JP5725345B2 - Aluminum alloy sheet for battery cases with excellent formability and weldability - Google Patents

Aluminum alloy sheet for battery cases with excellent formability and weldability Download PDF

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Description

本発明は、リチウムイオン電池などの二次電池用容器に用いられる、成形性、レーザー溶接性に優れた高強度のアルミニウム合金板に関するものである。   The present invention relates to a high-strength aluminum alloy plate excellent in formability and laser weldability, which is used for a secondary battery container such as a lithium ion battery.

Al−Mn系の3000系合金は、強度、成形性及びレーザー溶接性が比較的優れているため、リチウムイオン電池などの二次電池用容器を製造する際の素材として使用されるようになっている。所望形状に成形後にレーザー溶接によって封止密封して二次電池用容器と使用とするものである。前記3000系合金とともに既存の3000系合金をベースとして、さらに強度及び成形性を高めた二次電池容器用アルミニウム合金板に関する開発もなされてきた。   Al-Mn-based 3000 series alloys are relatively excellent in strength, formability and laser weldability, and have come to be used as raw materials when manufacturing secondary battery containers such as lithium ion batteries. Yes. After forming into a desired shape, it is hermetically sealed by laser welding and used with a secondary battery container. Development has been made on an aluminum alloy plate for a secondary battery container, which is based on an existing 3000 series alloy as well as the 3000 series alloy and has further improved strength and formability.

例えば特許文献1では、アルミニウム合金板の組成として、Si:0.10〜0.60質量%、Fe:0.20〜0.60質量%、Cu:0.10〜0.70質量%、Mn:0.60〜1.50質量%、Mg:0.20〜1.20質量%、Zr:0.12を超え0.20質量%未満、Ti:0.05〜0.25質量%、B:0.0010〜0.02質量%を含有し、残部Alと不可避的不純物とからなり、円筒容器深絞り成形法で圧延方向に対する45°耳率が4〜7%であることを特徴とする矩形断面電池容器用アルミニウム合金板が記載されている。   For example, in Patent Document 1, as the composition of the aluminum alloy plate, Si: 0.10 to 0.60 mass%, Fe: 0.20 to 0.60 mass%, Cu: 0.10 to 0.70 mass%, Mn : 0.60 to 1.50 mass%, Mg: 0.20 to 1.20 mass%, Zr: more than 0.12 and less than 0.20 mass%, Ti: 0.05 to 0.25 mass%, B : 0.0010 to 0.02% by mass, comprising the balance Al and inevitable impurities, and having a 45 ° ear ratio in the rolling direction of 4 to 7% in the cylindrical container deep drawing method. An aluminum alloy plate for rectangular cross-section battery containers is described.

一方、最近では、電池ケースとして十分な強度と絞り‐しごき加工性、クリープ特性を有し、レーザー溶接性に優れ、充放電サイクル時のケース厚さ増加を抑制できる角型リチウムイオン電池ケース用アルミニウム合金板も開発されている。特許文献2では、Mn:0.8質量%以上、1.8質量%以下、Mg:0.6質量%を超え1.2質量%以下、Cu:0.5質量%を超え1.5質量%以下を含有し、不純物としてのFeを0.5質量%以下、Siを0.3質量%以下に規制し、残部Alおよび不可避的不純物からなる組成を有し、{001}<100>方位の方位密度Cと{123}<634>方位の方位密度Sとの比(C/S)が0.65以上1.5以下であり、さらに最終冷間圧延後の引張強さが250MPa以上330MPa以下、伸びが1%以上である角型電池容器用アルミニウム合金板が記載されている。   On the other hand, recently, aluminum for prismatic lithium-ion battery cases has sufficient strength as a battery case, draw-ironing workability, creep characteristics, excellent laser weldability, and can suppress increase in case thickness during charge / discharge cycles. Alloy plates have also been developed. In Patent Document 2, Mn: 0.8% by mass or more, 1.8% by mass or less, Mg: more than 0.6% by mass and 1.2% by mass or less, Cu: more than 0.5% by mass, and 1.5% by mass % And below, Fe as an impurity is regulated to 0.5 mass% or less, Si is regulated to 0.3 mass% or less, and the composition consists of the balance Al and inevitable impurities, and the {001} <100> orientation The ratio (C / S) of the orientation density C of {123} <634> orientation is 0.65 or more and 1.5 or less, and the tensile strength after the final cold rolling is 250 MPa or more and 330 MPa. Hereinafter, an aluminum alloy plate for a rectangular battery container having an elongation of 1% or more is described.

しかしながら、3000系合金をベースとしてその組成を改良したアルミニウム合金板では、溶接溶け込み深さが不足することもあり、場合によっては異常ビードが発生し、レーザー溶接性に問題があることが知られている。
そこで、1000系をベースとしたレーザー溶接性に優れる二次電池容器用アルミニウム合金板も開発されている。特許文献3では、A1000系アルミニウム材をパルスレーザー溶接により、異常部の発生が防止され、均一に良好な溶接部を形成することができるパルスレーザー溶接用アルミニウム合金材及び電池ケースが記載されている。これによると、従来、鋳造過程における結晶粒の粗大化を抑制するために添加されていたTiが溶接部に悪影響を与えており、パルスレーザー溶接によりA1000系アルミニウムを溶接した時の異常部の形成を防止するためには、純アルミニウム中に含まれるTiを0.01質量%未満に規制すればよいとのことである。
However, it is known that an aluminum alloy plate based on a 3000 series alloy and improved in its composition may have insufficient weld penetration depth, which may cause abnormal beading and a problem in laser weldability. Yes.
Therefore, an aluminum alloy plate for a secondary battery container that is excellent in laser weldability based on 1000 series has also been developed. Patent Document 3 describes an aluminum alloy material for pulse laser welding and a battery case capable of preventing the occurrence of abnormal parts by pulse laser welding of an A1000 series aluminum material and forming a uniform good weld part. . According to this, Ti, which has been added to suppress the coarsening of crystal grains in the casting process, has an adverse effect on the welded portion, and an abnormal portion is formed when A1000 series aluminum is welded by pulse laser welding. In order to prevent this, Ti contained in pure aluminum should be regulated to less than 0.01% by mass.

特許第4001007号公報Japanese Patent No. 4001007 特開2010−126804号公報JP 2010-126804 A 特開2009−127075号公報JP 2009-127075

確かに、1000系では溶接性が安定し(異常ビード数が少ない)、成形性に優れるものの強度が低いという問題がある。したがって、リチウムイオン電池の大型化が進む中で、高強度特性も要求されることが予想され、1000系のアルミニウム材をそのまま適用することには問題がある。
前述のように、3000系の合金板では強度や深い溶け込み深さが得られるものの、1000系の合金板にくらべ成形性が劣り、異常ビード数が多い傾向がある。また、1000系の合金板では、成形性に優れ、異常ビード数は低下するが、強度不足が懸念される。
本発明は、このような課題を解決するために案出されたものであり、大型リチウムイオン電池容器に適用可能な高強度を有しており、しかも成形性にも優れ、さらにレーザー溶接性にも優れたAl-Fe系アルミニウム合金板を提供することを目的とするものである。
Certainly, the 1000 series has problems that the weldability is stable (the number of abnormal beads is small) and the formability is excellent, but the strength is low. Therefore, as the size of the lithium ion battery is increased, it is expected that high strength characteristics are required, and there is a problem in applying the 1000 series aluminum material as it is.
As described above, although a 3000 series alloy plate can provide strength and deep penetration depth, it has a tendency to have inferior formability and a large number of abnormal beads compared to a 1000 series alloy plate. In addition, a 1000 series alloy plate is excellent in formability and the number of abnormal beads decreases, but there is a concern that the strength is insufficient.
The present invention has been devised to solve such problems, has high strength applicable to large-sized lithium ion battery containers, is excellent in moldability, and further has laser weldability. Is intended to provide an excellent Al—Fe-based aluminum alloy sheet.

本発明の成形性、溶接性に優れた電池ケース用アルミニウム合金板は、その目的を達成するために、Fe:0.3〜1.5質量%、Mn:0.3〜1.0質量%、Cu:0.2〜1.0質量%、Mg:0.2〜1.0質量%、Ti:0.002〜0.20質量%、Zr:0.05〜0.20%質量%を含有し、Mn/Feの質量比が0.2〜1.0であり、残部Alおよび不純物からなり、不純物としてのSiが0.20質量%未満である成分組成と、円相当径5μm以上の第2相粒子数が500個/mm未満である金属組織を有し、2%以上の伸びの値、且つ160MPa以上の引張り強度を呈する冷延まま材であることを特徴とする。
また、Fe:0.3〜1.5質量%、Mn:0.3〜1.0質量%、Cu:0.2〜1.0質量%、Mg:0.2〜1.0質量%、Ti:0.002〜0.20質量%、Zr:0.05〜0.20質量%を含有し、Mn/Feの質量比が0.2〜1.0であり、残部Alおよび不純物からなり、不純物としてのSiが0.20質量%未満である成分組成と、円相当径5μm以上の第2相粒子数が500個/mm未満である金属組織を有し、20%以上の伸びの値、且つ130MPa以上の引張り強度を呈する冷延焼鈍材であることを特徴とするものであってもよい。
In order to achieve the object, the aluminum alloy plate for battery case excellent in formability and weldability of the present invention is Fe: 0.3-1.5 mass%, Mn: 0.3-1.0 mass%. Cu: 0.2 to 1.0% by mass, Mg: 0.2 to 1.0% by mass, Ti: 0.002 to 0.20% by mass, Zr: 0.05 to 0.20% by mass And a component composition in which the mass ratio of Mn / Fe is 0.2 to 1.0, the balance is Al and impurities, and Si as an impurity is less than 0.20 % by mass, and an equivalent circle diameter of 5 μm or more. It is characterized by being a cold-rolled material having a metal structure in which the number of second phase particles is less than 500 particles / mm 2 and exhibiting an elongation value of 2% or more and a tensile strength of 160 MPa or more.
Fe: 0.3-1.5% by mass, Mn: 0.3-1.0% by mass, Cu: 0.2-1.0% by mass, Mg: 0.2-1.0% by mass, Ti: 0.002 to 0.20% by mass, Zr: 0.05 to 0.20% by mass, the mass ratio of Mn / Fe is 0.2 to 1.0, and the balance is Al and impurities. And a component composition in which Si as an impurity is less than 0.20 mass% and a metal structure in which the number of second phase particles having an equivalent circle diameter of 5 μm or more is less than 500 particles / mm 2 , and an elongation of 20% or more. It may be characterized by being a cold-rolled annealing material exhibiting a value and a tensile strength of 130 MPa or more.

本発明のアルミニウム合金板は、高い強度を有するとともに成形性にも優れ、しかも優れたレーザー溶接性を備えているので、密閉性能に優れるとともに膨れの抑制が可能な二次電池用容器を低コストで製造することができる。
特に冷延まま材の場合には2%以上の伸びの値、且つ160MPa以上の引張り強度を有し、冷延焼鈍材とした場合、130MPa以上の引張り強度ばかりでなく伸びの値が20%以上となって優れた成形性を発現する。
Since the aluminum alloy plate of the present invention has high strength, excellent formability, and excellent laser weldability, it is possible to reduce the cost of a secondary battery container that has excellent sealing performance and can suppress swelling. Can be manufactured.
In particular, in the case of a cold-rolled material, it has an elongation value of 2% or more and a tensile strength of 160 MPa or more. When a cold-rolled annealing material is used, not only the tensile strength of 130 MPa or more but also the elongation value is 20% or more. And exhibits excellent moldability.

異常ビード数の測定/評価方法を説明する概念図Conceptual diagram explaining how to measure / evaluate abnormal bead count 溶け込み深さの測定/評価方法を説明する概念図Conceptual diagram explaining the measurement / evaluation method of penetration depth

二次電池は、容器に電極体を入れた後に、溶接等により蓋を付けて密封することによって製造されている。このような二次電池を携帯電話などに使用すると、充電する際、容器内部の温度が上昇して、容器内部の圧力が増加することがある。このため、容器を形作っている材料の強度が低いと製造された容器に大きな膨れが生じるという問題がある。したがって、用いる材料として高い強度を有するものが求められる。
また、容器を形作る方法としてプレス法が用いられるのが一般的であるから、用いる材料自身に優れたプレス成形性を有することが要求される。
Secondary batteries are manufactured by putting an electrode body in a container and then sealing it with a lid by welding or the like. When such a secondary battery is used for a mobile phone or the like, when charging, the temperature inside the container may rise and the pressure inside the container may increase. For this reason, if the strength of the material forming the container is low, there is a problem that the produced container is greatly swollen. Therefore, a material having high strength is required as a material to be used.
Further, since a press method is generally used as a method for forming a container, the material itself is required to have excellent press formability.

しかも、蓋を付けて密封する方法として溶接法が用いられるので、溶接性に優れることも要求される。そして、二次電池用容器等を製造の際の溶接法としてレーザー溶接法が用いられる場合が多い。
ところで、レーザー溶接性に関しては、(1)溶接ビード幅の安定性,溶け込み深さの安定性や(2)溶接ビード幅に対してより深い溶け込み深さを得ること、が課題として挙げられる。
一般的には、溶接ビード幅が広くなると溶け込み深さも深くなる傾向がある。このため局所的に異常ビード部では溶接ビード幅が広く、溶け込み深さが深くなり、ひどい場合には溶融部の突き抜けなどが生じてしまい電池の性能や信頼性の低下を招くことになる。
In addition, since a welding method is used as a method of sealing with a lid, it is also required to have excellent weldability. In many cases, a laser welding method is used as a welding method for manufacturing a secondary battery container or the like.
By the way, regarding laser weldability, (1) stability of the weld bead width and stability of the penetration depth and (2) obtaining a deeper penetration depth with respect to the weld bead width can be cited as problems.
In general, as the weld bead width increases, the penetration depth tends to increase. For this reason, the weld bead width is locally wide at the abnormal bead portion and the penetration depth is deep, and if it is severe, penetration of the melted portion or the like occurs, leading to deterioration in battery performance and reliability.

また一方、溶け込み深さを調査するためには多くの断面を観察する必要があり労力を有する。ただ、前述の通り同一合金内では溶接ビード幅と溶け込み深さには相関があることから、溶接ビード幅を測定し異常(粗大)ビードを検出することで、問題となる異常な溶け込み深さのビードの比率を簡易的に調査することができる。
本発明者等は、高強度でプレス成形性に優れるとともに、溶接部に発生した異常ビード数や溶接部における溶け込み深さの調査を通じてレーザー溶接性にも優れたアルミニウム合金板を得るべく鋭意検討を重ね、本発明に到達した。
以下にその内容を説明する。
On the other hand, in order to investigate the penetration depth, it is necessary to observe many cross sections, which is labor intensive. However, as described above, there is a correlation between the weld bead width and the penetration depth within the same alloy, so by measuring the weld bead width and detecting an abnormal (coarse) bead, the abnormal penetration depth in question is detected. The bead ratio can be easily investigated.
The present inventors have intensively studied to obtain an aluminum alloy plate having high strength and excellent press formability, as well as excellent laser weldability through investigation of the number of abnormal beads generated in the weld and the penetration depth in the weld. Again, the present invention has been reached.
The contents will be described below.

まず、本発明の二次電池容器用アルミニウム合金板に含まれる各元素の作用、適切な含有量等について説明する。
Fe:0.3〜1.5質量%
Feは、アルミニウム合金板の強度を増加させ、レーザー溶接における溶け込み深さを確保するため、必須の元素である。Fe含有量が0.3質量%未満であると、アルミニウム合金板の強度が低下するとともに、レーザー溶接時における溶け込み深さが減少するため、好ましくない。Feの含有量が1.5質量%を超えると、鋳塊鋳造時にAl−(Fe・Mn)−Si系、AlFe等の粗大な金属間化合物が晶出して、最終板における成形性が低下するとともに、これら金属間化合物はレーザー溶接時にAlマトリックスに比べ蒸発しやすく、異常ビード数が増加して溶接性が低下するため、好ましくない。
従って、Fe含有量は、0.3〜1.5質量%の範囲とする。より好ましいFe含有量は、0.5〜1.5質量%の範囲である。さらに好ましいFe含有量は、0.7〜1.5質量%の範囲である。
First, the effect | action of each element contained in the aluminum alloy plate for secondary battery containers of this invention, appropriate content, etc. are demonstrated.
Fe: 0.3-1.5 mass%
Fe is an essential element for increasing the strength of the aluminum alloy plate and ensuring the penetration depth in laser welding. If the Fe content is less than 0.3% by mass, the strength of the aluminum alloy plate is lowered, and the penetration depth during laser welding is reduced, which is not preferable. When the Fe content exceeds 1.5% by mass, coarse intermetallic compounds such as Al— (Fe · Mn) —Si and Al 6 Fe crystallize during ingot casting, and the formability in the final plate is reduced. These intermetallic compounds tend to evaporate during laser welding as compared to the Al matrix, and the number of abnormal beads increases and weldability decreases, which is not preferable.
Therefore, the Fe content is in the range of 0.3 to 1.5 mass%. A more preferable Fe content is in the range of 0.5 to 1.5 mass%. A more preferable Fe content is in the range of 0.7 to 1.5 mass%.

Mn:0.3〜1.0質量%
Mnは、アルミニウム合金板の強度を増加させ、レーザー溶接における溶け込み深さを確保するため、必須の元素である。Mn含有量が0.3質量%未満であると、アルミニウム合金板の強度が低下するとともに、レーザー溶接時における溶け込み深さが減少するため、好ましくない。Mnの含有量が1.0質量%を超えると、鋳塊鋳造時にAl−(Fe・Mn)−Si系、AlMn等の粗大な金属間化合物が晶出して、最終板における成形性が低下するとともに、これら金属間化合物はレーザー溶接時にAlマトリックスに比べ蒸発しやすく、異常ビード数が増加して溶接性が低下するため、好ましくない。
従って、Mn含有量は、0.3〜1.0質量%の範囲とする。より好ましいMn含有量は、0.3〜0.8質量%の範囲である。さらに好ましいMn含有量は、0.4〜0.7質量%の範囲である。
Mn: 0.3 to 1.0% by mass
Mn is an essential element for increasing the strength of the aluminum alloy plate and ensuring the penetration depth in laser welding. If the Mn content is less than 0.3% by mass, the strength of the aluminum alloy plate is lowered, and the penetration depth during laser welding is reduced, which is not preferable. When the content of Mn exceeds 1.0% by mass, coarse intermetallic compounds such as Al- (Fe · Mn) -Si, Al 6 Mn crystallize during ingot casting, and the formability in the final plate is reduced. These intermetallic compounds tend to evaporate during laser welding as compared to the Al matrix, and the number of abnormal beads increases and weldability decreases, which is not preferable.
Therefore, the Mn content is in the range of 0.3 to 1.0 mass%. A more preferable Mn content is in the range of 0.3 to 0.8% by mass. A more preferable Mn content is in the range of 0.4 to 0.7% by mass.

Ti:0.002〜0.20質量%
Tiは鋳塊鋳造時に結晶粒微細化剤として作用し、鋳造割れを防止することができる。勿論、Tiは単独で添加してもよいが、Bと共存することによりさらに強力な結晶粒の微細化効果を期待できるので、Al−5%Ti−1%Bなどのロッドハードナーでの添加であってもよい。
Ti含有量が、0.002質量%未満であると、鋳塊鋳造時の微細化効果が不十分なため、鋳造割れを招くおそれがあり、好ましくない。Ti含有量が、0.20質量%を超えると、鋳塊鋳造時にTiAl等の粗大な金属間化合物が晶出して、最終板における成形性を低下させるため、好ましくない。
従って、Ti含有量は、0.002〜0.20質量%の範囲とする。より好ましいTi含有量は、0.002〜0.15質量%の範囲である。さらに好ましいTi含有量は、0.005〜0.10質量%の範囲である。
Ti: 0.002 to 0.20 mass%
Ti acts as a crystal grain refining agent during ingot casting and can prevent casting cracks. Of course, Ti may be added alone, but by coexisting with B, a more powerful grain refinement effect can be expected, so addition with a rod hardener such as Al-5% Ti-1% B There may be.
If the Ti content is less than 0.002% by mass, the effect of refining at the time of ingot casting is insufficient, which may cause casting cracks, which is not preferable. When the Ti content exceeds 0.20% by mass, a coarse intermetallic compound such as TiAl 3 is crystallized during ingot casting, which is not preferable.
Accordingly, the Ti content is in the range of 0.002 to 0.20 mass%. A more preferable Ti content is in the range of 0.002 to 0.15 mass%. A more preferable Ti content is in the range of 0.005 to 0.10% by mass.

Zr:0.05〜0.20質量%
ZrはTiと同様に鋳塊鋳造時に結晶粒微細化剤として作用し、鋳造割れを防止することができる。またTiとZrを共存させると、急冷凝固を伴う溶接ビード部の凝固時の割れ発生を防ぎ、パルスレーザー溶接の高速度化を可能とする。Ti、Zr及びBを共存させると、急冷凝固を伴う溶接ビード部の凝固時の割れ発生を防止する効果がさらに顕著になる。
Zr含有量が0.20質量%を超えると、鋳塊鋳造時にZrAl等の粗大な金属間化合物が晶出して、最終板における成形性を低下させるため、好ましくない。Zr含有量が0.05質量%に満たないと十分な効果は得られない。従って、好ましいZr含有量は0.05〜0.20質量%である。より好ましいZr含有量は、0.07〜0.20質量%の範囲である。さらに好ましいZr含有量は、0.07〜0.18質量%の範囲である。
Zr: 0.05-0.20 mass%
Zr, like Ti, acts as a grain refiner during ingot casting and can prevent casting cracks. Further, when Ti and Zr coexist, cracking at the time of solidification of the weld bead portion accompanied by rapid solidification is prevented, and the speed of pulse laser welding can be increased. When Ti, Zr, and B coexist, the effect of preventing the occurrence of cracks during solidification of the weld bead portion accompanied by rapid solidification becomes more remarkable.
When the Zr content exceeds 0.20% by mass, a coarse intermetallic compound such as ZrAl 3 is crystallized at the time of ingot casting, which is not preferable. If the Zr content is less than 0.05% by mass, sufficient effects cannot be obtained. Therefore, the preferable Zr content is 0.05 to 0.20 mass%. A more preferable Zr content is in the range of 0.07 to 0.20 mass%. A more preferable Zr content is in the range of 0.07 to 0.18% by mass.

B:0.0005〜0.10質量%
BもTi、Zrと同様に鋳塊鋳造時に結晶粒微細化剤として作用し、鋳造割れを防止することができる。このため、必要に応じて含有させる。
B含有量が0.10質量%を超えると、TiBが安定化した金属間化合物となって、結晶粒微細化効果が減衰するとともに、DI成形後の外観肌荒れが起こるおそれがあるため、好ましくない。B含有量が0.0005質量%に満たないと十分な結晶粒微細化効果は得られない。従って、好ましいB含有量は0.0005〜0.10質量%である。より好ましいB含有量は、0.001〜0.05質量%の範囲である。さらに好ましいB含有量は、0.001〜0.01質量%の範囲である。
B: 0.0005 to 0.10% by mass
B, like Ti and Zr, acts as a crystal grain refining agent during ingot casting and can prevent casting cracks. For this reason, it contains as needed.
When the B content exceeds 0.10% by mass, TiB 2 becomes a stabilized intermetallic compound, and the effect of grain refinement is attenuated and the appearance of the skin after DI molding may be roughened. Absent. If the B content is less than 0.0005 mass%, a sufficient crystal grain refining effect cannot be obtained. Therefore, the preferable B content is 0.0005 to 0.10% by mass. A more preferable B content is in the range of 0.001 to 0.05 mass%. A more preferable B content is in the range of 0.001 to 0.01% by mass.

Cu含有量:0.2〜1.0質量%
Cuは、MgとともにCuMgAl相としてAlマトリックスに析出することにより、アルミニウム合金板の強度を増加させる。Cu含有量が0.2質量%に満たないと、強度の増加が不十分であり、好ましくない。また逆にCu含有量が1.0質量%を超えるほどに多いと、最終板の成形性が低下するため、好ましくない。
従って、Cu含有量は、0.2〜1.0質量%の範囲とする。より好ましいCu含有量は、0.2〜0.9質量%の範囲である。さらに好ましいCu含有量は、0.2〜0.8質量%の範囲である。
Cu content: 0.2-1.0 mass%
Cu precipitates in the Al matrix together with Mg as a CuMgAl 2 phase, thereby increasing the strength of the aluminum alloy plate. If the Cu content is less than 0.2% by mass, the increase in strength is insufficient, which is not preferable. On the other hand, when the Cu content exceeds 1.0% by mass, the formability of the final plate is lowered, which is not preferable.
Therefore, the Cu content is in the range of 0.2 to 1.0 mass%. A more preferable Cu content is in the range of 0.2 to 0.9 mass%. A more preferable Cu content is in the range of 0.2 to 0.8% by mass.

Mg含有量:0.2〜1.0質量%
Mgは、CuとともにCuMgAl相としてAlマトリックスに析出することにより、アルミニウム合金板の強度を増加させる。Mg含有量が0.2質量%に満たないと、強度の増加が不十分であり、好ましくない。また逆にMg含有量が1.0質量%を超えるほどに多いと、レーザー溶接の際に酸化皮膜が発生して、溶接性が低下するため、好ましくない。
従って、Mg含有量は、0.2〜1.0質量%の範囲とする。より好ましいMg含有量は、0.2〜0.9質量%の範囲である。さらに好ましいMg含有量は、0.2〜0.8質量%の範囲である。
Mg content: 0.2-1.0 mass%
Mg precipitates in the Al matrix together with Cu as a CuMgAl 2 phase, thereby increasing the strength of the aluminum alloy plate. If the Mg content is less than 0.2% by mass, the increase in strength is insufficient, which is not preferable. On the other hand, if the Mg content exceeds 1.0% by mass, an oxide film is generated during laser welding and weldability is lowered, which is not preferable.
Therefore, the Mg content is in the range of 0.2 to 1.0 mass%. A more preferable Mg content is in the range of 0.2 to 0.9 mass%. A more preferable Mg content is in the range of 0.2 to 0.8 mass%.

不純物としてのSi含有量:0.30質量%未満
不可避的不純物としてのSiの含有量は、0.30質量%未満に制限することが好ましい。Si含有量が0.30質量%以上であると、鋳塊鋳造時にAl-(Fe・Mn)-Si等の粗大な金属間化合物を晶出して、成形性が低下する。より好ましいSi含有量は、0.25質量%未満である。さらに好ましいSi含有量は、0.20質量%未満である。
本発明において、Si含有量は、0.20質量%未満であれば、成形性及び溶接性等の特性について低下することはない。
Si content as impurity: less than 0.30% by mass The content of Si as an inevitable impurity is preferably limited to less than 0.30% by mass. When the Si content is 0.30% by mass or more, coarse intermetallic compounds such as Al— (Fe · Mn) —Si are crystallized at the time of ingot casting, and formability is deteriorated. A more preferable Si content is less than 0.25% by mass. Further preferable Si content is less than 0.20 mass%.
In this invention, if Si content is less than 0.20 mass%, it will not fall about characteristics, such as a moldability and weldability.

その他の不可避的不純物
不可避的不純物は原料地金、返り材等から不可避的に混入するもので、それらの許容できる含有量は、例えば、Znの0.25質量%未満、Niの0.20質量%未満、Ga及びVの0.05質量%未満、Pb、Bi、Sn、Na、Ca、Srについては、それぞれ0.02質量%未満、その他各0.05質量%未満であって、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。
Other inevitable impurities are inevitable mixed from raw metal, return material, etc., and their allowable contents are, for example, less than 0.25 mass% of Zn and 0.20 mass of Ni. %, Ga and V are less than 0.05% by mass, Pb, Bi, Sn, Na, Ca, Sr are each less than 0.02% by mass, and each other is less than 0.05% by mass. However, the inclusion of an element outside the control does not impede the effects of the present invention.

Mn/Feの質量比:0.2〜1.0
本発明の範囲内のFe、Mn含有量の範囲内においてMn/Fe比が0.2未満であると、レーザー溶接時の溶け込み深さが減少するため、好ましくない。本発明の範囲内のFe、Mn含有量の範囲内においてMn/Fe比が1.0を超えると、異常ビード数が増加するため、好ましくない。
ところで、Mn/Feの質量比は、鋳塊鋳造時に晶出する金属間化合物の種類と量に影響を及ぼす。例えば、Mn/Fe質量比が増加すると、AlMn系の金属間化合物の数が増加することも周知である。
Mn / Fe mass ratio: 0.2 to 1.0
If the Mn / Fe ratio is less than 0.2 within the range of the Fe and Mn contents within the scope of the present invention, the penetration depth during laser welding decreases, which is not preferable. If the Mn / Fe ratio exceeds 1.0 within the range of Fe and Mn contents within the scope of the present invention, the number of abnormal beads increases, which is not preferable.
By the way, the mass ratio of Mn / Fe affects the type and amount of intermetallic compounds that crystallize during ingot casting. For example, it is also well known that when the Mn / Fe mass ratio increases, the number of Al 6 Mn intermetallic compounds increases.

一方、これらAlMn等の金属間化合物は、レーザー溶接時にAl−Fe−Si、AlFe、AlFe等の金属間化合物に比べて蒸発しやすく不安定である。このため、Mn/Fe比が1.0を超えると、レーザー溶接時の異常ビード数が増加して溶接性が低下すると考えられる。
また、MnはAlマトリックスに固溶させることにより材料の熱抵抗を増加させるため、レーザー溶接時における溶け込み深さを確保する上で、Feよりも重要な元素である。このため、Mn/Fe比が0.2未満であると、レーザー溶接時における溶け込み深さが不足すると考えられる。
On the other hand, these intermetallic compounds such as Al 6 Mn are easily evaporated and unstable compared with intermetallic compounds such as Al—Fe—Si, Al 6 Fe, and Al 3 Fe during laser welding. For this reason, when Mn / Fe ratio exceeds 1.0, it is thought that the number of abnormal beads at the time of laser welding increases and weldability deteriorates.
Further, since Mn increases the thermal resistance of the material by being dissolved in an Al matrix, Mn is an element more important than Fe in securing the penetration depth during laser welding. For this reason, it is thought that the penetration depth at the time of laser welding is insufficient when the Mn / Fe ratio is less than 0.2.

引張り強度及び伸び値
冷延まま材:伸びの値が2%以上、且つ引張り強度が160MPa以上
冷延焼鈍材:伸びの値が20%以上、且つ引張り強度が130MPa以上
ところで、Al-Fe系アルミニウム合金板を大型リチウムイオン電池容器等に適用するに当たっては、高強度と優れたレーザー溶接性を有するだけでなく、成形性にも優れることが必要である。材料の強度は引張り試験を行った時の引張り強度で、また成形性は引張り試験時の伸びの値で知ることができる。
詳細は後記の実施例の記載に譲るとして、大型リチウムイオン電池容器等に適用する本発明のAl-Fe系アルミニウム合金板としては、冷延まま材にあっては伸びの値が2%以上、且つ引張り強度が160MPa以上なる特性を有するものが、冷延焼鈍材にあっては伸びの値が20%以上、且つ引張り強度が130MPa以上なる特性を有するものが好適である。
Tensile strength and elongation value
Cold-rolled material: elongation value of 2% or more and tensile strength of 160 MPa or more
Cold-rolled annealed material: When the elongation value is 20% or more and the tensile strength is 130 MPa or more, when applying an Al—Fe-based aluminum alloy plate to a large-sized lithium ion battery container, etc., it has high strength and excellent laser weldability. In addition to having it, it is necessary to have excellent moldability. The strength of the material can be known from the tensile strength when the tensile test is conducted, and the formability can be known from the elongation value at the tensile test.
The details will be given in the description of the examples below. As the Al-Fe-based aluminum alloy plate of the present invention applied to a large-sized lithium ion battery container or the like, the elongation value is 2% or more in the cold-rolled material, In addition, a material having a tensile strength of 160 MPa or more is suitable for a cold-rolled annealed material, and an elongation value of 20% or more and a tensile strength of 130 MPa or more are suitable.

金属組織における円相当径5μm以上の第2相粒子数が500個/mm 未満
上記のような特性は、前記特定の成分組成を有するAl-Fe系アルミニウム合金板の金属組織を細かく調整することにより発現される。
具体的には、金属組織における円相当径5μm以上の第2相粒子数を500個/mm未満にすればよい。
冷延まま材であっても冷延焼鈍材であっても、金属組織に差異はない。上記のような金属組織を有していれば、冷延まま材にあっては2%以上の伸びの値、且つ160MPa以上の引張り強度を呈し、冷延焼鈍材にあっては20%以上の伸びの値、且つ130MPa以上の引張り強度を呈する。
The number of second phase particles having an equivalent circle diameter of 5 μm or more in the metal structure is less than 500 / mm 2 The above-mentioned characteristics are that the metal structure of the Al—Fe-based aluminum alloy plate having the specific component composition is finely adjusted. Expressed by
Specifically, the number of second phase particles having an equivalent circle diameter of 5 μm or more in the metal structure may be less than 500 / mm 2 .
There is no difference in the metal structure between the cold rolled material and the cold rolled annealed material. If it has the metal structure as described above, it exhibits an elongation value of 2% or more and a tensile strength of 160 MPa or more in the cold-rolled material, and 20% or more in the cold-rolled annealed material. It exhibits an elongation value and a tensile strength of 130 MPa or more.

次に、上記のような二次電池容器用アルミニウム合金板を製造する方法について簡単に紹介する。
溶解・溶製
溶解炉に原料を投入し、所定の溶解温度に到達したら、フラックスを適宜投入して攪拌を行い、さらに必要に応じてランス等を使用して炉内脱ガスを行った後、鎮静保持して溶湯の表面から滓を分離する。
この溶解・溶製では、所定の合金成分とするため、母合金等再度の原料投入も重要ではあるが、前記フラックス及び滓がアルミニウム合金溶湯中から湯面に浮上分離するまで、鎮静時間を十分に取ることが極めて重要である。鎮静時間は、通常30分以上取ることが望ましい。
Next, a method for producing the above-described aluminum alloy plate for a secondary battery container will be briefly introduced.
When the raw material is charged into the melting / melting melting furnace and the predetermined melting temperature is reached, the flux is appropriately charged and stirred, and further, if necessary, degassing in the furnace using a lance or the like, Hold the sedation to separate the soot from the surface of the melt.
In this melting / melting process, it is important to add raw materials such as a master alloy again because it is a predetermined alloy component, but a sufficient sedation time is allowed until the flux and soot float and separate from the molten aluminum alloy to the molten metal surface. It is extremely important to take The sedation time is usually preferably 30 minutes or longer.

溶解炉で溶製されたアルミニウム合金溶湯は、場合によって保持炉に一端移湯後、鋳造を行なうこともあるが、直接溶解炉から出湯し、鋳造する場合もある。より望ましい鎮静時間は45分以上である。
必要に応じて、インライン脱ガス、フィルターを通してもよい。
インライン脱ガスは、回転ローターからアルミニウム溶湯中に不活性ガス等を吹き込み、溶湯中の水素ガスを不活性ガスの泡中に拡散させ除去するタイプのものが主流である。不活性ガスとして窒素ガスを使用する場合には、露点を例えば−60℃以下に管理することが重要である。鋳塊の水素ガス量は、0.20cc/100g以下に低減することが好ましい。
In some cases, the molten aluminum alloy melted in the melting furnace may be cast after it is once transferred to the holding furnace, but may be cast directly from the melting furnace. A more desirable sedation time is 45 minutes or more.
If necessary, in-line degassing or filtering may be performed.
In-line degassing is mainly of a type in which an inert gas or the like is blown into a molten aluminum from a rotating rotor, and hydrogen gas in the molten metal is diffused and removed in bubbles of the inert gas. When nitrogen gas is used as the inert gas, it is important to control the dew point to, for example, −60 ° C. or lower. The amount of hydrogen gas in the ingot is preferably reduced to 0.20 cc / 100 g or less.

鋳塊の水素ガス量が多い場合には、鋳塊の最終凝固部にポロシティが発生するため、熱間圧延工程における1パス当たりの圧下率を例えば7%以上に規制してポロシティを潰しておく必要がある。
また、鋳塊に過飽和に固溶している水素ガスは、熱間圧延工程前の均質化処理の条件にもよるが、最終板の成形後のレーザー溶接時に析出して、ビードに多数のブローホールを発生させる場合もある。このため、より好ましい鋳塊の水素ガス量は、0.15cc/100g以下である。
When the amount of hydrogen gas in the ingot is large, porosity is generated in the final solidified portion of the ingot. Therefore, the reduction rate per pass in the hot rolling process is restricted to, for example, 7% or more, and the porosity is crushed. There is a need.
In addition, hydrogen gas that is supersaturated in the ingot is deposited during laser welding after forming the final plate, depending on the conditions of the homogenization treatment before the hot rolling process, and a large number of blown gases are blown into the beads. In some cases, holes are generated. For this reason, the more preferable amount of hydrogen gas in the ingot is 0.15 cc / 100 g or less.

鋳造
鋳塊は、半連続鋳造(DC鋳造)によって製造する。通常の半連続鋳造の場合は、鋳塊の厚みが一般的には400〜600mm程度であるため、鋳塊中央部における凝固冷却速度が1℃/sec程度である。このため、特にFe、Mnの含有量が高いアルミニウム合金溶湯を半連続鋳造する場合には、鋳塊中央部にはAl−(Fe・Mn)−Si等の比較的粗い金属間化合物がアルミニウム合金溶湯から晶出する傾向がある。
The cast ingot is manufactured by semi-continuous casting (DC casting). In the case of normal semi-continuous casting, since the thickness of the ingot is generally about 400 to 600 mm, the solidification cooling rate at the center portion of the ingot is about 1 ° C./sec. For this reason, particularly when a molten aluminum alloy with a high content of Fe and Mn is semi-continuously cast, a relatively coarse intermetallic compound such as Al- (Fe.Mn) -Si is formed in the center of the ingot. There is a tendency to crystallize from the molten metal.

半連続鋳造における鋳造速度は鋳塊の幅、厚みにもよるが、通常は生産性も考慮して、50〜70mm/minである。しかしながら、インライン脱ガスを行なう場合、脱ガス処理槽内における実質的な溶湯の滞留時間を考慮すると、不活性ガスの流量等脱ガス条件にもよるが、アルミニウム溶湯の流量(単位時間当たりの溶湯供給量)が小さいほど槽内での脱ガス効率が向上し、鋳塊の水素ガス量を低減することが可能である。鋳造の注ぎ本数等にもよるが、鋳塊の水素ガス量を低減するために、鋳造速度を30〜50mm/minと規制することが望ましい。さらに望ましい鋳造速度は、30〜40mm/minである。勿論、鋳造速度が30mm/min未満であると、生産性が低下するため望ましくない。なお、鋳造速度の遅い方が、鋳塊におけるサンプ(固相/液相の界面)の傾斜が緩やかになり、鋳造割れを防止できることは言うまでもない。   The casting speed in the semi-continuous casting depends on the width and thickness of the ingot, but is usually 50 to 70 mm / min in consideration of productivity. However, when performing in-line degassing, considering the substantial molten metal residence time in the degassing treatment tank, the flow rate of molten aluminum (melt per unit time) depends on the degassing conditions such as the flow rate of the inert gas. The smaller the (supply amount), the better the degassing efficiency in the tank, and it is possible to reduce the amount of hydrogen gas in the ingot. Although depending on the number of castings and the like, it is desirable to limit the casting speed to 30 to 50 mm / min in order to reduce the amount of hydrogen gas in the ingot. A more desirable casting speed is 30 to 40 mm / min. Of course, when the casting speed is less than 30 mm / min, productivity is lowered, which is not desirable. Needless to say, when the casting speed is slower, the slope of the sump (solid phase / liquid phase interface) in the ingot becomes gentler, and casting cracks can be prevented.

均質化処理:420〜600℃×1時間以上
半連続鋳造法により鋳造して得た鋳塊に均質化処理を施す。
均質化処理は、圧延を容易にするために鋳塊を高温に保持して、鋳造偏析、鋳塊内部の残留応力の解消を行なう処理である。本発明において、保持温度420〜600℃で1時間以上保持することが必要である。この場合、鋳造時に晶出した金属間化合物を構成する遷移元素等をマトリックスにある程度固溶させるための処理でもある。この保持温度が低すぎ、或いは保持温度が短い場合には、上記遷移元素等の固溶が進まず、再結晶粒が粗くなり、DI成形後の外観肌が綺麗に仕上がらない虞がある。また、保持温度が高すぎると、鋳塊のミクロ的な最終凝固部であるCuMgAl等の共晶部分が溶融する、いわゆるバーニングを起こすおそれがある。より好ましい均質化処理温度は、420〜590℃である。
Homogenization treatment: Homogenization treatment is performed on an ingot obtained by casting by a semi-continuous casting method at 420 to 600 ° C. for 1 hour or longer .
The homogenization process is a process in which the ingot is kept at a high temperature to facilitate rolling, and casting segregation and elimination of residual stress inside the ingot are performed. In the present invention, it is necessary to hold at a holding temperature of 420 to 600 ° C. for 1 hour or longer. In this case, it is also a process for dissolving the transition elements constituting the intermetallic compound crystallized during casting to some extent in the matrix. When the holding temperature is too low or the holding temperature is short, the solid solution of the transition element or the like does not progress, the recrystallized grains become rough, and the appearance skin after DI molding may not be finished cleanly. If the holding temperature is too high, eutectic parts such as CuMgAl 2 which is the microscopic final solidified part of the ingot may melt, so-called burning may occur. A more preferable homogenization temperature is 420 to 590 ° C.

熱間圧延工程
所定時間高温に保持された鋳塊は、均質化処理後そのままクレーンで吊るされて、熱間圧延機に持ち来たされ、熱間圧延機の機種にもよるが、通常何回かの圧延パスによって熱間圧延されて所定の厚み、例えば4〜8mm程度の熱延板としてロールに巻き取る。
The ingot held at a high temperature for a predetermined time in the hot rolling process is suspended by a crane after homogenization and brought to the hot rolling mill. Depending on the type of hot rolling mill, it is usually how many times. It is hot-rolled by such a rolling pass and wound on a roll as a hot-rolled sheet having a predetermined thickness, for example, about 4 to 8 mm.

冷間圧延工程
熱間圧延板を巻き取ったロールは、冷延機に通され、通常何パスかの冷間圧延が施される。この際、冷間圧延によって導入される塑性歪により加工硬化が起こるため、必要に応じて、中間焼鈍処理が行なわれる。通常中間焼鈍は軟化処理でもあるので、材料にもよるがバッチ炉に冷延ロールを挿入し、300〜450℃の温度で、1時間以上の保持を行なってもよい。保持温度が300℃よりも低いと、軟化が促進されず、保持温度が450℃をこえると、処理コストの増大を招く。また、中間焼鈍は、連続焼鈍炉によって例えば450℃〜550℃の温度で15秒以内保持し、その後急速に冷却すれば、溶体化処理を兼ねることもできる。保持温度が450℃よりも低いと、軟化が促進されず、保持温度が550℃をこえると、バーニングを起こすおそれがある。
Cold Rolling Process The roll on which the hot rolled sheet is wound is passed through a cold rolling machine and usually subjected to several passes of cold rolling. At this time, since work hardening occurs due to plastic strain introduced by cold rolling, an intermediate annealing treatment is performed as necessary. Usually, since the intermediate annealing is also a softening treatment, although depending on the material, a cold rolling roll may be inserted into the batch furnace and held at a temperature of 300 to 450 ° C. for 1 hour or longer. When the holding temperature is lower than 300 ° C., softening is not promoted, and when the holding temperature exceeds 450 ° C., the processing cost increases. Moreover, intermediate annealing can also serve as a solution treatment if it is kept within a temperature of, for example, 450 ° C. to 550 ° C. for 15 seconds in a continuous annealing furnace and then cooled rapidly. When the holding temperature is lower than 450 ° C., softening is not promoted, and when the holding temperature exceeds 550 ° C., burning may occur.

最終焼鈍
本発明において、最終冷間圧延の後に行なわれる最終焼鈍は、例えば焼鈍炉によって温度400〜500℃で1時間以上保持するバッチ処理であってもよいが、連続焼鈍炉によって例えば500℃〜550℃の温度で15秒以内保持し、その後急速に冷却すれば、溶体化処理を兼ねることもできる。
いずれにしても、本発明において最終焼鈍は必ずしも必須ということではないが、通常のDI成形における成形性を考慮すると、最終板をできるだけ軟化させておくことが望ましい。金型成形工程における成形性も考慮すると、焼鈍材、若しくは溶体化処理材としておくことが望ましい。
成形性よりも機械的強度を優先する場合には冷延まま材で提供する。
Final annealing In the present invention, the final annealing performed after the final cold rolling may be, for example, a batch process of holding at a temperature of 400 to 500 ° C. for 1 hour or more by an annealing furnace, but by a continuous annealing furnace, for example, 500 ° C. to If it is kept at a temperature of 550 ° C. within 15 seconds and then cooled rapidly, it can also serve as a solution treatment.
In any case, final annealing is not necessarily essential in the present invention, but it is desirable to make the final plate as soft as possible in view of formability in normal DI molding. Considering the moldability in the mold forming process, it is desirable to use an annealed material or a solution treated material.
When the mechanical strength is prioritized over the moldability, it is provided as a cold rolled material.

最終冷延率
最終焼鈍を施す場合の最終冷延率は、50〜90%の範囲であることが好ましい。最終冷延率がこの範囲であれば、焼鈍後の最終板における平均再結晶粒を20〜100μmにして、伸びの値を20%以上にすることができ、成形後の外観肌を綺麗に仕上げることができる。さらに好ましい最終冷延率は、60〜90%の範囲である。
一方、最終焼鈍を施さずに冷延まま材とするときの最終冷延率は、5〜40%の範囲とすることが好ましい。DI成形時にしごき加工が多くなる場合には、焼鈍材よりも若干硬い最終板を提供する必要がある。最終冷延率が5%未満であると、組成にもよるが最終板における引張り強度を160MPa以上とすることが困難となり、最終冷延率が40%を超えると、組成にもよるが最終板における伸びの値を2%以上とすることが困難となる。
最終冷延率がこの範囲であれば、冷延まま最終板における伸びの値を2%以上、且つ引張り強度を160MPa以上とすることができる。さらに好ましい最終冷延率は、10〜30%の範囲である。
以上のような通常の工程を経ることにより、二次電池容器用アルミニウム合金板を得ることができる。
Final cold rolling rate When the final annealing is performed, the final cold rolling rate is preferably in the range of 50 to 90%. If the final cold rolling rate is within this range, the average recrystallized grains in the final plate after annealing can be set to 20 to 100 μm, the elongation value can be set to 20% or more, and the appearance skin after molding is finished beautifully. be able to. A more preferable final cold rolling rate is in the range of 60 to 90%.
On the other hand, the final cold rolling rate when the material is cold rolled without being subjected to final annealing is preferably in the range of 5 to 40%. If the ironing process increases during DI molding, it is necessary to provide a final plate that is slightly harder than the annealed material. If the final cold rolling rate is less than 5%, depending on the composition, it becomes difficult to make the tensile strength of the final plate 160 MPa or more. If the final cold rolling rate exceeds 40%, the final plate depends on the composition. It is difficult to make the elongation value at 2% or more.
If the final cold rolling rate is within this range, the elongation value in the final plate can be 2% or more and the tensile strength can be 160 MPa or more with cold rolling. A more preferable final cold rolling rate is in the range of 10 to 30%.
An aluminum alloy plate for a secondary battery container can be obtained through the normal steps as described above.

最終板の作成
所定の各種インゴットを計量、配合して、離型材を塗布した#20坩堝に6kgずつ(合計8つの供試材)のインゴットを挿入装填した。これら坩堝を電気炉内に挿入して、780℃で溶解して滓を除去し、その後、溶湯温度を760℃に保持し、次いで脱滓用フラックス各6gをアルミニウム箔に包んでフォスフォライザーにて押し込み添加した。
次いで、溶湯中にランスを挿入して、Nガスを流量1.0L/minで10分間吹き込んで脱ガス処理を行なった。その後30分間の鎮静を行なって溶湯表面に浮上した滓を攪拌棒にて除去し、さらにスプーンで成分分析用鋳型にディスクサンプルを採取した。
次いで、治具を用いて順次坩堝を電気炉内から取り出し、予熱しておいた金型(250mm×200mm×30mm)にアルミニウム溶湯を鋳込んだ。各供試材のディスクサンプルは、発光分光分析によって、組成分析を行なった。その結果を表1に示す。
Preparation of Final Plate Various predetermined ingots were weighed and blended, and 6 kg each (total 8 test materials) of ingots were inserted and loaded into a # 20 crucible coated with a release material. These crucibles are inserted into an electric furnace and melted at 780 ° C. to remove the soot, and then the molten metal temperature is maintained at 760 ° C. Then, each 6 g of degassing flux is wrapped in aluminum foil and becomes a phosphorizer. And added.
Subsequently, a lance was inserted into the molten metal, and N 2 gas was blown at a flow rate of 1.0 L / min for 10 minutes to perform degassing treatment. Thereafter, the sedation was performed for 30 minutes, and the cocoon floating on the surface of the molten metal was removed with a stirring rod, and a disk sample was collected with a spoon as a mold for component analysis.
Next, the crucible was sequentially taken out from the electric furnace using a jig, and molten aluminum was cast into a preheated mold (250 mm × 200 mm × 30 mm). The disk sample of each sample material was subjected to composition analysis by emission spectroscopic analysis. The results are shown in Table 1.

Figure 0005725345
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鋳塊は、押し湯を切断後、両面を2mmずつ面削して、厚み26mmとした。
この鋳塊を電気加熱炉に挿入して、100℃/hrの昇温速度で430℃まで加熱し、430℃×1時間の均質化処理を行い、続いて熱間圧延機にて6mm厚さとなるまで熱間圧延を施した。
この熱間圧延板に冷間圧延を施して、厚さ1.25mmの冷延板を得た。この冷延板をアニーラーに挿入して、390℃×1時間保持の中間焼鈍処理後、アニーラーから焼鈍板を取り出して空冷した。次にこの焼鈍板に冷間圧延を施して、厚さ1.0mmの冷延板を得た。この場合の最終冷延率は20%であった。
冷延焼鈍板は、前記熱間圧延板に中間焼鈍を施すことなく冷間圧延を施して、1mmの冷延板を得た。この場合の最終冷延率は83.3%であった。最終焼鈍は、冷延板をアニーラーに挿入して、390℃×1時間焼鈍処理後、アニーラーから冷延板を取り出して空冷した。
The ingot was chamfered by 2 mm on each side after cutting the hot water to a thickness of 26 mm.
This ingot is inserted into an electric heating furnace, heated to 430 ° C. at a temperature rising rate of 100 ° C./hr, homogenized at 430 ° C. × 1 hour, and subsequently heated to a thickness of 6 mm with a hot rolling mill. It hot-rolled until it became.
This hot-rolled sheet was cold-rolled to obtain a cold-rolled sheet having a thickness of 1.25 mm. The cold-rolled sheet was inserted into an annealer, and after annealing at 390 ° C. for 1 hour, the annealed sheet was taken out from the annealer and air-cooled. Next, this annealed plate was cold-rolled to obtain a cold-rolled plate having a thickness of 1.0 mm. The final cold rolling rate in this case was 20%.
The cold-rolled annealed plate was cold-rolled without subjecting the hot-rolled plate to intermediate annealing to obtain a 1 mm cold-rolled plate. The final cold rolling rate in this case was 83.3%. In the final annealing, the cold-rolled sheet was inserted into the annealer, and after annealing at 390 ° C. for 1 hour, the cold-rolled sheet was taken out from the annealer and air-cooled.

次に、このようにして得られた最終板(各供試材)について、成形性、レーザー溶接性の評価を行なった。
成形性の評価
得られた最終板の成形性評価は、引張り試験の伸び(%)によって行った。
具体的には、引張り方向が圧延方向と平行になるようにJIS5号試験片を採取し、JISZ2241に準じて引張り試験を行って、引張強度(UTS)、0.2%耐力(YS)、伸び(破断伸び)を求めた。
冷延まま最終板において、伸びの値が2%以上であった供試材を成形性良好(○)とし、2%未満であった供試材を成形性不良(×)とした。評価結果を表2に示す。
冷延後に焼鈍を施した最終板において、伸びの値が20%以上であった供試材を成形性良好(○)とし、20%未満であった供試材を成形性不良(×)とした。評価結果を表3に示す。
なお、表3における供試材No.は、表1に示した各供試材No.に10の位を付したNo.で示している。
Next, the final plate (each sample material) thus obtained was evaluated for formability and laser weldability.
Evaluation of formability Evaluation of formability of the obtained final plate was performed by elongation (%) of a tensile test.
Specifically, a JIS No. 5 test piece was sampled so that the tensile direction was parallel to the rolling direction, and a tensile test was performed according to JISZ2241, to determine tensile strength (UTS), 0.2% proof stress (YS), and elongation. (Elongation at break) was determined.
In the final plate as cold-rolled, the test material having an elongation value of 2% or more was defined as good moldability (◯), and the test material that was less than 2% was defined as poor moldability (x). The evaluation results are shown in Table 2.
In the final plate that was annealed after cold rolling, the test material having an elongation value of 20% or more was considered as good moldability (◯), and the test material that was less than 20% was considered as poor moldability (×). did. The evaluation results are shown in Table 3.
In Table 3, the test material No. Shows each specimen No. shown in Table 1. No. with 10's. Is shown.

レーザー溶接条件
得られた最終板について、パルスレーザー照射を行なって、レーザー溶接性の評価を行なった。LUMONICS社製YAGレーザー溶接機JK701を用いて、周波数37.5Hz、溶接速度450mm/min、パルス当たりのエネルギー6.0J、シールドガス(窒素)流量1.5(L/min)の条件にて、同供試材の2枚の板を端部同士隙間なく、突き合わせて当該部分に沿って全長120mm長さのパルスレーザー溶接を行なった。
Laser welding conditions The final plate obtained was subjected to pulsed laser irradiation to evaluate laser weldability. Using LUMONICS YAG laser welder JK701, under conditions of frequency 37.5 Hz, welding speed 450 mm / min, energy per pulse 6.0 J, shield gas (nitrogen) flow rate 1.5 (L / min), Two plates of the test material were butted without gaps between the end portions, and pulse laser welding having a total length of 120 mm was performed along the portion.

レーザー溶接性の評価
異常ビード数の測定/評価
次に、レーザー溶接性の評価として、溶接部に発生した異常ビード数を測定した。まず、上記120mm長さの溶接線のうち、中央部の60mm長さの溶接線を測定領域として決めた。次に、図1に示すように60mm長さの溶接線に沿って形成された各パルスによる丸い溶融ビードの幅を溶接方向に0.05mmの間隔で連続して測定し、10mm長さ(1区間)毎の「平均溶接ビード幅」を算出し、各区間における「平均溶接ビード幅」から比率として1.1以上乖離するビード幅を示す箇所の数をカウントした。このカウントを60mm(6区間)分合計して、その供試材の異常ビード数とした。
本明細書において、異常ビード数が10未満であった供試材を異常ビード数評価良好(○)とし、異常ビード数が10以上であった供試材を異常ビード数評価不良(×)とした。評価結果を、冷延まま材については表2に、冷延焼鈍板については表3に示す。
Evaluation of laser weldability
Measurement / Evaluation of Abnormal Bead Number Next, as an evaluation of laser weldability, the number of abnormal beads generated in the weld was measured. First, among the 120 mm long weld lines, a 60 mm long weld line at the center was determined as a measurement region. Next, as shown in FIG. 1, the width of the round molten bead formed by each pulse formed along the weld line having a length of 60 mm was continuously measured at intervals of 0.05 mm in the welding direction, and a length of 10 mm (1 The “average weld bead width” for each section) was calculated, and the number of locations showing bead widths that deviated by 1.1 or more from the “average weld bead width” in each section was counted. This count was totaled for 60 mm (6 sections) to obtain the number of abnormal beads of the specimen.
In the present specification, the test material having an abnormal bead number of less than 10 was evaluated as being good (O), and the test material having an abnormal bead number of 10 or more was being evaluated as having an abnormal bead number evaluation (x). did. The evaluation results are shown in Table 2 for the cold-rolled materials and in Table 3 for the cold-rolled annealed plates.

溶け込み深さの測定/評価
次に、レーザー溶接性の評価として、溶接部における溶け込み深さを測定した。図2に示すように、溶接方向と垂直な方向における板断面を切り出して、熱可塑性樹脂に埋め込み鏡面研磨して、溶接部垂直断面の金属組織観察を行なった。
鋳造時に晶出した金属間化合物は、パルスレーザー照射による加熱により高温に熱せられ、アルミニウムに溶解し、その直後溶融ビードは急冷されて、前記金属間化合物を構成するFe、Mn、Si等の元素はAlマトリックスに過飽和に固溶された組織となる。
Measurement / Evaluation of Penetration Depth Next, as an evaluation of laser weldability, the penetration depth in the weld was measured. As shown in FIG. 2, a plate cross section in a direction perpendicular to the welding direction was cut out, embedded in a thermoplastic resin and mirror-polished, and the metal structure of the weld cross section was observed.
The intermetallic compound crystallized at the time of casting is heated to a high temperature by heating by pulse laser irradiation, dissolved in aluminum, and immediately after that, the molten bead is quenched, and elements such as Fe, Mn, and Si constituting the intermetallic compound Becomes a supersaturated solid solution in the Al matrix.

したがって、溶接部垂直断面の金属組織観察によって、当該断面において金属間化合物の観察されないAlマトリックスのみの領域が溶融部分であり、当該領域の最終板の表面からの最大深さを測定することで、溶け込み深さを測定できる。
1供試材について5断面の溶け込み深さ測定を行ない、その平均値をその供試材における溶け込み深さ(μm)とした。なお、この場合前述の異常ビードにおける断面は測定の対象外である。
本明細書において、溶け込み深さ220μm以上であった供試材を溶け込み深さ評価良好(○)とし、溶け込み深さ220μm未満であった供試材を溶け込み深さ評価不良(×)とした。評価結果を、冷延まま材については表2に、冷延焼鈍板については表3に示す。
Therefore, by observation of the metal structure of the vertical cross section of the weld zone, the area of only the Al matrix in which no intermetallic compound is observed in the cross section is a molten part, and by measuring the maximum depth from the surface of the final plate of the area, The penetration depth can be measured.
The penetration depth of 5 cross sections was measured for one specimen, and the average value was defined as the penetration depth (μm) in the specimen. In this case, the cross section of the above-described abnormal bead is not subject to measurement.
In the present specification, a specimen having a penetration depth of 220 μm or more was regarded as good penetration evaluation (◯), and a specimen having a penetration depth of less than 220 μm was regarded as poor penetration depth evaluation (×). The evaluation results are shown in Table 2 for the cold-rolled materials and in Table 3 for the cold-rolled annealed plates.

Figure 0005725345
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Figure 0005725345
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各供試材の評価
冷延まま材についての評価結果を示す表2における実施例1〜5は、本発明の組成範囲内の冷延材であり、レーザー溶接性(異常ビード数評価、溶け込み深さ評価)、成形性とも全て良好(○)であった。
比較例1は、Mn含有量が1.27質量%と高く、Mn/Fe比も2.59で本発明の範囲外であり、溶け込み深さ評価良好(○)、成形性良好(○)であったが、異常ビード数評価不良(×)であった。
比較例2は、Fe含有量が1.6質量%と高く、本発明の範囲外であり、溶け込み深さ評価良好(○)であったが、成形性不良(×)、異常ビード数評価不良(×)であった。
比較例3乃至5は、Fe、Mnともに低く、本発明の範囲外であり、成形性良好(○)、異常ビード数評価良好(○)であったが、溶け込み深さ評価不良(×)であった。
比較例6は、Si含有量が0.5質量%と高く、本発明の範囲外であり、溶け込み深さ評価良好(○)、異常ビード数評価良好(○)であったが、成形性不良(×)であった。
Evaluation of each test material Examples 1 to 5 in Table 2 showing the evaluation results of the cold-rolled materials are cold-rolled materials within the composition range of the present invention, and laser weldability (abnormal bead number evaluation, penetration depth). Evaluation) and moldability were all good (◯).
In Comparative Example 1, the Mn content is as high as 1.27% by mass, the Mn / Fe ratio is 2.59, which is outside the range of the present invention, the penetration depth evaluation is good (◯), and the moldability is good (◯). The abnormal bead number was poorly evaluated (x).
In Comparative Example 2, the Fe content was as high as 1.6% by mass, outside the range of the present invention, and the penetration depth evaluation was good (◯), but the formability was poor (x) and the abnormal bead number was poor. (X).
In Comparative Examples 3 to 5, both Fe and Mn were low and out of the scope of the present invention, and the moldability was good (◯) and the abnormal bead number evaluation was good (◯), but the penetration depth evaluation was poor (x). there were.
In Comparative Example 6, the Si content was as high as 0.5% by mass, which was outside the scope of the present invention, and the penetration depth evaluation was good (◯) and the abnormal bead number evaluation was good (◯). (X).

冷延焼鈍材についての評価結果を示す表3における実施例11〜15は、本発明の組成範囲内の焼鈍材であり、レーザー溶接性(異常ビード数評価、溶け込み深さ評価)、成形性とも全て良好(○)であった。
比較例11は、Mn含有量が1.27質量%と高く、Mn/Fe比も2.59で本発明の範囲外であり、溶け込み深さ評価良好(○)、成形性良好(○)であったが、異常ビード数評価不良(×)であった。
比較例12は、Fe含有量が1.6質量%と高く、本発明の範囲外であり、溶け込み深さ評価良好(○)であったが、成形性不良(×)、異常ビード数評価不良(×)であった。
比較例13乃至15は、Fe、Mnともに低く、本発明の範囲外であり、成形性良好(○)、異常ビード数評価良好(○)であったが、溶け込み深さ評価不良(×)であった。
比較例16は、Si含有量が0.5質量%と高く、本発明の範囲外であり、溶け込み深さ評価良好(○)、異常ビード数評価良好(○)であったが、成形性不良(×)であった。
Examples 11 to 15 in Table 3 showing the evaluation results for the cold-rolled annealed materials are annealed materials within the composition range of the present invention, both of laser weldability (evaluation of abnormal bead number and penetration depth evaluation) and formability. All were good (◯).
In Comparative Example 11, the Mn content is as high as 1.27% by mass, the Mn / Fe ratio is 2.59, which is out of the range of the present invention, the penetration depth evaluation is good (◯), and the moldability is good (◯). The abnormal bead number was poorly evaluated (x).
In Comparative Example 12, the Fe content was as high as 1.6% by mass, which was outside the scope of the present invention, and the penetration depth evaluation was good (O), but the formability was poor (x) and the abnormal bead number was poor. (X).
In Comparative Examples 13 to 15, both Fe and Mn were low and out of the scope of the present invention, and the moldability was good (◯) and the abnormal bead number evaluation was good (◯), but the penetration depth evaluation was poor (x). there were.
Comparative Example 16 had a high Si content of 0.5% by mass and was outside the scope of the present invention. The penetration depth evaluation was good (◯) and the abnormal bead number evaluation was good (◯). (X).

金属組織における第2相粒子数の測定
得られた最終板の圧延方向に平行な縦断面(LT方向に垂直な断面)を切り出して、熱可塑性樹脂に埋め込んで鏡面研磨して、金属組織観察を行った。ミクロ金属組織を光学顕微鏡にて写真撮影し(1視野当たりの面積;0.0334mm、各試料10視野撮影)、写真の画像解析を行い、単位面積当たりの円相当径5μm以上の第2相粒子数を測定した。
画像解析による測定結果を、冷延まま材については表4に、冷延焼鈍板については表5に示す。
Measurement of the number of second phase particles in the metal structure A longitudinal section parallel to the rolling direction of the obtained final plate (section perpendicular to the LT direction) is cut out, embedded in a thermoplastic resin and mirror-polished, and the metal structure is observed. went. The micro metallographic structure is photographed with an optical microscope (area per field of view; 0.0334 mm 2 , 10 fields of view of each sample), image analysis of the photograph is performed, and the second phase with a circle equivalent diameter of 5 μm or more per unit area The number of particles was measured.
The measurement results by image analysis are shown in Table 4 for the as-cold rolled materials and in Table 5 for the cold-rolled annealed plates.

Figure 0005725345
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冷延まま材についての評価結果を示す表4から、金属組織における円相当径5μm以上の第2相粒子数が500個/mm以上の場合(比較例2,6)、引張り試験において、比較的粗い第2相粒子とマトリックスとの界面において剥れが発生し易いため、伸びの値が2%未満と低くなることが判る。
したがって、伸びの値を2%以上とするためには、金属組織における円相当径5μm以上の第2相粒子数を500個/mm未満とする必要があることが判る。
From Table 4 showing the evaluation results for the cold-rolled material, when the number of second phase particles having a circle-equivalent diameter of 5 μm or more in the metal structure is 500 particles / mm 2 or more (Comparative Examples 2 and 6), the tensile test is compared. It can be seen that the value of elongation is as low as less than 2% because peeling tends to occur at the interface between the coarsely-grown second phase particles and the matrix.
Therefore, it can be seen that in order to set the elongation value to 2% or more, the number of second phase particles having a circle-equivalent diameter of 5 μm or more in the metal structure needs to be less than 500 particles / mm 2 .

冷延焼鈍材についての評価結果を示す表5から、金属組織における円相当径5μm以上の第2相粒子数が500個/mm以上の場合(比較例12,16)、引張り試験において、比較的粗い第2相粒子とマトリックスとの界面において剥れが発生し易いため、伸びの値が20%未満と低くなることが判る。
したがって、伸びの値を20%以上とするためには、金属組織における円相当径5μm以上の第2相粒子数を500個/mm未満とする必要があることが判る。
From Table 5 showing the evaluation results for the cold-rolled annealed material, when the number of second phase particles having a circle-equivalent diameter of 5 μm or more in the metal structure is 500 particles / mm 2 or more (Comparative Examples 12 and 16), comparison is made in the tensile test. It can be seen that the value of elongation is as low as less than 20% because peeling tends to occur at the interface between the coarsely-grown second phase particles and the matrix.
Therefore, it can be seen that in order to set the elongation value to 20% or more, the number of second phase particles having an equivalent circle diameter of 5 μm or more in the metal structure needs to be less than 500 particles / mm 2 .

Claims (2)

Fe:0.3〜1.5質量%、Mn:0.3〜1.0質量%、Cu:0.2〜1.0質量%、Mg:0.2〜1.0質量%、Ti:0.002〜0.20質量%、Zr:0.05〜0.20%質量%を含有し、Mn/Feの質量比が0.2〜1.0であり、残部Alおよび不純物からなり、不純物としてのSiが0.20質量%未満である成分組成と、円相当径5μm以上の第2相粒子数が500個/mm未満である金属組織を有し、2%以上の伸びの値、且つ160MPa以上の引張り強度を呈する冷延まま材であることを特徴とする成形性、溶接性に優れた電池ケース用アルミニウム合金板。 Fe: 0.3-1.5 mass%, Mn: 0.3-1.0 mass%, Cu: 0.2-1.0 mass%, Mg: 0.2-1.0 mass%, Ti: 0.002 to 0.20% by mass, Zr: 0.05 to 0.20% by mass, the mass ratio of Mn / Fe is 0.2 to 1.0, and the balance is Al and impurities. A component composition in which Si as an impurity is less than 0.20 % by mass and a metal structure in which the number of second phase particles having an equivalent circle diameter of 5 μm or more is less than 500 particles / mm 2 , and an elongation value of 2% or more And an aluminum alloy plate for battery cases having excellent formability and weldability, characterized by being a cold-rolled material exhibiting a tensile strength of 160 MPa or more. Fe:0.3〜1.5質量%、Mn:0.3〜1.0質量%、Cu:0.2〜1.0質量%、Mg:0.2〜1.0質量%、Ti:0.002〜0.20質量%、Zr:0.05〜0.20質量%を含有し、Mn/Feの質量比が0.2〜1.0であり、残部Alおよび不純物からなり、不純物としてのSiが0.20質量%未満である成分組成と、円相当径5μm以上の第2相粒子数が500個/mm未満である金属組織を有し、20%以上の伸びの値、且つ130MPa以上の引張り強度を呈する冷延焼鈍材であることを特徴とする成形性、溶接性に優れた電池ケース用アルミニウム合金板。 Fe: 0.3-1.5 mass%, Mn: 0.3-1.0 mass%, Cu: 0.2-1.0 mass%, Mg: 0.2-1.0 mass%, Ti: 0.002 to 0.20% by mass, Zr: 0.05 to 0.20% by mass, the mass ratio of Mn / Fe is 0.2 to 1.0, and the balance is Al and impurities. Having a component structure in which Si is less than 0.20 % by mass and a metal structure in which the number of second phase particles having an equivalent circle diameter of 5 μm or more is less than 500 particles / mm 2 , and an elongation value of 20% or more, An aluminum alloy sheet for battery cases having excellent formability and weldability, characterized by being a cold-rolled annealed material exhibiting a tensile strength of 130 MPa or more.
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