JP3454594B2 - 安全弁用オーステナイト系ステンレス鋼板およびこれを用いた密閉型電池の安全弁 - Google Patents
安全弁用オーステナイト系ステンレス鋼板およびこれを用いた密閉型電池の安全弁Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，所定の圧が加えられた
ときに破断する薄肉溝部をもつラプチャデイスク用材料
に係り，とくに密閉型電池に内装される安全弁用オース
テナイト系ステンレス鋼板およびこれを用いた密閉型電
池の安全弁に関する。
ときに破断する薄肉溝部をもつラプチャデイスク用材料
に係り，とくに密閉型電池に内装される安全弁用オース
テナイト系ステンレス鋼板およびこれを用いた密閉型電
池の安全弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の著しい電子技術の進歩に伴い，携
帯電話，ワードプロセッサ，ラップトップ型パソコンな
どのポータブル機器が急速に普及し，その電源機器にも
高性能化，小型化および軽量化が求められるようにな
り，Ｎｉ−Ｃｄ電池，Ｎｉ−Ｈ2電池，Ｌｉイオン電池
などに代表される２次電池がその高性能がゆえに広範囲
に使用されつつある。
帯電話，ワードプロセッサ，ラップトップ型パソコンな
どのポータブル機器が急速に普及し，その電源機器にも
高性能化，小型化および軽量化が求められるようにな
り，Ｎｉ−Ｃｄ電池，Ｎｉ−Ｈ2電池，Ｌｉイオン電池
などに代表される２次電池がその高性能がゆえに広範囲
に使用されつつある。
【０００３】これらの電池では，充填されている電解質
が非常に強い反応性を有している。したがって，高温下
に長時間さらされたり高電圧で充電されるなどの異常環
境下では電池の内部圧力が異常に上昇し，電池が破裂す
ることがある。これを防止するため，例えば特開昭５９
−７９９６５号公報，特開昭５９−２０７５５７号公
報，特開平４−２１５２４５号公報および特開平４−２
４２０６９号公報等において，安全弁機構付きの電池が
記載されている。
が非常に強い反応性を有している。したがって，高温下
に長時間さらされたり高電圧で充電されるなどの異常環
境下では電池の内部圧力が異常に上昇し，電池が破裂す
ることがある。これを防止するため，例えば特開昭５９
−７９９６５号公報，特開昭５９−２０７５５７号公
報，特開平４−２１５２４５号公報および特開平４−２
４２０６９号公報等において，安全弁機構付きの電池が
記載されている。
【０００４】これらの安全弁機構は，電池容器や蓋を構
成する部位或いは内蓋としてラプチャデイスクを取付け
ることによって構成される。このラプチャデイスクには
内圧がかかったときに破れ易くする薄肉溝部が備えられ
ている。かようなラプチャデイスク材料としては金属，
セラミックス，弗素樹脂（商標名テフロン）等が適用さ
れている。
成する部位或いは内蓋としてラプチャデイスクを取付け
ることによって構成される。このラプチャデイスクには
内圧がかかったときに破れ易くする薄肉溝部が備えられ
ている。かようなラプチャデイスク材料としては金属，
セラミックス，弗素樹脂（商標名テフロン）等が適用さ
れている。
【０００５】このうち，金属製ラプチャデイスクでは，
電解質に対する耐食性の観点から，ＳＵＳ３０４やＳＵ
Ｓ３０４Ｌ，ＳＵＳ３１６Ｌなどのオーステナイト系ス
テンレス鋼の使用が提案されている。金属製ラプチャデ
イスクの取付け位置や形状は電池の種類に応じて様々で
あるが，電池の内圧が所定値以上となれば破断し，所定
値以下では破断しないように設計された薄肉溝部を有す
る。本明細書において，この薄肉溝部をもつラプチャデ
イスクを単に「安全弁」と呼ぶこともある。また本明細
書において「ラプチャデイスク」という語は円板に限ら
れるものではなく，用途に応じてあらゆる外形をもつプ
レート形状のもの全体を包含する意味で使用している。
電解質に対する耐食性の観点から，ＳＵＳ３０４やＳＵ
Ｓ３０４Ｌ，ＳＵＳ３１６Ｌなどのオーステナイト系ス
テンレス鋼の使用が提案されている。金属製ラプチャデ
イスクの取付け位置や形状は電池の種類に応じて様々で
あるが，電池の内圧が所定値以上となれば破断し，所定
値以下では破断しないように設計された薄肉溝部を有す
る。本明細書において，この薄肉溝部をもつラプチャデ
イスクを単に「安全弁」と呼ぶこともある。また本明細
書において「ラプチャデイスク」という語は円板に限ら
れるものではなく，用途に応じてあらゆる外形をもつプ
レート形状のもの全体を包含する意味で使用している。
【０００６】図１と図２に電池用の金属製安全弁の一例
を示した。本例では所定厚みの金属板１の片面側に薄肉
溝部２が形成してある。かような安全弁の作動は，金属
板１の厚み，薄肉溝部２の位置，形状，長さ，幅や数と
は殆んど無関係に，薄肉溝部２の厚み（ｔ）とこの厚み
部分の材料強度に実質的に依存する。
を示した。本例では所定厚みの金属板１の片面側に薄肉
溝部２が形成してある。かような安全弁の作動は，金属
板１の厚み，薄肉溝部２の位置，形状，長さ，幅や数と
は殆んど無関係に，薄肉溝部２の厚み（ｔ）とこの厚み
部分の材料強度に実質的に依存する。
【０００７】金属製の電池用安全弁としてのラプチャデ
イスクでは，かような薄肉溝部２はプレス加工によって
形成されるのが通常である。そして，薄肉溝部２の板厚
ｔは５０μｍ以下，望ましくは２０μｍ程度に加工され
る。そして加工後そのままでもしくは焼鈍，酸洗を施し
たあと，電池ケースに組み込まれる。安全弁の作動圧力
を極力低くする場合には，プレス加工後に焼鈍，酸洗さ
れる場合が多い。
イスクでは，かような薄肉溝部２はプレス加工によって
形成されるのが通常である。そして，薄肉溝部２の板厚
ｔは５０μｍ以下，望ましくは２０μｍ程度に加工され
る。そして加工後そのままでもしくは焼鈍，酸洗を施し
たあと，電池ケースに組み込まれる。安全弁の作動圧力
を極力低くする場合には，プレス加工後に焼鈍，酸洗さ
れる場合が多い。
【０００８】電池用安全弁の作動圧力については，通常
の使用環境では電池の内部圧力が１０kgf/cm2 を越える
ことはまず考えられないので，通常の使用環境では作動
しないこと，つまり安全弁の作動圧力としては１０kgf/
cm2以上の或る値に設定される。一方，作動圧力があま
り高いと安全弁としての本来の機能が損なわれる。通常
は３０kgf/cm2が設定値の上限である。したがって，電
池内圧が１０〜３０kgf/cm2 の範囲における或る値にな
ったときに必ず破断する薄肉溝部をもつことが要求され
ることになる。この場合，許容されるバラツキは出来得
る限り小さいことが要求される。
の使用環境では電池の内部圧力が１０kgf/cm2 を越える
ことはまず考えられないので，通常の使用環境では作動
しないこと，つまり安全弁の作動圧力としては１０kgf/
cm2以上の或る値に設定される。一方，作動圧力があま
り高いと安全弁としての本来の機能が損なわれる。通常
は３０kgf/cm2が設定値の上限である。したがって，電
池内圧が１０〜３０kgf/cm2 の範囲における或る値にな
ったときに必ず破断する薄肉溝部をもつことが要求され
ることになる。この場合，許容されるバラツキは出来得
る限り小さいことが要求される。
【０００９】電池用安全弁のラプチャデイスクにステン
レス鋼を用いた場合の作動圧力は，例えば特開昭５９−
７９９６５号公報のものでは２５kgf/cm2 程度であり，
約±３〜４kgf/cm2 のバラツキがある。また特開平４−
２４０６９号公報のものでは５〜５０kgf/cm2 の各作動
圧力において約±５kgf/cm2 のバラツキがある。また特
開平４−２１５２４５号公報に示されるフェライト系ス
テンレス鋼製の安全弁では作動圧力が約１４kgf/cm2 ，
特開昭５９−２０７５５７号公報に示されるセラミック
ス製安全弁では作動圧力が約１２kgf/cm2 となってい
る。
レス鋼を用いた場合の作動圧力は，例えば特開昭５９−
７９９６５号公報のものでは２５kgf/cm2 程度であり，
約±３〜４kgf/cm2 のバラツキがある。また特開平４−
２４０６９号公報のものでは５〜５０kgf/cm2 の各作動
圧力において約±５kgf/cm2 のバラツキがある。また特
開平４−２１５２４５号公報に示されるフェライト系ス
テンレス鋼製の安全弁では作動圧力が約１４kgf/cm2 ，
特開昭５９−２０７５５７号公報に示されるセラミック
ス製安全弁では作動圧力が約１２kgf/cm2 となってい
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】これらの電池用安全弁
の作動圧力については，前述したように通常の使用条件
のもとでは電池の内部圧力は１０kgf/cm2 を越えること
はまずないため，安全弁の作動圧力としては，１０kgf/
cm2 以上に設定する必要があるが，安全上はこれ以上の
値であって可能な限り低い値とし，かつ作動圧力のバラ
ツキが小さいことが望ましい。
の作動圧力については，前述したように通常の使用条件
のもとでは電池の内部圧力は１０kgf/cm2 を越えること
はまずないため，安全弁の作動圧力としては，１０kgf/
cm2 以上に設定する必要があるが，安全上はこれ以上の
値であって可能な限り低い値とし，かつ作動圧力のバラ
ツキが小さいことが望ましい。
【００１１】ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３０４Ｌ，ＳＵＳ３
１６Ｌなどのオーステナイト系ステンレス鋼を安全弁に
用いた場合の作動圧力についてみると，これら材料では
プレス加工により成形された薄肉溝部の強度は，加工硬
化により上昇している。またプレス加工後に焼鈍，酸洗
したとしても素材のビッカース硬さは最も低くした場合
でも１４０程度で硬質である。このため薄肉溝部の板厚
を２０μｍにしても作動圧力は，前述の特開昭５９−７
９９６５に示されるように，２５kgf/cm2 程度になって
おり，バラツキを考慮すると作動圧力は２１から２９kg
f/cm2 となり，通常条件下での内部圧力の上限付近にあ
る。
１６Ｌなどのオーステナイト系ステンレス鋼を安全弁に
用いた場合の作動圧力についてみると，これら材料では
プレス加工により成形された薄肉溝部の強度は，加工硬
化により上昇している。またプレス加工後に焼鈍，酸洗
したとしても素材のビッカース硬さは最も低くした場合
でも１４０程度で硬質である。このため薄肉溝部の板厚
を２０μｍにしても作動圧力は，前述の特開昭５９−７
９９６５に示されるように，２５kgf/cm2 程度になって
おり，バラツキを考慮すると作動圧力は２１から２９kg
f/cm2 となり，通常条件下での内部圧力の上限付近にあ
る。
【００１２】また信頼性の点から作動圧力のバラツキが
少なくとも４kgf/cm2 以下となるように望まれているの
であるが，前記のオーステナイト系ステンレス鋼を安全
弁に用いた場合の作動圧力のバラツキについてみると，
特開昭５９−７９９６５号公報に示されるように，作動
圧力が２５kgf/cm2 には約±３〜４kgf/cm2 のバラツキ
がある。特開平４−２４０６９号公報のものでは５kgf/
cm2 程度の低作動圧力においても約±５kgf/cm2 のバラ
ツキがある。
少なくとも４kgf/cm2 以下となるように望まれているの
であるが，前記のオーステナイト系ステンレス鋼を安全
弁に用いた場合の作動圧力のバラツキについてみると，
特開昭５９−７９９６５号公報に示されるように，作動
圧力が２５kgf/cm2 には約±３〜４kgf/cm2 のバラツキ
がある。特開平４−２４０６９号公報のものでは５kgf/
cm2 程度の低作動圧力においても約±５kgf/cm2 のバラ
ツキがある。
【００１３】一般に薄肉溝部の板厚を大きくすると作動
圧力のバラツキは小さくなるが，この場合逆に作動圧力
が高くなるという問題がある。
圧力のバラツキは小さくなるが，この場合逆に作動圧力
が高くなるという問題がある。
【００１４】以上のようなことから，作動圧力のバラツ
キが小さく設定圧力範囲で確実に作動するステンレス鋼
製の安全弁が望まれているが，従来の材料ではこの要求
を完全に満たすことには問題があった。本発明はこの問
題の解決を目的としたものである。
キが小さく設定圧力範囲で確実に作動するステンレス鋼
製の安全弁が望まれているが，従来の材料ではこの要求
を完全に満たすことには問題があった。本発明はこの問
題の解決を目的としたものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば，所定の
圧力が付加されたときに破断する薄肉溝部を有するラプ
チャデイスクで構成される安全弁の材料であって，質量
％で， Ｃ：０.０４％以下， Ｓｉ：１.０％以下， Ｍｎ：５.０％以下， Ｎｉ：９.０％越え１５.０％以下， Ｃｒ：１３.０％以上２０.０％以下， Ｍｏ：３.０％以下， Ｃｕ：３.０％未満， Ｎ：０.０４％以下，であり，必要に応じてさらに， Ｔｉ：０.５％以下およびＮｂ：０.５％以下の１種また
は２種， あるいはＢ：０.０３％以下， を含み， 残部；Ｆｅおよび不可避的に混入する不純物元
素，からなる冷延・焼鈍・酸洗された安全弁用オーステ
ナイト系ステンレス鋼板を提供する。
圧力が付加されたときに破断する薄肉溝部を有するラプ
チャデイスクで構成される安全弁の材料であって，質量
％で， Ｃ：０.０４％以下， Ｓｉ：１.０％以下， Ｍｎ：５.０％以下， Ｎｉ：９.０％越え１５.０％以下， Ｃｒ：１３.０％以上２０.０％以下， Ｍｏ：３.０％以下， Ｃｕ：３.０％未満， Ｎ：０.０４％以下，であり，必要に応じてさらに， Ｔｉ：０.５％以下およびＮｂ：０.５％以下の１種また
は２種， あるいはＢ：０.０３％以下， を含み， 残部；Ｆｅおよび不可避的に混入する不純物元
素，からなる冷延・焼鈍・酸洗された安全弁用オーステ
ナイト系ステンレス鋼板を提供する。
【００１６】また，本発明によれば，前記の成分組成を
有したオーステナイト系ステンレス鋼の冷延・焼鈍・酸
洗された鋼板を素材とし，プレス加工またはエッチング
加工によって板厚ｔ（μｍ）の薄肉溝部が形成されたラ
プチャデイスクからなり，該素材鋼板の０.２％耐力
（Ｎ／ｍｍ2）の値と該薄肉溝部の板厚ｔ（μｍ）との
間で， ０.２％耐力(N/mm2）≧ｅｘｐ｛ｌｎ(10/10-4.18/t1.212)/1.6145｝・・(1) ０.２％耐力(N/mm2）≦ｅｘｐ｛ｌｎ(30/10-4.18/t1.212)/1.6145｝・・(2) の関係が同時に成立し，場合によってはさらに，該薄肉
溝部の板厚ｔ（μｍ）とこの薄肉溝部の結晶粒径Ｄ（μ
ｍ）との間に Ｄ／ｔ≦３ ・・(3) の関係が成立している密閉型電池の安全弁を提供する。
有したオーステナイト系ステンレス鋼の冷延・焼鈍・酸
洗された鋼板を素材とし，プレス加工またはエッチング
加工によって板厚ｔ（μｍ）の薄肉溝部が形成されたラ
プチャデイスクからなり，該素材鋼板の０.２％耐力
（Ｎ／ｍｍ2）の値と該薄肉溝部の板厚ｔ（μｍ）との
間で， ０.２％耐力(N/mm2）≧ｅｘｐ｛ｌｎ(10/10-4.18/t1.212)/1.6145｝・・(1) ０.２％耐力(N/mm2）≦ｅｘｐ｛ｌｎ(30/10-4.18/t1.212)/1.6145｝・・(2) の関係が同時に成立し，場合によってはさらに，該薄肉
溝部の板厚ｔ（μｍ）とこの薄肉溝部の結晶粒径Ｄ（μ
ｍ）との間に Ｄ／ｔ≦３ ・・(3) の関係が成立している密閉型電池の安全弁を提供する。
【００１７】
【作用】本発明によると，形成する薄肉溝部の厚み
（ｔ）に応じて破断する作動圧力が決定できる安全弁が
得られる。作動圧力が１０〜３０kgf/mm2 と規定される
密閉型電池の場合，薄肉溝部の厚みｔ（μｍ）と本発明
鋼板の素材（冷延・焼鈍・酸洗材）の０.２％耐力（Ｎ
／ｍｍ2）の間で(1) および(2) 式の関係を同時に充足
させればよい。この関係は，前記成分組成を有する本発
明に従う軟質なオーステナイト系ステンレス鋼に見られ
る特有の関係であり，この鋼における冷延・焼鈍・酸洗
材の０.２％耐力の値を用いると破断する作動圧力が決
定できることを本発明者らは見いだした。
（ｔ）に応じて破断する作動圧力が決定できる安全弁が
得られる。作動圧力が１０〜３０kgf/mm2 と規定される
密閉型電池の場合，薄肉溝部の厚みｔ（μｍ）と本発明
鋼板の素材（冷延・焼鈍・酸洗材）の０.２％耐力（Ｎ
／ｍｍ2）の間で(1) および(2) 式の関係を同時に充足
させればよい。この関係は，前記成分組成を有する本発
明に従う軟質なオーステナイト系ステンレス鋼に見られ
る特有の関係であり，この鋼における冷延・焼鈍・酸洗
材の０.２％耐力の値を用いると破断する作動圧力が決
定できることを本発明者らは見いだした。
【００１８】また，作動圧力のバラツキは，薄肉溝部の
板厚ｔ（μｍ）と薄肉溝部の結晶粒径Ｄ（μｍ）との間
で前記(3) 式の関係を充足させれば，非常に小さくなる
ことがわかった。すなわち，作動圧力のバラツキは，安
全弁の薄肉溝部における結晶粒径と薄肉溝部の板厚によ
り決まるのである。実験の結果，結晶粒径が薄肉溝部の
板厚の３倍より大きくなる場合には，薄肉溝部をプレス
加工したあと，焼鈍，酸洗によりわずかに侵食された結
晶粒界が薄肉溝部先端に位置すると，ノッチ効果により
破断しやすくなり作動圧力が著しく低下する。逆に結晶
粒径が薄肉溝部の板厚の３倍以下となる場合には，たと
えプレス加工後の焼鈍，酸洗によりわずかに侵食された
結晶粒界が薄肉溝部先端に位置したとしても，亀裂伝搬
が抑制されて作動圧力の著しい低下は抑制される。すな
わち安定した作動圧力を得るためには，安全弁に形成さ
れる薄肉溝部の板厚ｔと薄肉溝部の結晶粒径Ｄとの間で
前記(3) 式の関係が充足する必要があるとの知見を得
た。
板厚ｔ（μｍ）と薄肉溝部の結晶粒径Ｄ（μｍ）との間
で前記(3) 式の関係を充足させれば，非常に小さくなる
ことがわかった。すなわち，作動圧力のバラツキは，安
全弁の薄肉溝部における結晶粒径と薄肉溝部の板厚によ
り決まるのである。実験の結果，結晶粒径が薄肉溝部の
板厚の３倍より大きくなる場合には，薄肉溝部をプレス
加工したあと，焼鈍，酸洗によりわずかに侵食された結
晶粒界が薄肉溝部先端に位置すると，ノッチ効果により
破断しやすくなり作動圧力が著しく低下する。逆に結晶
粒径が薄肉溝部の板厚の３倍以下となる場合には，たと
えプレス加工後の焼鈍，酸洗によりわずかに侵食された
結晶粒界が薄肉溝部先端に位置したとしても，亀裂伝搬
が抑制されて作動圧力の著しい低下は抑制される。すな
わち安定した作動圧力を得るためには，安全弁に形成さ
れる薄肉溝部の板厚ｔと薄肉溝部の結晶粒径Ｄとの間で
前記(3) 式の関係が充足する必要があるとの知見を得
た。
【００１９】エッチングにより薄肉溝部を形成した場合
には，プレスにより薄肉溝部を形成した場合と異なり，
プレス加工後の焼鈍，酸洗が省略されるために，結晶粒
界が侵食されず，作動圧力が安定しかつ焼鈍，酸洗が不
要となる。
には，プレスにより薄肉溝部を形成した場合と異なり，
プレス加工後の焼鈍，酸洗が省略されるために，結晶粒
界が侵食されず，作動圧力が安定しかつ焼鈍，酸洗が不
要となる。
【００２０】以下に先ず本発明鋼の各成分の作用と，そ
の含有量を前記のように規制した理由を個別に説明す
る。
の含有量を前記のように規制した理由を個別に説明す
る。
【００２１】Ｃは，オーステナイト形成元素であり，オ
ーステナイト相の安定度を高めて加工による硬質な加工
誘起マルテンサイトの生成を抑制するものの，固溶硬化
により０.２％耐力の上昇をまねくため，上限を０.０４
％以下にする。好ましい範囲は０.００５％〜０.０３０
％である。
ーステナイト相の安定度を高めて加工による硬質な加工
誘起マルテンサイトの生成を抑制するものの，固溶硬化
により０.２％耐力の上昇をまねくため，上限を０.０４
％以下にする。好ましい範囲は０.００５％〜０.０３０
％である。
【００２２】Ｓｉは，鋼の脱酸剤として有効な元素であ
るが，軟質さの点からは低い方が好ましく，１.０％以
下とする。好ましい範囲は０.２％〜０.７％である。
るが，軟質さの点からは低い方が好ましく，１.０％以
下とする。好ましい範囲は０.２％〜０.７％である。
【００２３】Ｍｎは，多量に含まれると０.２％耐力お
よび硬さを低減するものの，５.０％を越えて添加され
てもそれらの効果は大きく上がらないため上限を５.０
％とする。好ましい範囲は０.８％〜４.０％である。
よび硬さを低減するものの，５.０％を越えて添加され
てもそれらの効果は大きく上がらないため上限を５.０
％とする。好ましい範囲は０.８％〜４.０％である。
【００２４】Ｎｉは，オーステナイト系ステンレス鋼に
は不可欠な元素であり，０.２％耐力および硬さを十分
に低くするためには多量に含まれるのが好ましく，少な
くとも９.０％を越えて含有される必要がある。上限は
経済性を考慮して１５.０％以下とする。好ましい範囲
は１０.０％〜１４.０％である。
は不可欠な元素であり，０.２％耐力および硬さを十分
に低くするためには多量に含まれるのが好ましく，少な
くとも９.０％を越えて含有される必要がある。上限は
経済性を考慮して１５.０％以下とする。好ましい範囲
は１０.０％〜１４.０％である。
【００２５】Ｃｒは，耐食性に点から１３.０％以上添
加するのが好ましい。しかし０.２％耐力および硬さの
低減の観点から２０.０％以下とする。好ましい範囲は
１５.０％〜１８.０％である。
加するのが好ましい。しかし０.２％耐力および硬さの
低減の観点から２０.０％以下とする。好ましい範囲は
１５.０％〜１８.０％である。
【００２６】Ｍｏは耐食性を向上させるのに有用な元素
であるが，多量に含まれると０.２％耐力を上昇させる
ため，上限を３.０％以下とする。耐食性を向上させる
場合の好ましい範囲は０.２％〜２.５％である。
であるが，多量に含まれると０.２％耐力を上昇させる
ため，上限を３.０％以下とする。耐食性を向上させる
場合の好ましい範囲は０.２％〜２.５％である。
【００２７】Ｃｕは，Ｎｉと同様の効果を有し，０.２
％耐力および硬さを十分に低くするためには多量に含ま
れるのが好ましい。しかしながら，３.０％以上含有さ
れてもその効果は大きく上がらないため，上限を３.０
％未満とする。好ましい範囲は０.２％〜２.５％であ
る。
％耐力および硬さを十分に低くするためには多量に含ま
れるのが好ましい。しかしながら，３.０％以上含有さ
れてもその効果は大きく上がらないため，上限を３.０
％未満とする。好ましい範囲は０.２％〜２.５％であ
る。
【００２８】Ｎは，オーステナイト形成元素であり，オ
ーステナイト相の安定度を高めて加工による硬質な加工
誘起マルテンサイトの生成を抑制するものの，固溶硬化
により０.２％耐力の上昇をまねくため，上限を０.０４
％以下にする。好ましい範囲は０.００５％〜０.０３０
％である。
ーステナイト相の安定度を高めて加工による硬質な加工
誘起マルテンサイトの生成を抑制するものの，固溶硬化
により０.２％耐力の上昇をまねくため，上限を０.０４
％以下にする。好ましい範囲は０.００５％〜０.０３０
％である。
【００２９】ＴｉとＮｂは，薄肉溝部のプレス加工後の
焼鈍，酸洗時の結晶粒の細粒化を図る場合に有効に作用
する。それぞれ０.５％を越えて添加してもその効果は
飽和するので０.５％以下とする。好ましい範囲はＴ
ｉ，Ｎｂとも０.０５％〜０.３０％である。
焼鈍，酸洗時の結晶粒の細粒化を図る場合に有効に作用
する。それぞれ０.５％を越えて添加してもその効果は
飽和するので０.５％以下とする。好ましい範囲はＴ
ｉ，Ｎｂとも０.０５％〜０.３０％である。
【００３０】Ｂは，熱間加工性を向上させる元素であ
り，熱間割れの防止に有効である。しかし０.０３％を
越えて添加するとかえって熱間加工性を劣化させるばか
りか耐粒界腐食性を劣化するため０.０３％以下とす
る。好ましい範囲は０.００５％〜０.０２０％である。
り，熱間割れの防止に有効である。しかし０.０３％を
越えて添加するとかえって熱間加工性を劣化させるばか
りか耐粒界腐食性を劣化するため０.０３％以下とす
る。好ましい範囲は０.００５％〜０.０２０％である。
【００３１】以上のように成分と組成が規定された本発
明鋼は非常に軟質で加工によっても加工誘起マルテンサ
イトが生成しにくいという性質がある。このオーステナ
イト系ステンレス鋼の冷延焼鈍板をラプチャデイスクに
適用する場合，薄肉溝部の加工をプレス成形で行うか或
いはエッチングによって行うことができるが，この場合
の薄肉溝部の厚さと冷延焼鈍板の０.２％耐力の関係が
ポイントとなる。以下に試験例によって，この点を明ら
かにする。
明鋼は非常に軟質で加工によっても加工誘起マルテンサ
イトが生成しにくいという性質がある。このオーステナ
イト系ステンレス鋼の冷延焼鈍板をラプチャデイスクに
適用する場合，薄肉溝部の加工をプレス成形で行うか或
いはエッチングによって行うことができるが，この場合
の薄肉溝部の厚さと冷延焼鈍板の０.２％耐力の関係が
ポイントとなる。以下に試験例によって，この点を明ら
かにする。
【００３２】〔試験例〕表１の化学成分値を有する鋼Ａ
とＢを溶製し，これらの鋼片から熱間圧延により板厚
３.８ｍｍの熱延鋼帯を得た。この熱延鋼帯に１１５０
℃，均熱１分の熱延板焼鈍・酸洗を施した後，板厚０.
８ｍｍまで冷間圧延し，１０５０℃，均熱１分の中間焼
鈍・酸洗を施したうえ，板厚０.２ｍｍまで仕上冷間圧
延を施し，１０００〜１１２５℃で均熱１分の焼鈍・酸
洗を施すことにより，結晶粒径を約２０〜８０μｍとし
た。
とＢを溶製し，これらの鋼片から熱間圧延により板厚
３.８ｍｍの熱延鋼帯を得た。この熱延鋼帯に１１５０
℃，均熱１分の熱延板焼鈍・酸洗を施した後，板厚０.
８ｍｍまで冷間圧延し，１０５０℃，均熱１分の中間焼
鈍・酸洗を施したうえ，板厚０.２ｍｍまで仕上冷間圧
延を施し，１０００〜１１２５℃で均熱１分の焼鈍・酸
洗を施すことにより，結晶粒径を約２０〜８０μｍとし
た。
【００３３】
【表１】
【００３４】得られた板厚０.２ｍｍの仕上焼鈍・酸洗
材から試験片を切出し，引張速度３ｍｍ／ｍｉｎで該素
材の引張試験を行ない，０.２％耐力（Ｎ／ｍｍ2 ）を
求めた。またこの素材を直径１５ｍｍに打ち抜いて安全
弁用の供試材とした。
材から試験片を切出し，引張速度３ｍｍ／ｍｉｎで該素
材の引張試験を行ない，０.２％耐力（Ｎ／ｍｍ2 ）を
求めた。またこの素材を直径１５ｍｍに打ち抜いて安全
弁用の供試材とした。
【００３５】円板状供試材については，中央に薄肉溝部
をプレスまたはエッチングによって形成した。先ず，鋼
ＡとＢの供試材に対してプレスにより厚み５，１０，１
５，２０，２５，３０，３５，４０および５０μｍの薄
肉溝部を形成し，それぞれに１０００〜１１２５℃で均
熱１分の焼鈍・酸洗を施した。そのさい，鋼Ａの厚み２
０μｍの薄肉溝部のものについて，プレス後に９５０℃
と１１５０℃に温度を変えて焼鈍し，薄肉溝部近傍の結
晶粒径を素材のそれとは異なる９μｍと５７μｍとし
た。
をプレスまたはエッチングによって形成した。先ず，鋼
ＡとＢの供試材に対してプレスにより厚み５，１０，１
５，２０，２５，３０，３５，４０および５０μｍの薄
肉溝部を形成し，それぞれに１０００〜１１２５℃で均
熱１分の焼鈍・酸洗を施した。そのさい，鋼Ａの厚み２
０μｍの薄肉溝部のものについて，プレス後に９５０℃
と１１５０℃に温度を変えて焼鈍し，薄肉溝部近傍の結
晶粒径を素材のそれとは異なる９μｍと５７μｍとし
た。
【００３６】また鋼Ａの結晶粒径４０μｍのものについ
て，エッチングにより厚み５，１０，１５，２０，２
５，３０，３５，４０および５０μｍの薄肉溝部を形成
した。エッチングは比重が約１.４の塩化第２鉄溶液を
使用し，薄肉溝部の板厚はエッチング時間により調節し
た。
て，エッチングにより厚み５，１０，１５，２０，２
５，３０，３５，４０および５０μｍの薄肉溝部を形成
した。エッチングは比重が約１.４の塩化第２鉄溶液を
使用し，薄肉溝部の板厚はエッチング時間により調節し
た。
【００３７】このようにして薄肉溝部を形成したラプチ
ャデイスクを，板厚０.２５ｍｍのＳＵＳ３１６Ｌから
なるパイプの一端にパイプ端面が封じられるように溶接
で接続し，該パイプの他端を加圧源に接続してラプチャ
デイスクを破裂させた。ラプチャデイスクが破裂したと
きの圧力を計測し，これを安全弁の「作動圧力」とし
た。これらの測定結果を，素材の０.２％耐力，薄肉溝
部の板厚，結晶粒径等の関係で整理したところ，図３〜
図５を得た。
ャデイスクを，板厚０.２５ｍｍのＳＵＳ３１６Ｌから
なるパイプの一端にパイプ端面が封じられるように溶接
で接続し，該パイプの他端を加圧源に接続してラプチャ
デイスクを破裂させた。ラプチャデイスクが破裂したと
きの圧力を計測し，これを安全弁の「作動圧力」とし
た。これらの測定結果を，素材の０.２％耐力，薄肉溝
部の板厚，結晶粒径等の関係で整理したところ，図３〜
図５を得た。
【００３８】図３は，鋼ＡとＢの区別なく，素材冷延焼
鈍板の０.２％耐力と作動圧力の関係を，薄肉溝部の各
板厚ごとに示したものである。図中の各記号は，表２に
示した薄肉溝部の板厚を有したものである。なお表２に
は併せて素材の結晶粒径と薄肉溝部近傍の結晶粒径も示
してある。
鈍板の０.２％耐力と作動圧力の関係を，薄肉溝部の各
板厚ごとに示したものである。図中の各記号は，表２に
示した薄肉溝部の板厚を有したものである。なお表２に
は併せて素材の結晶粒径と薄肉溝部近傍の結晶粒径も示
してある。
【００３９】
【表２】
【００４０】図３の結果から，安全弁の作動圧力は，い
ずれの薄肉溝部の板厚においても，素材の０.２％耐力
と明瞭な相関を有しており，作動圧力は０.２％耐力が
上昇するにしたがって上昇することがわかる。また，
０.２％耐力が同レベルの場合，薄肉溝部の板厚が大き
くなると作動圧力は大きくなる。この結果から，作動圧
力Ｐ（kgf/cm2 ）と０.２％耐力σ0.2(N/mm2 ）および
薄肉溝部の板厚ｔ（μｍ）の関係は次式(4) のように表
された。 Ｐ＝１０-4.18・σ0.2 1.6145・t1.212 ・・(4)
ずれの薄肉溝部の板厚においても，素材の０.２％耐力
と明瞭な相関を有しており，作動圧力は０.２％耐力が
上昇するにしたがって上昇することがわかる。また，
０.２％耐力が同レベルの場合，薄肉溝部の板厚が大き
くなると作動圧力は大きくなる。この結果から，作動圧
力Ｐ（kgf/cm2 ）と０.２％耐力σ0.2(N/mm2 ）および
薄肉溝部の板厚ｔ（μｍ）の関係は次式(4) のように表
された。 Ｐ＝１０-4.18・σ0.2 1.6145・t1.212 ・・(4)
【００４１】なお，図中の◆印とスター付き◆印は，鋼
Ａの２０μｍ薄肉溝部のものをプレス後の焼鈍により薄
肉溝部近傍の結晶粒径を素材のものより小さくしたもの
と，大きくしたものであるが，このように薄肉溝部近傍
の結晶粒径が変化しても作動圧力は大きく変化してはい
ない。したがって，安全弁の作動圧力は素材冷延焼鈍材
の０.２％耐力で評価が可能であることがわかる。
Ａの２０μｍ薄肉溝部のものをプレス後の焼鈍により薄
肉溝部近傍の結晶粒径を素材のものより小さくしたもの
と，大きくしたものであるが，このように薄肉溝部近傍
の結晶粒径が変化しても作動圧力は大きく変化してはい
ない。したがって，安全弁の作動圧力は素材冷延焼鈍材
の０.２％耐力で評価が可能であることがわかる。
【００４２】このことから，安全弁の設定圧力で作動さ
せるには，薄肉溝部の板厚に応じた該作動圧力に対応す
る０.２％耐力の冷延焼鈍材を用いればよいことにな
る。したがって，例えば密閉型電池の最低作動圧力約３
０ｋｇｆ／ｃｍ2以下で，かつ通常の使用条件のもとで
は作動しない上限作動圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ2以上の範
囲で破断する安全弁の場合には，薄肉溝部の板厚に応じ
て図３の作動圧力１０〜３０ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲の０.
２％耐力を有する素材冷延焼鈍材を用いればよいことに
なる。この関係を図４に示す。
せるには，薄肉溝部の板厚に応じた該作動圧力に対応す
る０.２％耐力の冷延焼鈍材を用いればよいことにな
る。したがって，例えば密閉型電池の最低作動圧力約３
０ｋｇｆ／ｃｍ2以下で，かつ通常の使用条件のもとで
は作動しない上限作動圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ2以上の範
囲で破断する安全弁の場合には，薄肉溝部の板厚に応じ
て図３の作動圧力１０〜３０ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲の０.
２％耐力を有する素材冷延焼鈍材を用いればよいことに
なる。この関係を図４に示す。
【００４３】図４は，作動圧力が１０ｋｇｆ／ｃｍ2以
上，３０ｋｇｆ／ｃｍ2以下となる薄肉溝部の板厚ｔ
（μｍ）と０.２％耐力の関係を示したものである。図
中の曲線Ｙと曲線Ｘは，前記の(4) 式にそれぞれＰ＝１
０とＰ＝３０を代入して得られる曲線であり，具体的的
には， 曲線Ｙ：０.２％耐力(N/mm2）＝ｅｘｐ｛ｌｎ(10/10
-4.18/t1.212)/1.6145｝ 曲線Ｘ：０.２％耐力(N/mm2）＝ｅｘｐ｛ｌｎ(30/10
-4.18/t1.212)/1.6145｝ で表される。これらの関係から，作動圧力を３０ｋｇｆ
／ｃｍ2以下にするためには，図中に示した曲線Ｘより
下側のｔ（μｍ）と０.２％耐力とし，また作動圧力を
１０ｋｇｆ／ｃｍ2以下にするためには，図中に示した
曲線Ｙより上側のｔ（μｍ）と０.２％耐力とするこ
と，すなわち，薄肉溝部の板厚ｔ（μｍ）と０.２％耐
力との関係において， ０.２％耐力(N/mm2）≧ｅｘｐ｛ｌｎ(10/10-4.18/t
1.212)/1.6145｝ ０.２％耐力(N/mm2）≦ｅｘｐ｛ｌｎ(30/10-4.18/t
1.212)/1.6145｝ を同時に満足することが必要であることがわかる。
上，３０ｋｇｆ／ｃｍ2以下となる薄肉溝部の板厚ｔ
（μｍ）と０.２％耐力の関係を示したものである。図
中の曲線Ｙと曲線Ｘは，前記の(4) 式にそれぞれＰ＝１
０とＰ＝３０を代入して得られる曲線であり，具体的的
には， 曲線Ｙ：０.２％耐力(N/mm2）＝ｅｘｐ｛ｌｎ(10/10
-4.18/t1.212)/1.6145｝ 曲線Ｘ：０.２％耐力(N/mm2）＝ｅｘｐ｛ｌｎ(30/10
-4.18/t1.212)/1.6145｝ で表される。これらの関係から，作動圧力を３０ｋｇｆ
／ｃｍ2以下にするためには，図中に示した曲線Ｘより
下側のｔ（μｍ）と０.２％耐力とし，また作動圧力を
１０ｋｇｆ／ｃｍ2以下にするためには，図中に示した
曲線Ｙより上側のｔ（μｍ）と０.２％耐力とするこ
と，すなわち，薄肉溝部の板厚ｔ（μｍ）と０.２％耐
力との関係において， ０.２％耐力(N/mm2）≧ｅｘｐ｛ｌｎ(10/10-4.18/t
1.212)/1.6145｝ ０.２％耐力(N/mm2）≦ｅｘｐ｛ｌｎ(30/10-4.18/t
1.212)/1.6145｝ を同時に満足することが必要であることがわかる。
【００４４】図５は，鋼Ａのものについて薄肉溝部形成
のためのプレス後の焼鈍温度を変えて結晶粒径を変えた
ラプチャデイスクについて，薄肉溝部の板厚ｔを１０μ
ｍと３５μｍとしたときの作動圧力の変動を結晶粒径
（Ｄ）と薄肉溝部の板厚（ｔ）の比で整理したものであ
る（黒丸印）。なお図中には，鋼Ａの結晶粒径４０μｍ
の仕上焼鈍・酸洗素材用いて，薄肉溝部の板厚が１０，
１５，２０，３５および５０μｍとなるようにエッチン
グにより薄肉溝部を形成した場合の作動圧力の変動幅を
併せて示した（白丸印）。
のためのプレス後の焼鈍温度を変えて結晶粒径を変えた
ラプチャデイスクについて，薄肉溝部の板厚ｔを１０μ
ｍと３５μｍとしたときの作動圧力の変動を結晶粒径
（Ｄ）と薄肉溝部の板厚（ｔ）の比で整理したものであ
る（黒丸印）。なお図中には，鋼Ａの結晶粒径４０μｍ
の仕上焼鈍・酸洗素材用いて，薄肉溝部の板厚が１０，
１５，２０，３５および５０μｍとなるようにエッチン
グにより薄肉溝部を形成した場合の作動圧力の変動幅を
併せて示した（白丸印）。
【００４５】図５の結果から，プレス加工により薄肉溝
部を形成した後，焼鈍・酸洗したものでは，Ｄ／ｔが小
さくなるにつれて作動圧力のバラツキは小さくなること
がわかる。これは先に述べたように，プレス加工後の焼
鈍，酸洗によりわずかに侵食された結晶粒界が薄肉溝部
先端に位置したとしても，結晶粒径が小さくなる程，亀
裂伝搬が抑制されるためであると考えられる。図５か
ら，作動圧力のバラツキすなわち作動圧力の変動幅を４
ｋｇｆ／ｃｍ2以下となるようにするためには，Ｄ／ｔ
を３以下にする必要があることがわかる。
部を形成した後，焼鈍・酸洗したものでは，Ｄ／ｔが小
さくなるにつれて作動圧力のバラツキは小さくなること
がわかる。これは先に述べたように，プレス加工後の焼
鈍，酸洗によりわずかに侵食された結晶粒界が薄肉溝部
先端に位置したとしても，結晶粒径が小さくなる程，亀
裂伝搬が抑制されるためであると考えられる。図５か
ら，作動圧力のバラツキすなわち作動圧力の変動幅を４
ｋｇｆ／ｃｍ2以下となるようにするためには，Ｄ／ｔ
を３以下にする必要があることがわかる。
【００４６】なお，図５に見られるように，薄肉溝部の
エッチング加工材では，薄肉溝部のプレス加工材に比べ
て作動圧力のバラツキは全体的に小さく，信頼性に優れ
ることがわかる。
エッチング加工材では，薄肉溝部のプレス加工材に比べ
て作動圧力のバラツキは全体的に小さく，信頼性に優れ
ることがわかる。
【００４７】以上の試験結果から，本発明に従うオース
テナイト系ステンレス鋼をラプチャデイスクとする安全
弁において，適正な作動圧力を確保するには，個々の成
分元素の限定に加え，薄肉溝部の板厚に応じて素材冷延
焼鈍材の０.２％耐力を基準として設定すればよいこと
が明らかとなり，密閉型電池の安全弁の場合には，薄肉
溝部の板厚ｔ（μｍ）との関係において， ０.２％耐力(N/mm2）≧ｅｘｐ｛ｌｎ(10/10-4.18/t
1.212)/1.6145｝ ０.２％耐力(N/mm2）≦ｅｘｐ｛ｌｎ(30/10-4.18/t
1.212)/1.6145｝ に設定すればよいことになる。
テナイト系ステンレス鋼をラプチャデイスクとする安全
弁において，適正な作動圧力を確保するには，個々の成
分元素の限定に加え，薄肉溝部の板厚に応じて素材冷延
焼鈍材の０.２％耐力を基準として設定すればよいこと
が明らかとなり，密閉型電池の安全弁の場合には，薄肉
溝部の板厚ｔ（μｍ）との関係において， ０.２％耐力(N/mm2）≧ｅｘｐ｛ｌｎ(10/10-4.18/t
1.212)/1.6145｝ ０.２％耐力(N/mm2）≦ｅｘｐ｛ｌｎ(30/10-4.18/t
1.212)/1.6145｝ に設定すればよいことになる。
【００４８】またプレス加工により薄肉溝部を形成する
場合には，作動圧力のバラツキを低減するために，薄肉
溝部の板厚（ｔ）と薄肉溝部の結晶粒径（Ｄ）との比を Ｄ／ｔ≦３ とする必要がある。エッチング加工によって薄肉溝部を
形成する場合には作動圧力のバラツキは小さくなるの
で，薄肉溝部の形成にはエッチング加工が有利であるこ
とも明らかになった。
場合には，作動圧力のバラツキを低減するために，薄肉
溝部の板厚（ｔ）と薄肉溝部の結晶粒径（Ｄ）との比を Ｄ／ｔ≦３ とする必要がある。エッチング加工によって薄肉溝部を
形成する場合には作動圧力のバラツキは小さくなるの
で，薄肉溝部の形成にはエッチング加工が有利であるこ
とも明らかになった。
【００４９】以下に本発明の実施例を挙げて，その効果
を具体的に示す。
を具体的に示す。
【００５０】
【実施例】本実施例は，内圧が３０Ｋｇｆ／ｃｍ2を超
えることがないようにこの圧力以下で破裂し且つ内圧が
１０Ｋｇｆ／ｃｍ2未満では破裂しない密閉型電池の安
全弁を本発明に従うオーステナイト系ステンレス鋼で構
成する例である。
えることがないようにこの圧力以下で破裂し且つ内圧が
１０Ｋｇｆ／ｃｍ2未満では破裂しない密閉型電池の安
全弁を本発明に従うオーステナイト系ステンレス鋼で構
成する例である。
【００５１】表３に示した化学成分値の鋼Ｃ〜Ｌを溶製
し，熱間圧延により板厚３.８ｍｍの熱延鋼帯を得た。
この熱延鋼帯に１１５０℃，均熱１分の熱延板焼鈍と酸
洗を施したあと，板厚０.８ｍｍまで冷間圧延し，１０
５０℃，均熱１分の中間焼鈍・酸洗を施したうえ，さら
に板厚０.２ｍｍまで仕上冷間圧延を施し，１０００〜
１１５０℃で均熱１分の仕上焼鈍・酸洗を施すことによ
り，結晶粒径が約１０〜４０μｍの冷延焼鈍・酸洗材を
得た。
し，熱間圧延により板厚３.８ｍｍの熱延鋼帯を得た。
この熱延鋼帯に１１５０℃，均熱１分の熱延板焼鈍と酸
洗を施したあと，板厚０.８ｍｍまで冷間圧延し，１０
５０℃，均熱１分の中間焼鈍・酸洗を施したうえ，さら
に板厚０.２ｍｍまで仕上冷間圧延を施し，１０００〜
１１５０℃で均熱１分の仕上焼鈍・酸洗を施すことによ
り，結晶粒径が約１０〜４０μｍの冷延焼鈍・酸洗材を
得た。
【００５２】なお，鋼ＣとＤは同一の化学成分値を有す
るものであるが，鋼Ｄは仕上焼鈍温度を１１００℃とし
て結晶粒径を４０μｍとし，鋼Ｃよりも０.２％耐力を
低下させたものである。また比較鋼ＭとＮはＳＵＳ３０
４であり，Ｃ〜Ｌと同様に製造した。
るものであるが，鋼Ｄは仕上焼鈍温度を１１００℃とし
て結晶粒径を４０μｍとし，鋼Ｃよりも０.２％耐力を
低下させたものである。また比較鋼ＭとＮはＳＵＳ３０
４であり，Ｃ〜Ｌと同様に製造した。
【００５３】得られた冷延焼鈍酸洗材から引張試験片を
採取して引張速度３ｍｍ／ｍｉｎで引張試験を行い，該
素材の０.２％耐力を求めた。その値を表３に併記し
た。
採取して引張速度３ｍｍ／ｍｉｎで引張試験を行い，該
素材の０.２％耐力を求めた。その値を表３に併記し
た。
【００５４】
【表３】
【００５５】各冷延焼鈍酸洗材から直径１５ｍｍの円板
を打抜き，これを安全弁用の供試材とした。これら円板
状供試材をプレスによって中央に厚み１０〜５０μｍの
薄肉溝部を形成し，９５０〜１１５０℃で焼鈍した。こ
のようにして薄肉溝部を形成したラプチャデイスクを，
板厚０.２５ｍｍのＳＵＳ３１６Ｌからなるパイプに対
し，そのパイプ端面が封じられるように溶接で接続し，
パイプの他端を加圧源に接続してラプチャデイスクを破
裂させた。ラプチャデイスクが破裂したときの圧力を計
測し，これを安全弁の作動圧力とした。その結果を表４
に示した。
を打抜き，これを安全弁用の供試材とした。これら円板
状供試材をプレスによって中央に厚み１０〜５０μｍの
薄肉溝部を形成し，９５０〜１１５０℃で焼鈍した。こ
のようにして薄肉溝部を形成したラプチャデイスクを，
板厚０.２５ｍｍのＳＵＳ３１６Ｌからなるパイプに対
し，そのパイプ端面が封じられるように溶接で接続し，
パイプの他端を加圧源に接続してラプチャデイスクを破
裂させた。ラプチャデイスクが破裂したときの圧力を計
測し，これを安全弁の作動圧力とした。その結果を表４
に示した。
【００５６】表４には，作動圧力の測定結果を，試験に
供したラプチャデイスクの鋼種，素材の結晶粒径（素材
の冷延焼鈍酸洗材の結晶粒径），薄肉溝部の板厚，薄肉
溝部の結晶粒径の各データと共に示してある。
供したラプチャデイスクの鋼種，素材の結晶粒径（素材
の冷延焼鈍酸洗材の結晶粒径），薄肉溝部の板厚，薄肉
溝部の結晶粒径の各データと共に示してある。
【００５７】
【表４】
【００５８】表４に見られるように，サンプルＮo.１〜
１２の本発明例では，作動圧力は設定値の１０〜３０ｋ
ｇｆ／ｃｍ2の範囲に全て収まっている。これらは，い
ずれも本文の式(1) および(2) 式を同時に満足するもの
である。なお，(1) 式と(2)式の０.２％耐力の範囲を表
４中に併記した。
１２の本発明例では，作動圧力は設定値の１０〜３０ｋ
ｇｆ／ｃｍ2の範囲に全て収まっている。これらは，い
ずれも本文の式(1) および(2) 式を同時に満足するもの
である。なお，(1) 式と(2)式の０.２％耐力の範囲を表
４中に併記した。
【００５９】これに対し，サンプルＮo.１３〜２２の比
較例では，作動圧力は設定値の１０〜３０ｋｇｆ／ｃｍ
2の範囲外にある。これらは，いずれも本文の式(1) ま
たは(2) 式を満足していない。したがって，サンプルＮ
o.１６，１７および１９では，作動圧力が低いため通常
の使用条件でも破壊する可能性が高く，サンプルＮo.１
３〜１５，１８および２０〜２２の作動圧力は高いので
安全性に劣ることになる。
較例では，作動圧力は設定値の１０〜３０ｋｇｆ／ｃｍ
2の範囲外にある。これらは，いずれも本文の式(1) ま
たは(2) 式を満足していない。したがって，サンプルＮ
o.１６，１７および１９では，作動圧力が低いため通常
の使用条件でも破壊する可能性が高く，サンプルＮo.１
３〜１５，１８および２０〜２２の作動圧力は高いので
安全性に劣ることになる。
【００６０】表５は，作動圧力が適正な表４のサンプル
Ｎo.１〜１２と，それらのうち薄板溝部の板厚をプレス
加工により変化させてＤ／ｔを変えたもの（サンプルＮ
o.２３〜２９）について，作動圧力とその変動幅を示し
たものである。
Ｎo.１〜１２と，それらのうち薄板溝部の板厚をプレス
加工により変化させてＤ／ｔを変えたもの（サンプルＮ
o.２３〜２９）について，作動圧力とその変動幅を示し
たものである。
【００６１】
【表５】
【００６２】表５の結果から，Ｄ／ｔが３.０以下のサ
ンプルＮo.１〜１２では作動圧力の変動幅は１.５〜２.
８ｋｇｆ／ｃｍ2と低いのに対し，Ｄ／ｔが３.０を超え
るサンプルＮo.２３〜２９のものは作動圧力は適正であ
るが，作動圧力の変動幅が４.２〜５.８ｋｇｆ／ｃｍ2
と高く，信頼性に劣ることがわかる。
ンプルＮo.１〜１２では作動圧力の変動幅は１.５〜２.
８ｋｇｆ／ｃｍ2と低いのに対し，Ｄ／ｔが３.０を超え
るサンプルＮo.２３〜２９のものは作動圧力は適正であ
るが，作動圧力の変動幅が４.２〜５.８ｋｇｆ／ｃｍ2
と高く，信頼性に劣ることがわかる。
【００６３】表６は，鋼Ｃ〜Ｌの冷延焼鈍酸洗材を用い
て，薄肉溝部の板厚が１０〜４５μｍとなるようにエッ
チングにより薄肉溝部を円板中央部に形成した例（サン
プルＮo.３０〜４８）と，鋼ＭおよびＮの冷延焼鈍酸洗
材を用いて，薄肉溝部の板厚が３０，４０，２５μｍと
なるようにエッチングにより薄肉溝部を円板中央部に形
成した例（サンプルＮo.４９〜５１）の作動圧力と，そ
の変動幅を示したものである。エッチングは比重が約
１.４の塩化第２鉄溶液を使用し，薄肉溝部の板厚はエ
ッチング時間により調節した。
て，薄肉溝部の板厚が１０〜４５μｍとなるようにエッ
チングにより薄肉溝部を円板中央部に形成した例（サン
プルＮo.３０〜４８）と，鋼ＭおよびＮの冷延焼鈍酸洗
材を用いて，薄肉溝部の板厚が３０，４０，２５μｍと
なるようにエッチングにより薄肉溝部を円板中央部に形
成した例（サンプルＮo.４９〜５１）の作動圧力と，そ
の変動幅を示したものである。エッチングは比重が約
１.４の塩化第２鉄溶液を使用し，薄肉溝部の板厚はエ
ッチング時間により調節した。
【００６４】
【表６】
【００６５】表６の結果から，本発明鋼を用いたサンプ
ルＮo.３０〜４８のものは，作動圧力が１０.９〜２９.
２ｋｇｆ／ｃｍ2と適正な作動圧力を示すとともに，そ
の作動圧力の変動幅も１.５〜３.６ｋｇｆ／ｃｍ2と小
さいのに対し，比較鋼を用いたものでは作動圧力の変動
幅は小さいものの，作動圧力は高くて安全性に劣ること
がわかる。また，表５のプレス加工による薄肉溝部形成
のものと，表６のエッチング加工による薄肉溝部形成の
ものとを比較すると，後者の方が作動圧力の変動幅は若
干小さくなっている。
ルＮo.３０〜４８のものは，作動圧力が１０.９〜２９.
２ｋｇｆ／ｃｍ2と適正な作動圧力を示すとともに，そ
の作動圧力の変動幅も１.５〜３.６ｋｇｆ／ｃｍ2と小
さいのに対し，比較鋼を用いたものでは作動圧力の変動
幅は小さいものの，作動圧力は高くて安全性に劣ること
がわかる。また，表５のプレス加工による薄肉溝部形成
のものと，表６のエッチング加工による薄肉溝部形成の
ものとを比較すると，後者の方が作動圧力の変動幅は若
干小さくなっている。
【００６６】
【発明の効果】以上のように，本発明によれば，適正な
作動圧力が得られ且つその作動圧力精度に優れた安全弁
用オーステナイト系ステンレス鋼板およびそれを用いた
安全弁が得られる。
作動圧力が得られ且つその作動圧力精度に優れた安全弁
用オーステナイト系ステンレス鋼板およびそれを用いた
安全弁が得られる。
【図１】密閉型電池に内装される金属製ラプチャデイス
ク（安全弁）の例を示す平面図である。
ク（安全弁）の例を示す平面図である。
【図２】図１の安全弁の断面図である。
【図３】素材の０.２％耐力と安全弁の作動圧力の関係
を薄肉溝部の厚みに応じて示した図である。
を薄肉溝部の厚みに応じて示した図である。
【図４】適正作動圧力を得るための薄肉溝部の板厚と
０.２％耐力の関係を示す図である。
０.２％耐力の関係を示す図である。
【図５】薄肉溝部の板圧と薄肉溝部の結晶粒度の比が作
動圧力の変動に及ぼす関係を示す図である。
動圧力の変動に及ぼす関係を示す図である。
１ 金属板（ラプチャデイスク）
２ 薄肉溝部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山下 正隆
神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式
会社エイ・ティーバッテリー内
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C22C 38/00 - 38/60
Claims (13)
- 【請求項１】 所定の圧力が付加されたときに破断する
薄肉溝部を有するラプチャデイスクで構成される安全弁
の材料であって，質量％で， Ｃ：０.０４％以下， Ｓｉ：１.０％以下， Ｍｎ：５.０％以下， Ｎｉ：９.０％越え１５.０％以下， Ｃｒ：１３.０％以上２０.０％以下， Ｍｏ：３.０％以下， Ｃｕ：３.０％未満， Ｎ：０.０４％以下， 残部；Ｆｅおよび不可避的に混入する不純物元素，から
なる冷延・焼鈍・酸洗された安全弁用オーステナイト系
ステンレス鋼板。 - 【請求項２】 所定の圧力が付加されたときに破断する
薄肉溝部を有するラプチャデイスクで構成される安全弁
の材料であって，質量％で， Ｃ：０.０４％以下， Ｓｉ：１.０％以下， Ｍｎ：５.０％以下， Ｎｉ：９.０％越え１５.０％以下， Ｃｒ：１３.０％以上２０.０％以下， Ｍｏ：３.０％以下， Ｃｕ：３.０％未満， Ｎ：０.０４％以下，Ｔｉ：０.５％以下およびＮｂ：０.５％以下の１種また
は２種， 残部；Ｆｅおよび不可避的に混入する不純物元素，から
なる冷延・焼鈍・酸洗された安全弁用オーステナイト系
ステンレス鋼板。 - 【請求項３】 所定の圧力が付加されたときに破断する
薄肉溝部を有するラプチャデイスクで構成される安全弁
の材料であって，質量％で， Ｃ：０.０４％以下， Ｓｉ：１.０％以下， Ｍｎ：５.０％以下， Ｎｉ：９.０％越え１５.０％以下， Ｃｒ：１３.０％以上２０.０％以下， Ｍｏ：３.０％以下， Ｃｕ：３.０％未満， Ｎ：０.０４％以下， Ｂ：０.０３％以下， 残部；Ｆｅおよび不可避的に混入する不純物元素， からなる冷延・焼鈍・酸洗された安全弁用オーステナイ
ト系ステンレス鋼板。 - 【請求項４】 所定の圧力が付加されたときに破断する
薄肉溝部を有するラプチャデイスクで構成される安全弁
の材料であって，質量％で， Ｃ：０.０４％以下， Ｓｉ：１.０％以下， Ｍｎ：５.０％以下， Ｎｉ：９.０％越え１５.０％以下， Ｃｒ：１３.０％以上２０.０％以下， Ｍｏ：３.０％以下， Ｃｕ：３.０％未満， Ｎ：０.０４％以下，Ｔｉ：０.５％以下およびＮｂ：０.５％以下の１種また
は２種， Ｂ：０.０３％以下， 残部；Ｆｅおよび不可避的に混入する不純物元素，から
なる冷延・焼鈍・酸洗された安全弁用オーステナイト系
ステンレス鋼板。 - 【請求項５】 前記安全弁は密閉型電池に内装され，そ
のラプチャデイスクの破断する作動圧力は１０kgf/cm2
以上３０kgf/cm2 以下に設定されたものである請求項１
〜４に記載の安全弁用オーステナイト系ステンレス鋼
板。 - 【請求項６】 前記安全弁のラプチャデイスクは薄肉溝
部の板厚ｔ（μｍ）と該鋼板素材の０.２％耐力との間
に，下記(1) および(2) 式の関係，すなわち ０.２％耐力(N/mm2)≧ｅｘｐ｛ｌｎ(10/10-4.18/
t1.212)/1.6145｝・・(1) ０.２％耐力(N/mm2)≦ｅｘｐ｛ｌｎ(30/10-4.18/
t1.212)/1.6145｝・・(2) が同時に充足されているものである請求項５に記載の安
全弁用オーステナイト系ステンレス鋼板。 - 【請求項７】 前記安全弁のラプチャデイスクは薄肉溝
部の板厚ｔ（μｍ）とこの薄肉溝部の結晶粒径Ｄ（μ
ｍ）との間に，下式(3) の関係，すなわち Ｄ／ｔ≦３ ・・(3) が充足されているものである請求項５または６に記載の
安全弁用オーステナイト系ステンレス鋼板。 - 【請求項８】 質量％で， Ｃ：０.０４％以下， Ｓｉ：１.０％以下， Ｍｎ：５.０％以下， Ｎｉ：９.０％越え１５.０％以下， Ｃｒ：１３.０％以上２０.０％以下， Ｍｏ：３.０％以下， Ｃｕ：３.０％未満， Ｎ：０.０４％以下， を 含有し，残部がＦｅおよび不可避的に混入する不純物
元素からなる冷延焼鈍酸洗されたオーステナイト系ステ
ンレス鋼板を素材とする，板厚ｔ（μｍ）の薄肉溝部が
形成されたラプチャデイスクで構成され，該素材鋼板の
０.２％耐力（Ｎ／ｍｍ2）の値と該薄肉溝部の板厚ｔ
（μｍ）との間で，下式(1) および(2) の関係が成立し
ている密閉型電池の安全弁。 ０.２％耐力(N/mm2)≧ｅｘｐ｛ｌｎ(10/10-4.18/
t1.212)/1.6145｝・・(1) ０.２％耐力(N/mm2)≦ｅｘｐ｛ｌｎ(30/10-4.18/
t1.212)/1.6145｝・・(2) - 【請求項９】 質量％で， Ｃ：０.０４％以下， Ｓｉ：１.０％以下， Ｍｎ：５.０％以下， Ｎｉ：９.０％越え１５.０％以下， Ｃｒ：１３.０％以上２０.０％以下， Ｍｏ：３.０％以下， Ｃｕ：３.０％未満， Ｎ：０.０４％以下，Ｔｉ：０.５％以下およびＮｂ：０.５％以下の１種また
は２種， を 含有し，残部がＦｅおよび不可避的に混入する不純物
元素からなる冷延焼鈍酸洗されたオーステナイト系ステ
ンレス鋼板を素材とする，板厚ｔ（μｍ）の薄肉溝部が
形成されたラプチャデイスクで構成され，該素材鋼板の
０.２％耐力（Ｎ／ｍｍ2）の値と該薄肉溝部の板厚ｔ
（μｍ）との間で，下式(1) および(2) の関係が成立し
ている密閉型電池の安全弁。 ０.２％耐力(N/mm2)≧ｅｘｐ｛ｌｎ(10/10-4.18/
t1.212)/1.6145｝・・(1) ０.２％耐力(N/mm2)≦ｅｘｐ｛ｌｎ(30/10-4.18/
t1.212)/1.6145｝・・(2) - 【請求項１０】 質量％で， Ｃ：０.０４％以下， Ｓｉ：１.０％以下， Ｍｎ：５.０％以下， Ｎｉ：９.０％越え１５.０％以下， Ｃｒ：１３.０％以上２０.０％以下， Ｍｏ：３.０％以下， Ｃｕ：３.０％未満， Ｎ：０.０４％以下， Ｂ：０.０３％以下， を含有し，残部がＦｅおよび不可避的に混入する不純物
元素からなる冷延焼鈍酸洗されたオーステナイト系ステ
ンレス鋼板を素材とする，板厚ｔ（μｍ）の薄肉溝部が
形成されたラプチャデイスクで構成され，該素材鋼板の
０.２％耐力（Ｎ／ｍｍ2）の値と該薄肉溝部の板厚ｔ
（μｍ）との間で，下式(1) および(2) の関係が成立し
ている密閉型電池の安全弁。 ０.２％耐力(N/mm2)≧ｅｘｐ｛ｌｎ(10/10-4.18/
t1.212)/1.6145｝・・(1) ０.２％耐力(N/mm2)≦ｅｘｐ｛ｌｎ(30/10-4.18/
t1.212)/1.6145｝・・(2) - 【請求項１１】 質量％で， Ｃ：０.０４％以下， Ｓｉ：１.０％以下， Ｍｎ：５.０％以下， Ｎｉ：９.０％越え１５.０％以下， Ｃｒ：１３.０％以上２０.０％以下， Ｍｏ：３.０％以下， Ｃｕ：３.０％未満， Ｎ：０.０４％以下，Ｔｉ：０.５％以下およびＮｂ：０.５％以下の１種また
は２種， Ｂ：０.０３％以下， を含有し，残部がＦｅおよび不可避的に混入する不純物
元素からなる冷延焼鈍酸洗されたオーステナイト系ステ
ンレス鋼板を素材とする，板厚ｔ（μｍ）の薄肉溝部が
形成されたラプチャデイスクで構成され，該素材鋼板の
０.２％耐力（Ｎ／ｍｍ2）の値と該薄肉溝部の板厚ｔ
（μｍ）との間で，下式(1) および(2) の関係が成立し
ている密閉型電池の安全弁。 ０.２％耐力(N/mm2)≧ｅｘｐ｛ｌｎ(10/10-4.18/
t1.212)/1.6145｝・・(1) ０.２％耐力(N/mm2)≦ｅｘｐ｛ｌｎ(30/10-4.18/
t1.212)/1.6145｝・・(2) - 【請求項１２】 板厚ｔ（μｍ）の薄肉溝部はプレス加
工・焼鈍・酸洗によって形成され，該薄肉溝部の板厚ｔ
（μｍ）とこの薄肉溝部の結晶粒径Ｄ（μｍ）との間
に， Ｄ／ｔ≦３ ・・(3) の関係が成立している請求項８〜１１に記載の密閉型電
池の安全弁。 - 【請求項１３】 板厚ｔ（μｍ）の薄肉溝部はエッチン
グにより形成されたものである請求項８〜１１に記載の
密閉型電池の安全弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33030794A JP3454594B2 (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | 安全弁用オーステナイト系ステンレス鋼板およびこれを用いた密閉型電池の安全弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33030794A JP3454594B2 (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | 安全弁用オーステナイト系ステンレス鋼板およびこれを用いた密閉型電池の安全弁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08158016A JPH08158016A (ja) | 1996-06-18 |
| JP3454594B2 true JP3454594B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=18231179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33030794A Expired - Fee Related JP3454594B2 (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | 安全弁用オーステナイト系ステンレス鋼板およびこれを用いた密閉型電池の安全弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3454594B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR100978092B1 (ko) * | 2008-05-30 | 2010-08-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 캡 조립체 및 이를 구비하는 이차 전지 |
| KR101775545B1 (ko) | 2013-10-08 | 2017-09-06 | 삼성에스디아이 주식회사 | 단락 돌기를 갖는 이차 전지 |
-
1994
- 1994-12-07 JP JP33030794A patent/JP3454594B2/ja not_active Expired - Fee Related
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