JP2021138986A - 電池缶用Niめっき鋼板、及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)本発明の一態様に係る電池缶用Niめっき鋼板は、母材鋼板と、前記母材鋼板の表面に設けられたNiめっき層とを備え、前記Niめっき層は、前記母材鋼板の表面に形成されているNi−Fe合金層を含み、前記Niめっき層における、Ni含有量に対するCo含有量の比が0.0005〜0.10%である。
(2)上記(1)に記載の電池缶用Niめっき鋼板では、前記Ni−Fe合金層は、前記Niめっき層の一部に形成されていてもよい。
(3)上記(1)に記載の電池缶用Niめっき鋼板では、前記Ni−Fe合金層は、前記Niめっき層の最表面まで形成されていてもよい。
(4)上記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の電池缶用Niめっき鋼板では、片面あたりのNi付着量が2.5〜33.2g/m2であってもよい。
(5)本発明の別の態様に係る電池缶用Niめっき鋼板の製造方法は、上記(1)〜(4のいずれか一項に記載の電池缶用Niめっき鋼板の製造方法であって、[Co2+]/[Ni2+]を0.0001〜0.02%としたNiめっき浴を用いて母材鋼板に電気めっきをして、素材Niめっき鋼板を得る工程と、前記素材Niめっき鋼板を焼鈍する工程とを備える。
(6)上記(5)に記載の電池缶用Niめっき鋼板の製造方法では、前記電気めっきにおける電流密度を100〜5000A/m2としてもよい。
(7)上記(5)又は(6)に記載の電池缶用Niめっき鋼板の製造方法では、前記素材Niめっき鋼板のNi付着量を片面あたり2.5〜33.2g/m2としてもよい。
ΔRCo=ΔR/(Niめっき層Co/Ni) 式1
ΔR=RCo=0−R 式2
母材鋼板11は、Niめっき鋼板1の基材となる鋼板である。母材鋼板11の成分、板厚、及び金属組織などは特に限定されない。母材鋼板11を電池容器の素材として用いる場合、例えば母材鋼板11を低炭アルミキルド鋼、及びIF鋼(Interstitial Free Steel/極低炭素鋼)等とすることがよい。母材鋼板11の化学組成(質量%)の具体的な例を挙げると以下の通りである。
(例1)低炭アルミキルド鋼
C:0.057、Si:0.004、Mn:0.29、P:0.014、S:0.007、Al:0.050、Cu:0.034、Ni:0.021、残部:鉄及び不純物を含む
(例2)IF鋼
C:0.004、Si:0.01、Mn:0.16、P:0.013、S:0.006、Ti:0.013、Al:0.029、Cu:0.027、Ni:0.022、残部:鉄及び不純物を含む
(例3)IF鋼
C:0.0012、Si:0.01未満、Mn:0.29、P:0.014、S:0.001未満、Ti:0.020、Al:0.051、Cu:0.031、Ni:0.023、残部:鉄及び不純物を含む
Niめっき層12は、母材鋼板11の表面に配された、Niめっきに含まれるNiと、母材鋼板11のFeと合金化することによって得られる層である。Niめっき層12は、Niめっきの一部を合金化することによって得られる層、即ちNi層及びNi−Fe合金層からなる部分拡散層であってもよく、Niめっきの全部を合金化することによって得られる層、即ちNi−Fe合金層からなる全拡散層であってもよい。言い換えれば、Niめっき層12は、一部にNi−Fe合金層が形成されている部分拡散層であってもよく、Feが最表層まで拡散し、Ni−Fe合金層が最表面まで形成されている全拡散層であってもよい。また、Niめっき層12は、母材鋼板11の一方の表面にのみ配されていても、両方の表面に配されていてもよい。Niめっき鋼板1が、部分拡散層及び全拡散層を兼備することも妨げられない。
めっき浴における[Co2+]/[Ni2+]よりも、Niめっき層におけるNi含有量に対するCo含有量の比の方がわずかに高くなる傾向にある。Co及びNiを共析させる合金めっきにおいては、Coの析出速度がNiの析出速度より高いからである。そのため、[Co2+]/[Ni2+]を0.0001〜0.02%の範囲内とすることにより、NiめっきにおけるNi含有量に対するCo含有量の比を0.0005〜0.10%の範囲内とすることができる。そして、NiめっきにおけるNiとCoとの比率は、続く焼鈍工程S2を経ても維持される。
種々のNiめっき浴組成(表1)、Ni電解条件(表2)、焼鈍条件(表3)にて、母材鋼板(表4)を用いて複数のNiめっき鋼板を製造し、これらの耐Co溶出性、及びCo質量対接触抵抗特性(ΔRCo)を評価した。なお、「浴組成」は、浴に添加した試薬の量であり、「めっき液中金属イオン濃度」は、浴の分析結果である。NiSO4・6H2O試薬中に微量のCo元素が含有されているので、浴組成におけるCo量と、めっき液中のCoイオン濃度量との間には、若干の相違が生じた。
機材 :ソーラトロン製 Modulab
周波数範囲 :1MHz〜0.1Hz
振幅 :10mV
測定環境温度 :23℃
接触抵抗の定量解析には等価回路を使用し、フィッティング計算により接触抵抗を推定した。図3に、評価のために使用した等価回路を示す。上記機材に内蔵されたソフトウェアZ plotを使用して、Instant fitによってRsに該当する抵抗を算出した。なお、図3においてRsは接触抵抗であり、Rpは化学反応抵抗(MnO2起因と推定)であり、CPEはconstant phase elementである。厳密には、Rsは接触抵抗に加えてリード線の抵抗も含むが、リード線の抵抗は無視できる程度に小さい。
各試料のCo質量対接触抵抗特性(ΔRCo)は、各試料のΔRをCo/Niで割ることによって求めた。ΔRCoが3.00以上である試料を、Coの使用量を抑制しながら、接触抵抗の低下が達成された試料とみなし、評価欄に「○」と記載した。Coの使用量に見合った接触抵抗向上効果が確保できなかった試料に関しては、評価欄に「×」と記載した。
水準2は、Niめっき層Co/Niが不足しており、接触抵抗の改善効果が見られなかった。
水準12〜17は、Niめっき層Co/Niが過剰であり、Co使用量に見合った接触抵抗の改善効果が見られなかった。また、水準12〜17は、耐Co溶出性も不足した。
一方、本発明例では良好な耐Co溶出性、及び高いΔRCoが得られた。
11 母材鋼板
12 Niめっき層
121 Ni層
122 Ni−Fe合金層
Claims (7)
- 母材鋼板と、前記母材鋼板の表面に設けられたNiめっき層とを備え、
前記Niめっき層は、前記母材鋼板の表面に形成されているNi−Fe合金層を含み、
前記Niめっき層における、Ni含有量に対するCo含有量の比が0.0005〜0.10%であることを特徴とする電池缶用Niめっき鋼板。 - 前記Ni−Fe合金層は、前記Niめっき層の一部に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電池缶用Niめっき鋼板。
- 前記Ni−Fe合金層は、前記Niめっき層の最表面まで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電池缶用Niめっき鋼板。
- 片面あたりのNi付着量が2.5〜33.2g/m2であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電池缶用Niめっき鋼板。
- [Co2+]/[Ni2+]を0.0001〜0.02%としたNiめっき浴を用いて母材鋼板に電気めっきをして、素材Niめっき鋼板を得る工程と、
前記素材Niめっき鋼板を焼鈍する工程と
を備える請求項1〜4のいずれか一項に記載の電池缶用Niめっき鋼板の製造方法。 - 前記電気めっきにおける電流密度を100〜5000A/m2とすることを特徴とする請求項5に記載の電池缶用Niめっき鋼板の製造方法。
- 前記素材Niめっき鋼板のNi付着量を片面あたり2.5〜33.2g/m2とすることを特徴とする請求項5又は6に記載の電池缶用Niめっき鋼板の製造方法。
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