JP2004068113A - 電池缶用Niメッキ鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の要旨とするところは、電池缶用のメッキ鋼板であって、缶外面になる面に地鉄とFe−Ni拡散層を介して形成されている再結晶軟質化されたNiメッキ層と更にその上層にNi−Pメッキ層を有することを特徴とするものである。Ni−Pメッキの付着量は、Niとして0.1g/m2以上であることが望ましい。Ni−PメッキのP含有率は0.1%以上であることが望ましい。以上の鋼板を製造するための方法として、外面になる面にNiメッキ、熱拡散処理を順次行って地鉄とFe−Ni拡散層を介して形成されている再結晶軟質化されたNiメッキ層を形成した後、Ni−Pメッキを行い、更に調質圧延によって表層粗度を調整することが望ましい。
【選択図】 なし
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池缶に用いられるメッキ鋼板素材の製造方法に関し、更に詳しくは、電池缶の耐食性、電池特性、表面摺動性を改善しうる、メッキ鋼板素材およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に電池缶用の素材として、Niメッキされた鋼板が使用される。従来Niメッキは、缶に加工した後のいわゆるバレルメッキによって行われてきたが、缶内面へのNiメッキの付着が十分ではなく品質上の不安定性の問題があることから、先メッキ鋼板を缶に加工する方法に置き換わりつつある。先メッキ鋼板の場合、Niメッキ層が硬く延展性に乏しいことから、プレス加工性に劣り、また加工時にメッキが剥離して耐食性が劣化しやすい等の問題があった。
【0003】
この問題に対し、Niメッキ後熱処理することでメッキと地鉄の界面にFe−Ni拡散層を形成して密着性を向上させると同時に、Niを再結晶、軟質化してメッキ層の延展性を向上させる方法が知られており、プレス加工性や耐食性は大幅に改善される(例えば特開昭61−235594)。
【0004】
しかしながら、前述の従来技術では、Niメッキ層が再結晶、軟質化している結果として、電池製造過程において電池缶を高速搬送する際、電池缶外面どおしの接触における摺動性が必ずしも十分でなく、缶の流れ性が劣り生産性を悪化させる場合がある。
【0005】
特開2002−50324では、電池缶外面に相当する面にFe−Ni拡散層とNi層と、更に最上層に光沢Niメッキ層または光沢Ni−Coメッキ層を有する鋼板が開示されており、この鋼板は、前述の缶の流れ性は良好である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等の検討によれば、前記の特開2002−50324の鋼板は、例えば特開昭61−235594の鋼板に比較して貯蔵後の接触抵抗値が高いという問題があることが判明した。
【0007】
そこで本発明は、耐食性、電池特性、摺動性に優れた電池缶用のNiメッキ鋼板及び電池缶の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨とするところは、電池缶用のメッキ鋼板であって、缶外面になる面に地鉄とFe−Ni拡散層を介して形成されている再結晶軟質化されたNiメッキ層と更にその上層にNi−Pメッキ層を有することを特徴とするものである。また、このようなNiメッキ鋼板を用いてなる電池缶である。Ni−Pメッキの付着量は、Niとして0.1g/m2以上であることが望ましい。Ni−PメッキのP含有率は0.1%以上であることが望ましい。以上の鋼板を製造するための方法として、外面になる面にNiメッキ、熱拡散処理を順次行って地鉄とFe−Ni拡散層を介して形成されている再結晶軟質化されたNiメッキ層を形成した後、Ni−Pメッキを行い、更に調質圧延によって表層粗度を調整することが望ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明における、電池缶外面に相当する面の構成要件について説明する。外面になる面には地鉄とFe−Ni拡散層を介して形成された再結晶軟質化されたNiメッキ層と更にその上層にNi−Pメッキ層を有することが必要である。
【0010】
再結晶軟質化されたNiメッキ層とは、Niメッキ後に熱処理を行って形成したもので、熱処理の過程で地鉄との界面に一部Fe−Ni拡散合金層を形成する。この様な構成によって耐食性は良好となるが、電池缶とした際の表面の摺動性が十分でない。
【0011】
このため、本発明においては、前記再結晶軟質化されたNiメッキ層の上層にNi−Pメッキ層を形成することが重要である。Ni−Pメッキ層の付着量はNiとして望ましくは0.1g/m2以上であり、これによって良好な摺動性を確保できる。上限は特に限定されないが、9g/m2程度以上では効果が飽和する。
【0012】
Ni−Pメッキ層のP含有率は、望ましくは0.1%以上であり、これによって良好な摺動性を確保できる。上限は特に限定されないが、接触抵抗を考慮すると10%程度以下にすることが望ましい。なお、Ni−Pメッキは、メッキ後の加熱処理条件によっては硬度が顕著に増加することが知られているが、本発明においては前述の加熱により硬化したメッキ層は接触抵抗の点で好ましくない。
【0013】
以上のような構成とすることによって、表面の摺動性が改善され、電池缶に形成した後の缶流れ性も良好となるが、接触抵抗については再結晶軟質化されたNiメッキ層同等の低い値を維持することが可能となる。
【0014】
以上の鋼板は、外面になる面にNiメッキ、熱拡散処理を順次行って地鉄とFe−Ni拡散層を介して形成されている再結晶軟質化されたNiメッキ層を形成した後、Ni−Pメッキを行い、更に調質圧延によって表層粗度を調整することによって製造する。
【0015】
用いる鋼板素材は特に限定はないが、電池缶に加工されることを考慮すると極低炭素鋼にTi,Nb等を単独または複合で添加したものや低炭素Alキルド鋼やB添加低炭素鋼等が好ましい。また冷間圧延後の未再結晶の鋼板でも再結晶焼鈍後の鋼板でも使用出来るが、本発明においては、未再結晶鋼板を用いてメッキ後の熱拡散処理によって下地鋼板の再結晶焼鈍も同時に行うことが経済的に最も有利である。
【0016】
Niメッキの条件は特に限定されないが、無光沢watt浴から電気メッキする方法が、耐食性やコストの観点から有効である。なお、メッキ前に必要に応じて通常の脱脂、酸洗等の前処理を行うことは言うまでもない。
【0017】
熱拡散処理については、不活性ガスまたは還元性ガス等の無酸化雰囲気において、650〜880℃程度の温度にて10〜120秒程度の処理を行うことが望ましい。この処理によって、メッキされたNi層を、地鉄とFe−Ni拡散層を介して形成された再結晶軟質化されたNiメッキ層に変化させる。
【0018】
Ni−Pメッキは、電解、無電解を問わず適用出来る。電解であれば、watt浴に亜リン酸を添加した浴が使用出来る。また無電解であれば、Niイオンと還元剤として次亜リン酸塩を適用した浴を使用出来る。なお、メッキ前に必要に応じて通常の脱脂、酸洗等の前処理を行うことは言うまでもないが、Niメッキ、熱拡散処理に引き続いて連続でNi−Pメッキする場合には、前処理は不要であるか、または酸洗処理のみを行えば良い。
【0019】
調質圧延によって粗度を調節する場合には、通常光沢外観が望まれる為、Ra0.07μm程度以下の低粗度ロールを使用し、1〜3%程度の伸び率になる様に圧延する。
【0020】
缶内面になる面には、外面と同じ構成も当然適用出来るが、通常内面になる面には摺動性は要求されず、また耐食性の要求レベルも低いことから、Fe−Ni拡散層、またはFe−Ni拡散層と再結晶軟質化したNiメッキ層が適用できる。この構成は、前述の外面になる面にNiメッキを行う際、同時に内面になる面にもNiメッキを行い、熱拡散処理を行って形成することができる。
【0021】
以上のように準備したNiメッキ鋼板を用い、Ni−Pメッキ層を有する面を缶外面として電池缶を形成する。このようにして形成した電池缶は、耐食性、電気特性に加え、表面摺動性が良好であるという優れた特徴を有する。
【0022】
【実施例】
以下に実施例によって本発明を詳細に説明する。以下の例では、いずれも、板厚0.3mmのNb−Ti−Sulc鋼(未再結晶鋼板)を原板とした。
【0023】
(実施例1〜6)
Niメッキ→熱処理→Ni−Pメッキ→調質圧延、の順でサンプルを製造した。
Niメッキは以下に示す浴を使用し、Ni付着量は18g/m2とした。なお、内面になる面の付着量は7g/m2とした。ここで、
無光沢ワット浴;硫酸ニッケル:350g/リットル+塩化ニッケル:70g/リットル+ホウ酸:45 g/リットル
である。
熱処理は、無酸化雰囲気にて、790℃×均熱時間40secの条件で行った。
Ni−Pメッキは、前述の無光沢ワット浴に亜リン酸を添加した浴を使用した。亜リン酸濃度は1g/l〜25g/lの範囲で変化させてNi−Pメッキ中のP含有率を変化させた(実施例1〜6)。なお、Ni−Pメッキは外面になる面にのみ行った。
調質圧延は、粗度0.05μmのロールを用い、伸び率2%となる様に圧延した。
【0024】
(比較例1)
Niメッキ→熱処理の後にNi−Pメッキを行わずに調質圧延を行った。それ以外は、前述の実施例と同様に処理した。
【0025】
(比較例2)
Niメッキ→熱処理の後にNi−Pメッキの代わりに再度外面になる面にのみNiメッキを行って(無光沢ワット浴使用)から調質圧延を行った。それ以外は、前述の実施例と同様に処理した。
【0026】
(比較例3)
Niメッキ→熱処理の後にNi−Pメッキの代わりに外面になる面にのみ光沢Niメッキを行ってから調質圧延を行った。光沢Niメッキは前述の無光沢ワット浴に有機光沢添加剤を添加した浴を用いた。それ以外は、前述の実施例と同様に処理した。
【0027】
表1中に下層のNiメッキのNi量(Fe−Ni拡散層中のNiと再結晶軟質化したNiの合計量)および上層のNi−PメッキのNi量とP含有率を示す。
【0028】
(性能評価方法)
前記鋼板サンプルをプレス加工し、通常のLR06型アルカリマンガン電池用の缶を製造し、この缶で評価を行った。
▲1▼ 耐食性;正極端子部を上に向けて、塩水噴霧試験(JIS−Z−2371)を3時間行い、赤錆発生状況を目視観察した。錆なしを「○」、極軽微な錆(点状錆が10個まで)ありを「△」、錆ありを「×」と評価した。
▲2▼ 摺動性;heidon14型試験装置を用い、缶胴側面を10mmφステンレス球で100gの荷重で摺動し、動摩擦係数を求めた。0.15未満を「○」、0.15超0.2未満を△、0.2以上を「×」と評価した。
▲3▼ 接触抵抗;電池缶を60℃90%RHに20日間放置した後、山崎精機研究所製電気接点シュミレータCRS−1を用い、荷重100gにて正極端子部の接触抵抗を測定した。10mΩ未満を「○」、10mΩ以上20mΩ未満を「△」、20mΩ以上を「×」と評価した。
【0029】
表1に結果を示すように、本発明の実施例では良好な耐食性、摺動性、接触抵抗が得られた。
【0030】
【表1】
【0031】
【発明の効果】
本発明によって、耐食性、電池特性、摺動性に優れた電池缶用のNiメッキ鋼板が得られた。
Claims (5)
- 電池缶用のメッキ鋼板であって、缶外面になる面に地鉄とFe−Ni拡散層を介して形成されている再結晶軟質化されたNiメッキ層と更にその上層にNi−Pメッキ層を有することを特徴とする電池缶用Niメッキ鋼板。
- Ni−Pメッキの付着量が、Niとして0.1g/m2以上であることを特徴とする請求項1に記載のNiメッキ鋼板。
- Ni−PメッキのP含有率が0.1%以上10%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のNiメッキ鋼板。
- 電池缶用のメッキ鋼板の製造方法であって、缶外面になる面にNiメッキ、熱拡散処理を順次行って地鉄とFe−Ni拡散層を介して形成されている再結晶軟質化されたNiメッキ層を形成した後、Ni−Pメッキを行い、更に調質圧延によって表層粗度を調整することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のNiメッキ鋼板の製造方法。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載のNiメッキ鋼板を用いてなることを特徴とする電池缶。
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