JP5527369B2 - 電池ケース用アルミニウム合金板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
Si:0.10〜0.60質量%,
Fe:0.05〜0.60質量%,
Cu:0.70超〜1.0質量%未満,
Mn:0.10〜1.80質量%,
Mg:0.85〜1.50質量%,
Zr:0.10超〜0.20質量%未満,
Ti:0.03〜0.25質量%であって、
残部Alおよび不可避的不純物からなり、ケース成形前に冷延まま材であることを特徴とする電池ケース用アルミニウム合金板である。
ことを特徴とする電池ケース用アルミニウム合金板の製造方法である。
Cuは、固溶強化によりアルミニウム合金板の強度を高め、特に本発明のMgの存在のもとでアルミニウム合金板の製造過程でAl2CuMgの中間相を発現させてさらに強度を高め、耐圧強度を向上させるために添加する。Cuの含有量が0.70質量%以下であると本発明のMgの存在のもとでもAl2CuMgの中間相を発現し難く強度向上の効果が低い。また、Cuの含有量が1.0質量%以上では高速のレーザ溶接で溶接部に割れが生じやすくなる。好ましいCuの下限値は0.72質量%であり、好ましいCuの上限値は0.98質量%である。
Mgは、固溶強化によりアルミニウム合金板の強度を高め、特に本発明のCuの存在のもとでアルミニウム合金板の製造過程Al2CuMgの中間相を発現させてさらに強度を高め、耐圧強度向上させるために添加する。Mgの含有量が0.70質量%以下であると本発明のCuの存在のもとでもAl2CuMgの中間相を発現し難く強度向上の効果が低い。また、Mgの含有量が1.5質量%を超えると高速のレーザ溶接で溶接部に割れが生じやすくなる。好ましいMgの下限値は0.75質量%であり、好ましいMgの上限値は1.25質量%である。
(4)Fe:0.05〜0.60質量%
(5)Mn:0.0〜1.80質量%
これらの元素は、アルミニウム合金板に強度を付与すると共に、Al−Fe系、Al−Mn系、Al−(Fe,Mn)−Si系等の金属間化合物を微細に分散形成して再結晶粒組織の微細化並びに、DI(絞りおよびしごき)成形性を付与するために添加する。これらの元素の含有量が上記各下限値未満ではその効果が少なく耐膨れ性にも劣り、また、上記各上限値を超えると粗大化合物を形成しDI成形性を低下させ、溶接性も劣ることになる。
(7)Ti:0.03〜0.25質量%
(8)必要に応じてB:0.02質量%以下
これらの元素は、共存させることによって多種類の凝固核となる金属間化合物を生成させ、急冷凝固を伴う溶接ビード部の割れ発生を防ぎパルスレーザ溶接の高速度化を可能とするために添加する。これらの元素の含有量が上記各下限値未満ではその効果が少なく割れ発生の虞があり、また、上記各上限値を超えると粗大化合物が生じて成形性が低下する。好ましくはZr:0.13〜0.19質量%である。Zr,Tiの添加は母合金による添加方法でよい。
前記組成に加えてさらにCrを0.35質量%以下含有させると、再結晶粒を微細化して容器の肌が美麗に仕上がる。なお、Crは返材等から不可避的に混入し、通常の溶製では0.01質量%以下含有しているので、Crの添加効果を顕在化させるには0.01質量%を超えて含有させる必要がある。好ましくはCr0.1質量%以上、さらに好ましくはCr0.15質量%以上である。上限値である0.35質量%を超えると粗大金属間化合物が生じて成形性が低下する。
その他の不可避的不純物は原料地金、返材等から不可避的に混入する管理外のもので、それらの含有量は、たとえば、Zn:0.25質量%以下、GaおよびV:0.05質量%以下、その他各0.05質量%以下であって、この範囲で管理外元素を含有しても本発明の効果を妨げるものではない。
ケースと蓋を下記条件でレーザ溶接して密閉し、供試材とした。この供試材を内圧2kgf/cm2の下、100℃×1時間保持し、室温まで冷却した後に胴部の膨れ量をノギスで測定した。膨れ量の大きいほど膨れやすいことを示す。
なお、胴部中央とは長側面における対角線の交点を指す。
<レーザ溶接>
溶接速度:30mm/sec
1パルス時間:0.3ms.
出力:2.5ジュール/スポット
焦点はずし距離:溶接幅が1mmになるように調節
周波数:100Hz
Claims (8)
- Si:0.10〜0.60質量%,
Fe:0.05〜0.60質量%,
Cu:0.70超〜1.0質量%未満,
Mn:0.10〜1.80質量%,
Mg:0.85〜1.50質量%,
Zr:0.10超〜0.20質量%未満,
Ti:0.03〜0.25質量%であって、
残部Alおよび不可避的不純物からなり、ケース成形前に冷延まま材であることを特徴とする電池ケース用アルミニウム合金板。 - さらにB:0.02質量%以下含有することを特徴とする請求項1に記載の電池ケース用アルミニウム合金板。
- さらにCr:0.35質量%以下含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池ケース用アルミニウム合金板。
- 請求項1に記載の電池ケース用アルミニウム合金板を製造する電池ケース用アルミニウム合金板の製造方法であって、
請求項1に記載の組成を有するアルミニウム合金溶湯を半連続鋳造法で鋳造して鋳塊を製造し、
該鋳塊に500〜600℃で1時間以上保持する均質化処理を施した後、
430〜560℃の温度で熱間圧延を開始して熱延板とし、
圧延率50%以上で冷間圧延を施した後、
中間焼鈍を施し、
さらに圧延率10〜60%の最終冷間圧延を施す、
ことを特徴とする電池ケース用アルミニウム合金板の製造方法。 - 請求項2に記載の電池ケース用アルミニウム合金板を製造する電池ケース用アルミニウム合金板の製造方法であって、
請求項2に記載の組成を有するアルミニウム合金溶湯を半連続鋳造法で鋳造して鋳塊を製造し、
該鋳塊に500〜600℃で1時間以上保持する均質化処理を施した後、
430〜560℃の温度で熱間圧延を開始して熱延板とし、
圧延率50%以上で冷間圧延を施した後、
中間焼鈍を施し、
さらに圧延率10〜60%の最終冷間圧延を施す、
ことを特徴とする電池ケース用アルミニウム合金板の製造方法。 - 請求項3に記載の電池ケース用アルミニウム合金板を製造する電池ケース用アルミニウム合金板の製造方法であって、
請求項3に記載の組成を有するアルミニウム合金溶湯を半連続鋳造法で鋳造して鋳塊を製造し、
該鋳塊に500〜600℃で1時間以上保持する均質化処理を施した後、
430〜560℃の温度で熱間圧延を開始して熱延板とし、
圧延率50%以上で冷間圧延を施した後、
中間焼鈍を施し、
さらに圧延率10〜60%の最終冷間圧延を施す、
ことを特徴とする電池ケース用アルミニウム合金板の製造方法。 - 前記中間焼鈍は、300〜400℃で1時間以上保持するバッチ焼鈍であることを特徴とする請求項4ないし6のいずれか1項に記載の電池ケース用アルミニウム合金の製造方法。
- 前記中間焼鈍は、10℃/秒以上の昇温速度で加熱し、450〜550℃で10分以上保持し、10℃/秒以上の降温速度で冷却する連続焼鈍であることを特徴とする請求項4ないし6のいずれか1項に記載の電池ケース用アルミニウム合金の製造方法。
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