eine poröse Verarbeitung offenbart. Die Aluminiumlegierungsfolie für eine poröse Verarbeitung enthält 0,05 bis 0,30 Massen-% Si, 0,15 bis 0,60 Massen-% Fe, 0,01 bis 0,20 Massen-% Cu und als Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen, und sie weist eine Zugfestigkeit von etwa 186 bis etwa 212 N/mm2 und eine Foliendicke von etwa 30 μm bis etwa 100 μm auf.
-
Dokumente des Standes der Technik
-
Patentdokumente
-
- Patentdokument 1: JP-A-2007-234277
- Patentdokument 2: JP-A-H 11-67220
- Patentdokument 3: JP-A-2011-26656
- Patentdokument 4: JP-A-2006-283114
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
-
Die herkömmliche Aluminiumlegierungsfolie weist jedoch das folgende Problem auf. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird die Aluminiumlegierungsfolie einer Druckkraft aufgrund eines Walzens oder dergleichen ausgesetzt, wenn ein Bauteil, das die Folie umfasst, wie z. B. eine Batterieelektrode, hergestellt wird. Daher ist für die Aluminiumlegierungsfolie eine ausreichende Festigkeit erforderlich, so dass eine unnötige Verformung oder Beschädigung, die durch die Druckkraft verursacht wird, verhindert wird. In den letzten Jahren war eine weitere Verminderung der Dicke der Folie erforderlich und eine weitere Verbesserung der Festigkeit ist erwünscht, um diese Anforderung zu erfüllen.
-
Typische Beispiele für eine Technik zur Verbesserung der Festigkeit der Folie umfassen ein Verfahren zum Einstellen der chemischen Zusammensetzung einer Aluminiumlegierung. Selbst wenn lediglich die chemische Zusammensetzung der Legierung eingestellt wird, wird jedoch der spezifische Widerstand der Folie durch Zusetzen eines von Al verschiedenen Legierungselements erhöht, so dass die Leitfähigkeit vermindert wird. Es besteht daher das Problem, dass es bei der herkömmlichen Aluminiumlegierungsfolie schwierig ist, eine weitere Verbesserung der Festigkeit zu erreichen, ohne die Leitfähigkeit signifikant zu beeinträchtigen.
-
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Umstände gemacht. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Aluminiumlegierungsfolie, die eine weitere Verbesserung der Festigkeit erreichen kann, ohne dass die Leitfähigkeit signifikant beeinträchtigt wird.
-
Mittel zum Lösen des Problems
-
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierungsfolie, die
Si: 0,1 Massen-% oder mehr und 0,6 Massen-% oder weniger,
Fe: 0,2 Massen-% oder mehr und 1,0 Massen-% oder weniger und
als Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen als chemische Komponenten aufweist, wobei
die Foliendicke 20 μm oder weniger beträgt,
der Flächenanteil von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger 40% oder mehr beträgt, wenn die Kristallkorngrenze derart festgelegt ist, dass eine Orientierungsdifferenz zwischen angrenzenden Kristallorientierungsmesspunkten 5° ± 0,2° beträgt,
die Zugfestigkeit 210 MPa oder mehr beträgt und
der in flüssigem Stickstoff gemessene spezifische Widerstand 0,45 μΩ·cm oder mehr und 0,7 μΩ·cm oder weniger beträgt.
-
Wirkungen der Erfindung
-
Da die Aluminiumlegierungsfolie die vorstehend genannten spezifischen Merkmale aufweist, kann die Aluminiumlegierungsfolie eine weitere Verbesserung der Festigkeit erreichen, ohne die Leitfähigkeit signifikant zu beeinträchtigen. Wenn die Festigkeit der Aluminiumlegierungsfolie weiter verbessert ist, kann eine ausreichende Festigkeit erhalten werden. Daher kann z. B. selbst dann, wenn durch Walzen oder dergleichen eine Druckkraft ausgeübt wird, wenn ein Bauteil, das die Folie umfasst, wie z. B. eine Batterieelektrode, hergestellt wird, eine unnötige plastische Verformung unterdrückt werden und es ist davon auszugehen, dass eine Verminderung der Dicke der Folie erreicht wird. Die Verbesserung der Festigkeit der Aluminiumlegierungsfolie kann eine gute Leitfähigkeit sicherstellen, ohne die Leitfähigkeit signifikant zu beeinträchtigen. Wenn die Aluminiumlegierungsfolie z. B. als Stromkollektor einer Elektrode in einem Akkumulator und dergleichen verwendet wird, wie z. B. einer Lithiumionenbatterie, kann die Aluminiumlegierungsfolie daher zu einer Erhöhung der Dichte und einer Zunahme der Energie der Batterie beitragen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die 1 zeigt das Ergebnis eines Testmaterials E11 im Beispiel 1, das durch Messen des Flächenanteils von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger gemäß einem SEM/EBSD-Verfahren erhalten worden ist.
-
Die 2 zeigt das Ergebnis eines Testmaterials C1 im Beispiel 1, das durch Messen des Flächenanteils von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger gemäß einem SEM/EBSD-Verfahren erhalten worden ist.
-
Modus zur Ausführung der Erfindung
-
Die Bedeutung der Beschränkung und der Grund für die Beschränkung der spezifischen chemischen Zusammensetzung (die Einheit ist Massen-%, die in der Beschreibung der folgenden chemischen Zusammensetzung lediglich als „%” abgekürzt wird) in der Aluminiumlegierungsfolie werden nachstehend beschrieben.
-
Si: 0,1% oder mehr und 0,6% oder weniger
-
Si ist ein Element, das zum Erreichen einer Verbesserung der Festigkeit einer Folie erforderlich ist. Wenn die Temperatur einer Aluminiumlegierung während der Folienherstellung höher als 350°C ist, werden Si und Fe in fester Lösung als Verbindung auf Al-Fe-Si-Basis ausgeschieden, so dass die Kaltverfestigung während des Kaltwalzens verschlechtert wird und es wahrscheinlich ist, dass die Festigkeit der Folie abnimmt. Folglich wird ein Warmwalzen vorzugsweise bei 350°C oder niedriger durchgeführt, ohne eine Homogenisierungsbehandlung bei einer hohen Temperatur während der Folienherstellung durchzuführen. Zur Verbesserung der Festigkeit der Folie und zum Sicherstellen der Leitfähigkeit durch Vermindern des spezifischen Widerstands der Folie bei den vorstehend genannten Bedingungen ist es erforderlich, den Si-Gehalt auf 0,1% oder mehr und 0,6% oder weniger einzustellen. Wenn der Si-Gehalt weniger als 0,1% beträgt, wird der spezifische Widerstand der Folie vermindert, jedoch wird die Festigkeit der Folie nicht verbessert. Ein Si-Gehalt von mehr als 0,6% macht es schwierig, die Festigkeit der Folie weiter zu verbessern. Dann werden grobe einphasige Si-Teilchen gebildet und eine Folie mit einer Dicke von 20 μm oder weniger kann Probleme von kleinen Löchern und eines Reißens der Folie aufweisen. Der Si-Gehalt kann vorzugsweise 0,12% oder mehr betragen. Der Si-Gehalt kann vorzugsweise 0,4% oder weniger betragen.
-
Fe: 0,2% oder mehr und 1,0% oder weniger
-
Fe ist so wie Si ein notwendiges Element zum Erreichen einer Verbesserung der Festigkeit einer Folie. Wenn die Temperatur einer Aluminiumlegierung während der Folienherstellung höher als 350°C ist, werden Si und Fe in fester Lösung als Verbindung auf Al-Fe-Si-Basis ausgeschieden, so dass die Kaltverfestigung während des Kaltwalzens verschlechtert wird und es wahrscheinlich ist, dass die Festigkeit der Folie abnimmt. Folglich wird ein Warmwalzen vorzugsweise bei 350°C oder niedriger durchgeführt, ohne eine Homogenisierungsbehandlung bei einer hohen Temperatur von mehr als 350°C während der Folienherstellung durchzuführen. Zur Verbesserung der Festigkeit der Folie und zum Sicherstellen der Leitfähigkeit durch Vermindern des spezifischen Widerstands der Folie bei den vorstehend genannten Bedingungen ist es erforderlich, den Fe-Gehalt auf 0,2% oder mehr und 1,0% oder weniger einzustellen. Wenn der Fe-Gehalt weniger als 0,2% beträgt, wird der spezifische Widerstand der Folie vermindert, jedoch wird die Festigkeit der Folie nicht verbessert. Ein Fe-Gehalt von mehr als 1,0% macht es schwierig, die Festigkeit der Folie weiter zu verbessern. Dann wird während des Gießens eine grobe kristallisierte Substanz auf der Basis von Al-Fe gebildet. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, verbleibt dann, wenn ein Aluminiumlegierungsblock nicht einer Homogenisierungsbehandlung bei einer hohen Temperatur von mehr als 350°C unterzogen wird, die während des Gießens gebildete kristallisierte Substanz auf Al-Fe-Basis in einem groben Zustand, bis die Folienenddicke gebildet wird. Demgemäß kann eine Folie mit einer Dicke von 20 μm oder weniger Probleme von kleinen Löchern und eines Reißens der Folie aufweisen. Ein übermäßiger Fe-Zusatz kann eine Zunahme der Herstellungskosten verursachen. Der Fe-Gehalt kann vorzugsweise 0,30% oder mehr betragen. Der Fe-Gehalt kann vorzugsweise 0,80% oder weniger betragen.
-
Als chemische Komponente können ferner 0,01 Massen-% oder mehr und 0,25 Massen-% oder weniger Cu enthalten sein. Die Bedeutung der Beschränkung und der Grund für die Beschränkung in diesem Fall werden nachstehend beschrieben.
-
Cu: 0,01% oder mehr und 0,25% oder weniger
-
Cu ist ein Element, das zur Verbesserung der Festigkeit einer Folie beiträgt. Zum Erhalten der Wirkung beträgt der Cu-Gehalt vorzugsweise 0,01% oder mehr. Weniger als 0,01% Cu können als unvermeidbare Verunreinigungen enthalten sein. Wenn andererseits der Cu-Gehalt übermäßig ist, wird die Festigkeit der Folie verbessert, jedoch wird auch der spezifische Widerstand erhöht. Daher beträgt der Cu-Gehalt vorzugsweise 0,25% oder weniger. Der Cu-Gehalt kann vorzugsweise 0,02% oder mehr betragen. Der Cu-Gehalt kann vorzugsweise 0,18% oder weniger betragen.
-
Als chemische Komponenten können Elemente wie z. B. Mn, Mg, Cr, Zn, Ni, Ga, V und Ti als unvermeidbare Verunreinigungen enthalten sein. Übermäßig enthaltenes Mn und Mg können jedoch den spezifischen Widerstand der Folie erhöhen und die Leitfähigkeit verschlechtern. Daher beträgt der Mn-Gehalt vorzugsweise 0,01% oder weniger und der Mg-Gehalt beträgt vorzugsweise 0,01% oder weniger. Da die anderen Elemente, wie z. B. Cr, Zn, Ni, Ga, V und Ti, vergleichsweise nicht zu einer Zunahme des spezifischen Widerstands beitragen, beträgt der Gehalt jedes Elements vorzugsweise 0,05% oder weniger. Ein Gesamtgehalt der unvermeidbaren Verunreinigungen von 0,15% oder weniger hat keinen wesentlichen Einfluss auf eine weitere Verbesserung der Festigkeit der Folie und der Leitfähigkeit, was zulässig ist.
-
Die Aluminiumlegierungsfolie weist eine Foliendicke von 20 μm oder weniger auf. Eine Foliendicke von mehr als 20 μm kann die Anforderung der Verminderung der Dicke der Folie (Verminderung der Foliendicke), die in den letzten Jahren häufig erforderlich war, nicht erfüllen. Die Aluminiumlegierungsfolie weist eine Foliendicke von 20 μm oder weniger auf und ist beispielsweise besonders für eine Anwendung als Stromkollektor für eine Batterieelektrode geeignet, bei dem eine starke Verminderung der Dicke der Folie erforderlich ist. Die Dicke der Aluminiumlegierungsfolie kann im Hinblick auf die Verminderung der Dicke und den Beitrag zu einer Miniaturisierung der Batterie oder dergleichen auf vorzugsweise weniger als 20 μm, mehr bevorzugt 19 μm oder weniger, noch mehr bevorzugt 18 μm oder weniger und noch mehr bevorzugt 17 μm oder weniger eingestellt werden. Andererseits kann die Foliendicke im Hinblick auf die Handhabbarkeit oder dergleichen in dem Fall, bei dem ein Bauteil, das die Folie umfasst, während der Batterieherstellung oder dergleichen hergestellt wird, auf 8 μm oder mehr, mehr bevorzugt 9 μm oder mehr und noch mehr bevorzugt 10 μm oder mehr eingestellt werden.
-
Wenn eine Grenze, bei der die Orientierungsdifferenz zwischen angrenzenden Kristallorientierungsmesspunkten in der Aluminiumlegierungsfolie 5° ± 0,2° beträgt, als Kristallkorngrenze festgelegt wird, beträgt der Flächenanteil von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger 40% oder mehr. Insbesondere wird der Flächenanteil von Subkörnern in der nachstehend beschriebenen Weise erhalten. Eine Fläche einer Folienoberfläche von 900 μm2 wird in einer Schrittgröße (Abstand zwischen Kristallorientierungsmesspunkten) von 0,1 μm unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskop/Elektronenrückstreubeugungsverfahrens (SEM/EBSD-Verfahren) analysiert. Eine Grenze, bei der die Orientierungsdifferenz zwischen angrenzenden Kristallorientierungsmesspunkten 5° ± 0,2° beträgt, wird als Kristallkorngrenze festgelegt. Der Flächenanteil (%) von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger an der Fläche der gemessenen Fläche wird berechnet.
-
Wenn der Flächenanteil von Subkörnern weniger als 40% beträgt, wird die Zugfestigkeit der Folie vermindert, so dass die Festigkeit der Folie verschlechtert wird. Der Flächenanteil von Subkörnern kann vorzugsweise auf 45% oder mehr, mehr bevorzugt auf 50% oder mehr und noch mehr bevorzugt auf 55% oder mehr eingestellt werden, und zwar im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Festigkeit. Der Flächenanteil von Subkörnern ist vorzugsweise höher und beträgt idealerweise 100%. Die Obergrenze des Flächenanteils kann im Hinblick auf die Herstellung in der Praxis auf 80% oder weniger eingestellt werden.
-
Die Aluminiumlegierungsfolie weist eine Zugfestigkeit von 210 MPa oder mehr auf. Es kann nicht davon ausgegangen werden, dass eine Zugfestigkeit von weniger als 210 MPa zu einer weiteren Verbesserung der Festigkeit führt. Wenn beispielsweise eine Druckkraft durch Walzen oder dergleichen während der Verminderung der Dicke auf die Folie ausgeübt wird, ist es wahrscheinlich, dass in einer Aluminiumlegierungsfolie, die eine Zugfestigkeit von weniger als 210 MPa aufweist, eine unnötige plastische Verformung verursacht wird. Die Zugfestigkeit beträgt vorzugsweise 213 MPa oder mehr, mehr bevorzugt 215 MPa oder mehr und noch mehr bevorzugt 220 MPa oder mehr. Die Obergrenze der Zugfestigkeit ist nicht speziell beschränkt, kann jedoch im Hinblick auf eine Ausgewogenheit mit dem spezifischen Widerstand oder dergleichen auf einen optimalen Bereich eingestellt werden. Die Zugfestigkeit kann z. B. auf etwa 330 MPa oder weniger eingestellt werden. Die Zugfestigkeit ist ein Wert, der auf der Basis von JIS Z2241 gemessen wird.
-
Die Aluminiumlegierungsfolie weist einen spezifischen Widerstand von 0,45 μΩ·cm oder mehr und 0,7 μΩ·cm oder weniger auf. Der spezifische Widerstand ist ein Wert, der in flüssigem Stickstoff gemessen wird. Der spezifische Widerstand wird in flüssigem Stickstoff gemessen, um den Einfluss der Temperatur der Messatmosphäre zu beseitigen.
-
Der spezifische Widerstand weist eine Korrelation mit den Mengen von Si und Fe als Legierungselemente in fester Lösung auf. Wenn der spezifische Widerstand innerhalb des vorstehend genannten Bereichs liegt, ist es wahrscheinlich, dass eine weitere Verbesserung der Festigkeit erreicht wird, ohne die Leitfähigkeit signifikant zu beeinträchtigen. Wenn der spezifische Widerstand weniger als 0,45 μΩ·cm beträgt, was es schwierig macht, eine Verbesserung der Festigkeit zu erreichen, die durch eine Kaltverfestigung während der Folienherstellung verursacht wird, kann die Zugfestigkeit kaum auf 210 MPa oder mehr eingestellt werden. Der spezifische Widerstand kann vorzugsweise auf 0,50 μΩ·cm oder mehr und mehr bevorzugt auf 0,55 μΩ·cm oder mehr eingestellt werden. Wenn andererseits der spezifische Widerstand erhöht wird, wird während der Folienherstellung eine Verbesserung der Festigkeit durch eine Kaltverfestigung erreicht. Der spezifische Widerstand kann jedoch zunehmen und die Leitfähigkeit neigt dazu, abzunehmen. Daher kann der spezifische Widerstand etwa 0,7 μΩ·cm betragen, was etwa 60% des spezifischen Widerstands einer Aluminiumlegierungsfolie des 3003-Typs ist, bei der davon ausgegangen wird, dass es sich um eine Aluminiumlegierungsfolie mit einer vergleichsweise hohen Festigkeit handelt. Der spezifische Widerstand kann vorzugsweise auf 0,69 μΩ·cm oder weniger und mehr bevorzugt auf 0,68 μΩ·cm oder weniger eingestellt werden. Der spezifische Widerstand kann durch ein Doppelbrückenverfahren gemäß JIS H0505 gemessen werden.
-
Die Aluminiumlegierungsfolie kann als Stromkollektor für eine Batterieelektrode verwendet werden. In diesem Fall wird ein aktives Elektrodenmaterial auf die Oberfläche der Aluminiumlegierungsfolie als Stromkollektor aufgebracht. Insbesondere wird in diesem Fall die Oberfläche der Aluminiumlegierungsfolie mit einer Schicht beschichtet, die ein aktives Elektrodenmaterial enthält. Die mit der Schicht beschichtete Aluminiumlegierungsfolie wird getrocknet und dann wird durch Walzen oder dergleichen eine Druckkraft auf die Aluminiumlegierungsfolie ausgeübt. Selbst in einem derartigen Fall wird durch die Druckkraft kaum eine unnötige plastische Verformung in der Aluminiumlegierungsfolie verursacht, so dass das aktive Elektrodenmaterial kaum abgelöst wird, und die Aluminiumlegierungsfolie kann auch eine gute Leitfähigkeit sicherstellen. Ferner weist die Aluminiumlegierungsfolie eine hohe Folienfestigkeit auf und es wird davon ausgegangen, dass sie die Anforderung der Verminderung der Dicke der Folie erfüllt. Daher kann die Aluminiumlegierungsfolie in diesem Fall zu einer Zunahme der Dichte und zu einer Zunahme der Energie in einem Akkumulator und dergleichen, wie z. B. einer Lithiumionenbatterie, beitragen.
-
Die Aluminiumlegierungsfolie kann z. B. in der folgenden Weise hergestellt werden. Insbesondere kann die Aluminiumlegierungsfolie durch Warmwalzen eines Aluminiumlegierungsblocks, der die spezifische chemische Zusammensetzung aufweist, und danach Durchführen eines Kaltwalzens, einschließlich eines Folienwalzens, erhalten werden.
-
In diesem Fall kann der Aluminiumlegierungsblock warmgewalzt werden, ohne dass er einer Homogenisierungsbehandlung bei einer hohen Temperatur unterzogen wird. Der Aluminiumlegierungsblock wird auf eine Temperatur von 350°C oder niedriger erwärmt und dann wird mit dem Warmwalzen begonnen. Die Temperaturen zu Beginn des Warmwalzens, in der Mitte des Warmwalzens und am Ende des Warmwalzens können auf 350°C oder niedriger eingestellt werden. Die Haltezeit nach dem Erreichen der Anfangstemperatur des Warmwalzens ist nicht speziell beschränkt. Die Haltezeit kann jedoch im Hinblick auf eine wahrscheinliche Unterdrückung des Ausscheidens einer Verbindung auf Al-Fe-Si-Basis auf innerhalb von 12 Stunden eingestellt werden. Das Warmwalzen kann einmal durchgeführt werden oder es kann in einer Mehrzahl von Schritten des Durchführens eines Fertigwalzens nach einem Vorwalzen und dergleichen durchgeführt werden.
-
Das Kaltwalzen wird ohne Durchführen eines Zwischenglühens durchgeführt, so dass die Foliendicke 20 μm oder weniger beträgt. Dies ist darin begründet, dass die Ausscheidung der Verbindung auf Al-Fe-Si-Basis gefördert wird, wenn das Zwischenglühen durchgeführt wird, und die Kaltverfestigung während des Kaltwalzens vermindert wird, was eine Verminderung der Folienfestigkeit verursacht. Es ist bevorzugt, dass das Fertigglühen nach dem Ende des Kaltwalzens nicht durchgeführt wird, und zwar aus dem gleichen Grund wie bei dem Zwischenglühen. Eine Fertigwalzreduktionsrate beim Kaltwalzen kann im Hinblick auf eine Verbesserung der Folienfestigkeit oder dergleichen vorzugsweise auf 90% oder mehr und mehr bevorzugt auf 95% oder mehr eingestellt werden. Die Fertigwalzreduktionsrate ist ein Wert, der aus 100 × (Blechdicke des warmgewalzten Blechs vor dem Kaltwalzen-Foliendicke der Aluminiumlegierungsfolie nach dem Fertigkaltwalzen)/(Blechdicke des warmgewalzten Blechs vor dem Kaltwalzen) berechnet werden. Wenn eine Folie mit einer Dicke von 200 μm oder weniger gewalzt wird, kann die Temperatur während des Folienwalzens durch Einstellen der Folientemperatur und der Walzreduktion der Folie vor dem Folienwalzen, der Walzgeschwindigkeit und des Kühlens durch ein Walzöl oder dergleichen auf 120°C oder niedriger eingestellt werden, da es dann wahrscheinlich ist, dass der Flächenanteil von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger 40% oder mehr beträgt.
-
Beispiele
-
Nachstehend werden Aluminiumlegierungsfolien gemäß Beispielen beschrieben.
-
(Beispiel 1)
-
Aluminiumlegierungen mit den in der Tabelle 1 gezeigten chemischen Komponenten wurden mittels eines halbkontinuierlichen Gießverfahrens zu Blöcken gegossen und die erhaltenen gegossenen Blockprodukte wurden spanabhebend bearbeitet und Aluminiumlegierungsblöcke wurden hergestellt. Von den Aluminiumlegierungen, welche die in der Tabelle 1 gezeigten chemischen Komponenten enthalten, waren die Legierungen A bis K Aluminiumlegierungen mit chemischen Komponenten, die für Beispiele geeignet sind, und die Legierungen L bis Q waren Aluminiumlegierungen mit chemischen Komponenten als Vergleichsbeispiele. [Tabelle 1]
| Legierung | Chemische Komponenten (Massen-%) | Anmerkungen |
| Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Al | - |
| A | 0,15 | 0,33 | 0,008 | 0,005 | 0,007 | Rest | - |
| B | 0,29 | 0,23 | 0,007 | 0,008 | 0,008 | Rest | - |
| C | 0,57 | 0,27 | 0,007 | 0,007 | 0,009 | Rest | - |
| D | 0,16 | 0,20 | 0,006 | 0,007 | 0,008 | Rest | - |
| E | 0,23 | 0,31 | 0,008 | 0,009 | 0,006 | Rest | - |
| F | 0,28 | 0,59 | 0,007 | 0,008 | 0,008 | Rest | - |
| G | 0,18 | 0,21 | 0,01 | 0,008 | 0,009 | Rest | - |
| H | 0,17 | 0,20 | 0,24 | 0,009 | 0,007 | Rest | - |
| I | 0,21 | 0,55 | 0,04 | 0,007 | 0,008 | Rest | - |
| J | 0,12 | 0,62 | 0,07 | 0,005 | 0,005 | Rest | - |
| K | 0,11 | 0,65 | 0,18 | 0,005 | 0,006 | Rest | - |
| L | 0,08 | 0,13 | 0,009 | 0,007 | 0,006 | Rest | - |
| M | 0,69 | 0,17 | 0,007 | 0,008 | 0,007 | Rest | - |
| N | 0,12 | 0,07 | 0,008 | 0,007 | 0,009 | Rest | - |
| O | 0,14 | 1,65 | 0,008 | 0,006 | 0,006 | Rest | - |
| P | 0,09 | 0,35 | 0,008 | 0,007 | 0,007 | Rest | Al-Legierung des 1050-Typs |
| Q | 0,26 | 0,56 | 0,15 | 1,17 | < 0,01 | Rest | Al-Legierung des 3003-Typs |
-
Der hergestellte Aluminiumlegierungsblock wurde warmgewalzt, ohne einer Homogenisierungsbehandlung unterzogen zu werden, so dass ein warmgewalztes Blech mit einer Dicke von 2 mm erhalten wurde. In diesem Fall wurden bei dem Warmwalzen das Vorwalzen und das Fertigwalzen kontinuierlich durchgeführt. Beim Warmwalzen wurde die Anfangstemperatur des Vorwalzens (die Anfangstemperatur des Warmwalzens) für den Aluminiumlegierungsblock vor dem Vorwalzen durch Erwärmen des Aluminiumlegierungsblocks auf 350°C und Halten des Aluminiumlegierungsblocks bei der Temperatur für 6 Stunden auf 350°C eingestellt. Die Endtemperatur des Vorwalzens (die Zwischentemperatur des Warmwalzens) wurde auf 320°C eingestellt. Die Endtemperatur des Fertigwalzens (die Endtemperatur des Warmwalzens) wurde auf 278°C eingestellt. Folglich wurden in dem vorliegenden Beispiel nicht nur die Anfangstemperatur und die Endtemperatur des Warmwalzens, sondern auch die Endtemperatur des Vorwalzens als Zwischentemperatur des Warmwalzens, d. h., die Anfangstemperatur des Fertigwalzens, auf 350°C oder weniger eingestellt.
-
Dann wurde eine Aluminiumlegierungsfolie mit einer Foliendicke von 12 μm durch wiederholtes Durchführen eines Kaltwalzens, einschließlich eines Folienwalzens, ohne Durchführen eines Zwischenglühens erhalten. In diesem Fall wurden in einem Folienwalzvorgang von 200 μm oder weniger alle Endtemperaturen für das Folienwalzen auf 120°C oder weniger eingestellt. Die Fertigwalzreduktionsrate beim Kaltwalzen betrug 100 × (Blechdicke des warmgewalzten Blechs vor dem Kaltwalzen 2000 μm – Foliendicke der Aluminiumlegierungsfolie nach dem Fertigkaltwalzen 12 μm)/(Blechdicke des warmgewalzten Blechs vor dem Kaltwalzen 2000 μm) = 99,4%.
-
Als nächstes wurden die Zugfestigkeit, die Dehngrenze und die Dehnung, der spezifische Widerstand (spezifischer elektrischer Widerstand) und der Flächenanteil von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger unter Verwendung der erhaltenen Aluminiumlegierungsfolie als Testmaterial gemessen. Insbesondere wurde ein JIS Nr. 5-Prüfkörper aus dem Testmaterial entnommen und die Zugfestigkeit, die Dehngrenze und die Dehnung des Prüfkörpers wurden auf der Basis von JIS 22241 gemessen. Der spezifische Widerstand wurde durch ein Doppelbrückenverfahren auf der Basis von JIS H0505 gemessen. Zur Beseitigung des Einflusses der Atmosphärentemperatur wurde der spezifische Widerstand in flüssigem Stickstoff gemessen. Der Flächenanteil von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger wurde wie folgt erhalten. Die Oberfläche der Probe wurde einem elektrolytischen Polieren unterzogen (einem elektrolytischen Polieren in Ethanolperchlorat, das auf –5°C gekühlt war, bei 10 V für 90 Sekunden). Dann wurde eine Fläche von 900 μm
2 auf der Oberfläche der Probe in einer Schrittgröße von 0,1 μm unter Verwendung eines SEM/EBSD-Verfahrens gemessen. Eine Grenze, bei der die Orientierungsdifferenz zwischen angrenzenden Kristallorientierungsmesspunkten 5° ± 0,2° betrug, wurde als Kristallkorngrenze festgelegt. Der Flächenanteil (%) von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger in der gemessenen Fläche wurde berechnet. Zur Untersuchung der Folienwalzsituation wurde das Testmaterial von der Rückseite her beleuchtet und der Erzeugungszustand von kleinen Löchern wurde ebenfalls gleichzeitig gemäß dem Vorliegen oder dem Fehlen eines Lichtaustritts untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 gezeigt. Die
1 zeigt das Ergebnis eines Testmaterials E11, das durch Messen des Flächenanteils von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger gemäß einem SEM/EBSD-Verfahren erhalten worden ist. Die
2 zeigt das Ergebnis eines Testmaterials C1, das durch Messen des Flächenanteils von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger gemäß einem SEM/EBSD-Verfahren erhalten worden ist. In den
1 und
2 sind die Subkörner mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger in grau gezeigt. Die Testmaterialien E1 bis E11 sind Beispiele und die Testmaterialien C1 bis C4 sind Vergleichsbeispiele. [Tabelle 2]
| Testmaterial | Legierung | Eigenschaften der erhaltenen Aluminiumlegierungsfolie |
| Zugfestigkeit (MPa) | Dehngrenze (MPa) | Dehnung (%) | Spezifischer Widerstand (μΩ·cm) | Flächenanteil von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger (%) | Erzeugung von kleinen Löchern |
| E1 | A | 211 | 195 | 6 | 0,452 | 44 | Fehlt |
| E2 | B | 230 | 208 | 6 | 0,503 | 49 | Fehlt |
| E3 | C | 240 | 220 | 5 | 0,535 | 51 | Fehlt |
| E4 | D | 213 | 195 | 5 | 0,454 | 45 | Fehlt |
| E5 | E | 235 | 214 | 6 | 0,508 | 48 | Fehlt |
| E6 | F | 246 | 225 | 6 | 0,544 | 50 | Fehlt |
| E7 | G | 230 | 205 | 5 | 0,498 | 48 | Fehlt |
| E8 | H | 236 | 213 | 5 | 0,551 | 50 | Fehlt |
| E9 | 1 | 274 | 240 | 5 | 0,589 | 52 | Fehlt |
| E10 | J | 290 | 257 | 6 | 0,612 | 57 | Fehlt |
| E11 | K | 307 | 260 | 6 | 0,665 | 65 | Fehlt |
| C1 | L | 194 | 167 | 4 | 0,466 | 25 | Fehlt |
| C2 | M | 242 | 218 | 5 | 0,611 | 50 | Liegt vor |
| C3 | N | 195 | 166 | 5 | 0,415 | 28 | Fehlt |
| C4 | O | 238 | 216 | 5 | 0,622 | 49 | Liegt vor |
-
Wie es in diesen Ergebnissen gezeigt ist, war das Testmaterial C1 aus einer Legierung L hergestellt, die einen Si-Gehalt von weniger als 0,1% und einen Fe-Gehalt von weniger als 0,2% enthielt. Der Flächenanteil von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger wies einen niedrigen Wert von 25% auf. Daher wies das Testmaterial C1 keine Wirkung einer weiteren Verbesserung der Festigkeit auf und es wies eine niedrige Zugfestigkeit von weniger als 210 MPa auf.
-
Da das Testmaterial C2 aus einer Legierung M hergestellt war, die einen Si-Gehalt von mehr als 0,6% enthielt, wurden grobe einphasige Si-Teilchen gebildet, welche die Erzeugung von kleinen Löchern verursachten.
-
Das Testmaterial C3 war aus einer Legierung N hergestellt, die einen Fe-Gehalt von weniger als 0,2% enthielt. Der Flächenanteil von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger wies einen niedrigen Wert von weniger als 40% auf. Daher wies das Testmaterial C3 keine Wirkung einer weiteren Verbesserung der Festigkeit auf und es wies eine niedrige Zugfestigkeit von weniger als 210 MPa auf.
-
Da das Testmaterial C4 aus einer Legierung O hergestellt war, die einen Fe-Gehalt von mehr als 1,0% enthielt, wurden grobe Teilchen auf Al-Fe-Basis ausgeschieden, welche die Erzeugung von kleinen Löchern verursachten.
-
Andererseits waren alle Testmaterialien E1 bis E11 aus Legierungen A bis K mit der spezifischen chemischen Zusammensetzung hergestellt und wiesen Foliendicken von 20 μm oder weniger und eine Zugfestigkeit von 210 MPa oder mehr auf. Die Flächenanteile von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger betrugen 40% oder mehr. Es wurde gefunden, dass die spezifischen Widerstände aller Testmaterialien E1 bis E11, die in flüssigem Stickstoff gemessen worden sind, 0,45 μΩ·cm oder mehr und 0,7 μΩ·cm oder weniger betrugen und dass die Leitfähigkeiten nicht signifikant vermindert waren.
-
Daher kann das vorliegende Beispiel eine Aluminiumlegierungsfolie bereitstellen, die eine weitere Verbesserung der Festigkeit erreichen kann, ohne dass die Leitfähigkeit signifikant beeinträchtigt wird. Es wird davon ausgegangen, dass eine solche Aluminiumlegierungsfolie aufgrund der starken Wirkung der feinen Subkörnerstruktur erhalten worden ist. Die feine Subkörnerstruktur wurde durch die verzögerte Wiederherstellung der Struktur bereitgestellt, wenn ein Kaltwalzen von 95% oder mehr durchgeführt wurde und die Foliendicke auf 20 μm oder weniger eingestellt worden ist. Selbst wenn die Dicke der Aluminiumlegierungsfolie vermindert war, wies die Aluminiumlegierungsfolie eine hohe Festigkeit auf und es konnten auch Probleme wie z. B. kleine Löcher und ein Reißen der Folie vermieden werden.
-
(Beispiel 2)
-
Eine Aluminiumlegierung B, die in der Tabelle 1 gezeigte chemische Komponenten enthielt, wurde mittels eines halbkontinuierlichen Gießverfahrens zu einem Block gegossen und das erhaltene gegossene Blockprodukt wurde spanabhebend bearbeitet und ein Aluminiumlegierungsblock wurde hergestellt. Eine 1050-Legierung (Legierung P) und eine 3003-Legierung (Legierung Q) als herkömmliche Legierungen, die in der Tabelle 1 gezeigt sind, wurden mittels eines halbkontinuierlichen Gießverfahrens zu Blöcken gegossen, die erhaltenen gegossenen Blockprodukte wurden spanabhebend bearbeitet und es wurden auch Vergleichsaluminiumlegierungsblöcke hergestellt.
-
Eine Aluminiumlegierungsfolie mit einer Foliendicke von 12 μm wurde mit den in der Tabelle 3 gezeigten Herstellungsbedingungen unter Verwendung des hergestellten Aluminiumlegierungsblocks hergestellt. Die Zugfestigkeit, die Dehngrenze und die Dehnung, der spezifische Widerstand (spezifischer elektrischer Widerstand) und der Flächenanteil von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger für die erhaltene Aluminiumlegierungsfolie wurden gemessen und die Folienwalzsituation (Vorliegen oder Fehlen der Erzeugung kleiner Löcher) wurde untersucht, und zwar in der gleichen Weise wie im Beispiel 1. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 gezeigt. Die Testmaterialien E12 und E13 sind Beispiele und die Testmaterialien C5 bis C12 sind Vergleichsbeispiele. [Tabelle 3]
| Bedingung | Homogenisierungsbehandlung | Warmwalzen | Kaltwalzen |
| Anfangstemperatur (°C) | End-temperatur (°C) | Blechdicke am Ende (mm) | Zwischenglühen | End-temperatur (°C) | Blechdicke am Ende (μm) |
| 1 | Fehlt | 250 | 213 | 2 | Fehlt | 108 | 12 |
| 2 | Fehlt | 300 | 233 | 2 | Fehlt | 98 | 12 |
| 3 | Fehlt | 365 | 283 | 2 | Fehlt | 103 | 12 |
| 4 | Fehlt | 400 | 320 | 2 | Fehlt | 105 | 12 |
| 5 | Fehlt | 500 | 370 | 2 | Fehlt | 99 | 12 |
| 6 | 520°C × 6 Stunden | 350 | 277 | 2 | Fehlt | 95 | 12 |
| 7 | Fehlt | 350 | 275 | 2 | Glühen bei 380°C, wenn die Blechdicke 1 mm beträgt | 102 | 12 |
| 8 | Fehlt | 350 | 290 | 2 | Fehlt | 130 | 12 |
[Tabelle 4]
| Test-material | Herstellungs-bedingungen | Eigenschaften der erhaltenen Aluminiumlegierungsfolie |
| Legierung | Bedingung | Zugfestigkeit (MPa) | Dehngrenze (MPa) | Dehnung (%) | Spezifischer Widerstand (μΩ·cm) | Flächenanteil von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger (%) | Erzeugung von kleinen Löchern |
| E12 | B | 1 | 248 | 225 | 5 | 0,482 | 50 | Fehlt |
| E13 | B | 2 | 237 | 211 | 5 | 0,496 | 48 | Fehlt |
| C5 | B | 3 | 195 | 170 | 5 | 0,454 | 28 | Fehlt |
| C6 | B | 4 | 185 | 163 | 6 | 0,451 | 28 | Fehlt |
| C7 | B | 5 | 180 | 160 | 6 | 0,453 | 25 | Fehlt |
| C8 | B | 6 | 191 | 166 | 5 | 0,466 | 28 | Fehlt |
| C9 | B | 7 | 190 | 165 | 5 | 0,473 | 27 | Fehlt |
| C10 | B | 8 | 200 | 185 | 6 | 0,454 | 37 | Fehlt |
| C11 | P | 6 | 183 | 162 | 5 | 0,422 | 25 | Fehlt |
| C12 | Q | 6 | 270 | 242 | 3 | 1,216 | 38 | Fehlt |
-
Da die Anfangstemperaturen des Warmwalzens bei den Testmaterialien C5 bis C7 während des Warmwalzens höher waren als 350°C, wie es in der Tabelle 4 gezeigt ist, betrug der Flächenanteil von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger weniger als 40%. Die Testmaterialien C5 bis C7 wiesen eine niedrige Zugfestigkeit von weniger als 210 MPa auf.
-
Das Testmaterial C8 wurde durch Durchführen einer Homogenisierungsbehandlung bei 520°C vor dem Beginn des Warmwalzens hergestellt. Daher wies das Testmaterial C8 eine Verbindung auf Al-Fe-Si-Basis, verminderte Mengen von Si und Fe in fester Lösung und eine niedrige Zugfestigkeit von weniger als 210 MPa auf. Der Flächenanteil von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger betrug weniger als 40%.
-
Das Testmaterial C9 wurde durch Durchführen eines Zwischenglühens bei 380°C in der Mitte des Kaltwalzens, als die Blechdicke 1 mm betrug, hergestellt. Daher wurde in dem Testmaterial C9 die Ausscheidung der Verbindung auf Al-Fe-Si-Basis gefördert und der Flächenanteil von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger betrug weniger als 40%. Das Testmaterial C9 wies eine niedrige Zugfestigkeit von weniger als 210 MPa auf.
-
Bei der Herstellung des Testmaterials C10 betrug die Endtemperatur des Kaltwalzens für das Testmaterial C10 130°C. Daher betrug in dem Testmaterial C10 der Flächenanteil von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger weniger als 40%. Das Testmaterial C10 wies eine niedrige Zugfestigkeit von weniger als 210 MPa auf.
-
Die Testmaterialien C11 und C12 wurden unter Verwendung einer 1050-Legierung (Legierung P) und einer 3003-Legierung (Legierung Q) als herkömmliche Legierungen und ferner Durchführen einer Homogenisierungsbehandlung bei einer hohen Temperatur von 500°C, die höher war als 350°C, vor dem Beginn des Warmwalzens hergestellt. Da das Testmaterial C11 die gleichen chemischen Komponenten wie die 1050-Legierung (Legierung P) als herkömmliche Legierung enthielt, wies das Testmaterial C11 deshalb eine Zugfestigkeit von weniger als 210 MPa auf. Der Flächenanteil von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger betrug ebenfalls weniger als 40%. Da das Testmaterial C12 die gleichen chemischen Komponenten wie die 3003-Legierung (Legierung Q) als herkömmliche Legierung enthielt, wies das Testmaterial C12 einen extrem hohen spezifischen Widerstand von 1,2 μΩ·cm oder mehr und eine schlechte Leitfähigkeit auf.
-
Andererseits waren beide Testmaterialien E12 und E13 aus der Legierung B mit der spezifischen chemischen Zusammensetzung hergestellt und wiesen eine Foliendicke von 20 μm oder weniger und eine Zugfestigkeit von 210 MPa oder mehr auf. Die Flächenanteile von Subkörnern mit einer Kristallkorngröße von 2 μm oder weniger betrugen 40% oder mehr. Es wurde gefunden, dass beide Testmaterialien E12 und E13 in flüssigem Stickstoff gemessene spezifische Widerstände von 0,45 μΩ·cm oder mehr und 0,7 μΩ·cm oder weniger aufwiesen und die Leitfähigkeiten nicht signifikant vermindert waren.
-
Daher kann das vorliegende Beispiel eine Aluminiumlegierungsfolie bereitstellen, die eine weitere Verbesserung der Festigkeit ohne signifikante Beeinträchtigung der Leitfähigkeit erreichen kann.
-
Vorstehend sind Beispiele beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehend beschriebenen Beispiele beschränkt und verschiedene Änderungen können durchgeführt werden, ohne vom Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
