JPS5887761A - 電池成形用金型およびその製造方法 - Google Patents
電池成形用金型およびその製造方法Info
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- JPS5887761A JPS5887761A JP56185507A JP18550781A JPS5887761A JP S5887761 A JPS5887761 A JP S5887761A JP 56185507 A JP56185507 A JP 56185507A JP 18550781 A JP18550781 A JP 18550781A JP S5887761 A JPS5887761 A JP S5887761A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/06—Electrodes for primary cells
- H01M4/08—Processes of manufacture
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（１） 発明の属する技術分野
本発明は一次電池、とシわけマンガン乾電池の正極棒鋼
を成形するために用いる金型とその製造方法に関し、更
に詳しく杜、耐摩耗性に優れ使用寿命の長い電池成形用
金型とその製造方法に関する。
を成形するために用いる金型とその製造方法に関し、更
に詳しく杜、耐摩耗性に優れ使用寿命の長い電池成形用
金型とその製造方法に関する。
（２） 従来技術とその問題点
一次電池、と〈Ｋマンガン乾電池にあっては、その正極
棒鋼は主として二酸化マンガンの微粉末と苛性力１７（
ＫＯＨ）との混線物から成る。電池の作製に当っては、
まず所定形状の電池缶（例えば亜鉛缶、）の中心位置に
、正極炭素棒の挿入孔を形成するための金Ｉｔ（ポンチ
）を配設した後、周囲の空間には上記し九混練物又はそ
のドーナッツ状の成形体を充填し、ついで混線物又社そ
の成形体をプレス成形する。ついで、金型を引き抜き、
正極棒鋼の中心部に形成され喪中空孔に陽極炭素轡を挿
入するものである。
棒鋼は主として二酸化マンガンの微粉末と苛性力１７（
ＫＯＨ）との混線物から成る。電池の作製に当っては、
まず所定形状の電池缶（例えば亜鉛缶、）の中心位置に
、正極炭素棒の挿入孔を形成するための金Ｉｔ（ポンチ
）を配設した後、周囲の空間には上記し九混練物又はそ
のドーナッツ状の成形体を充填し、ついで混線物又社そ
の成形体をプレス成形する。ついで、金型を引き抜き、
正極棒鋼の中心部に形成され喪中空孔に陽極炭素轡を挿
入するものである。
このとき、金型の表面は混線物中の苛性ｔすによる腐蝕
作用を、受け、またプレス時には微粉末の二酸化マンガ
ンによる損傷を受け、全体として摩耗してやせていき、
通常はＬ３Ｘ１０’〜１．４ Ｘ １０’回のプレス使
用でその寸法精度が規格値から外れて使用不能となる。
作用を、受け、またプレス時には微粉末の二酸化マンガ
ンによる損傷を受け、全体として摩耗してやせていき、
通常はＬ３Ｘ１０’〜１．４ Ｘ １０’回のプレス使
用でその寸法精度が規格値から外れて使用不能となる。
金型の材料としては一般に各種の工具鋼（ＳＫＤ）が多
用されている。そしてこの摩耗損傷を防止するために、
更にこの工具鋼の表面に浸炭処理、窒化処理、ホウ化処
理などの硬質化処理を施すことが試みられている。
用されている。そしてこの摩耗損傷を防止するために、
更にこの工具鋼の表面に浸炭処理、窒化処理、ホウ化処
理などの硬質化処理を施すことが試みられている。
しかしながら、これらの処理を施しても得られた表面層
は苛性カリ（ＫＯＨ）などの腐蝕作用に対し無防備であ
るため、金型の耐摩耗性、したがって長期の使用郵命が
充分に満足させられなかった。
は苛性カリ（ＫＯＨ）などの腐蝕作用に対し無防備であ
るため、金型の耐摩耗性、したがって長期の使用郵命が
充分に満足させられなかった。
また、他の方法として、金型母材の表面に溶射法で耐摩
耗性、耐蝕性を有する各種の炭化物；金属９合金などの
被覆層を形成することが試みられている。
耗性、耐蝕性を有する各種の炭化物；金属９合金などの
被覆層を形成することが試みられている。
しかしながら、この方法は通常大気中で行なわれるため
、被積層の形成過程における酸化などによる変質、“又
はガス抜は不良に併う層内ボイドの発生、あるいは熱衝
撃によるクラックの発生などの不都合な事態を招きやす
い。しかも、金型母材と上記した被覆層の接触界面は単
なる融着に基づく接合状態にあるので、その接合力は必
ずしも大きくなく、プレス成形時に被覆層が母材表面か
ら剥離するという現象の生ずることがあシ、使用安定性
に欠ける。
、被積層の形成過程における酸化などによる変質、“又
はガス抜は不良に併う層内ボイドの発生、あるいは熱衝
撃によるクラックの発生などの不都合な事態を招きやす
い。しかも、金型母材と上記した被覆層の接触界面は単
なる融着に基づく接合状態にあるので、その接合力は必
ずしも大きくなく、プレス成形時に被覆層が母材表面か
ら剥離するという現象の生ずることがあシ、使用安定性
に欠ける。
本発明は、上記した欠点を屏消すること、すなわち、正
極棒鋼のプレス成形時における摩耗損傷が極めて小さく
、シたがって使用寿命の長い金型とその製造方法を提供
することに目的がある。
極棒鋼のプレス成形時における摩耗損傷が極めて小さく
、シたがって使用寿命の長い金型とその製造方法を提供
することに目的がある。
（４）発明の構成
本発明の金型は、−次電池の正極棒鋼を成形するために
用いる金型であって、該金ｍｏｐ面が、ニッケル（Ｎｉ
）とクロム（Ｃｒ）又はプ／くル）（Ｃｏ）とニッケル
（Ｎｉ ）とクロム（Ｃｒ）を主成分とし、かつホウ素
（Ｂ）、ケイ素（別）、鉄（Ｆｅ ）及び炭素（Ｃ）
を含有して成る厚み０．１■以上の焼結層で被覆され
たもので、その製造方法は、金型母材の表面にＮｉとＣ
ｒ又はＣＯとＮｉとＣｒを主成分としかつＢ、３ｉ、Ｆ
ｅ及びＣを含有して成る金属の粉末を０．２−以上の厚
みで層状に固着せしめ、ついで、真空又は不活性ガス雰
囲気中で加熱処理して該金属粉末層を焼結することを特
徴とする。
用いる金型であって、該金ｍｏｐ面が、ニッケル（Ｎｉ
）とクロム（Ｃｒ）又はプ／くル）（Ｃｏ）とニッケル
（Ｎｉ ）とクロム（Ｃｒ）を主成分とし、かつホウ素
（Ｂ）、ケイ素（別）、鉄（Ｆｅ ）及び炭素（Ｃ）
を含有して成る厚み０．１■以上の焼結層で被覆され
たもので、その製造方法は、金型母材の表面にＮｉとＣ
ｒ又はＣＯとＮｉとＣｒを主成分としかつＢ、３ｉ、Ｆ
ｅ及びＣを含有して成る金属の粉末を０．２−以上の厚
みで層状に固着せしめ、ついで、真空又は不活性ガス雰
囲気中で加熱処理して該金属粉末層を焼結することを特
徴とする。
本発明の金型は次のようにして製造される。
まず所定寸法に機械加工した金型母材を用意する。母材
を構成する材料としては、通常用いられている工具鋼で
よい・ つぎＫこの金型母材の表面に、ＮｉとＣｒ又はＣｏとＮ
１とＣｒが主成分でかつＢ、８ｉ、Ｆｅ及びＣを含有す
る金属の粉末を層状に固着する。ここでいう金属の粉末
は、上記した各成分を所定の比率で含有する合金の粉末
、若しくは各成分を単層で所定比率に％合した混合粉末
、又は一部合金の粉末で残部が混合粉末など各種の態様
であってよい。
を構成する材料としては、通常用いられている工具鋼で
よい・ つぎＫこの金型母材の表面に、ＮｉとＣｒ又はＣｏとＮ
１とＣｒが主成分でかつＢ、８ｉ、Ｆｅ及びＣを含有す
る金属の粉末を層状に固着する。ここでいう金属の粉末
は、上記した各成分を所定の比率で含有する合金の粉末
、若しくは各成分を単層で所定比率に％合した混合粉末
、又は一部合金の粉末で残部が混合粉末など各種の態様
であってよい。
金属の粉末を構成する各成分において、Ｎｉ−Ｃｒ０系
又はＣｏ −Ｎｉ−Ｃｒの系が主成分であって、それぞ
れの系は全体に対し８０〜９０重量％の比率で含有され
ていることが好ましい、また、Ｎｉ−Ｃｒ系の中にあっ
てはＮｉニア０〜９０重量外、Ｃｒ：１０〜３０重量％
が好ましく 、 Ｃ。
又はＣｏ −Ｎｉ−Ｃｒの系が主成分であって、それぞ
れの系は全体に対し８０〜９０重量％の比率で含有され
ていることが好ましい、また、Ｎｉ−Ｃｒ系の中にあっ
てはＮｉニア０〜９０重量外、Ｃｒ：１０〜３０重量％
が好ましく 、 Ｃ。
−Ｎｉ−Ｃｒ系の中にあっては、Ｃｏ：４Ｓ 〜６５重
量％、 Ｎｉ ： ２０〜３０重量舛、Ｃｒ：１５〜２
５重量％であることが好ましい。
量％、 Ｎｉ ： ２０〜３０重量舛、Ｃｒ：１５〜２
５重量％であることが好ましい。
他の成分のうち、Ｂ 、 ８ｉは母材表面又は金属粉末
中の酸化物を除去するというフラックス作用を果し、そ
の比率はそれぞれ１〜４重量％、３〜５重量％の範囲に
あることが好ましい。これらの各成分は後述する焼結過
程でＮｉ−８１゜Ｎｉ −Ｃｏ 、 Ｃｏ−８ｉ 、
Ｃｒ−Ｂなどの金属間化合物又はＣｒ −Ｃ、、Ｆｅ、
Ｃなどの炭化物を生成するが、例、１ば、Ｃｒ−Ｃ、Ｃ
ｒ−Ｂ 、 Ｆｅ、Ｃなどは焼結層の硬度を高める効果
を発揮し、Ｎｉ−１゜Ｎｉ−Ｃｏ、Ｃｏ−８ｉなどは耐
蝕性の向上に寄与する。Ｆｅは４〜５重量舛、ＣＦｉ０
．６〜０．９重量舛の範囲で含有されていることが好ま
しい。
中の酸化物を除去するというフラックス作用を果し、そ
の比率はそれぞれ１〜４重量％、３〜５重量％の範囲に
あることが好ましい。これらの各成分は後述する焼結過
程でＮｉ−８１゜Ｎｉ −Ｃｏ 、 Ｃｏ−８ｉ 、
Ｃｒ−Ｂなどの金属間化合物又はＣｒ −Ｃ、、Ｆｅ、
Ｃなどの炭化物を生成するが、例、１ば、Ｃｒ−Ｃ、Ｃ
ｒ−Ｂ 、 Ｆｅ、Ｃなどは焼結層の硬度を高める効果
を発揮し、Ｎｉ−１゜Ｎｉ−Ｃｏ、Ｃｏ−８ｉなどは耐
蝕性の向上に寄与する。Ｆｅは４〜５重量舛、ＣＦｉ０
．６〜０．９重量舛の範囲で含有されていることが好ま
しい。
用いる金属の粉末ＫＦｉ、更に、銅、モリブデン、タン
グステン、タングステンカー２バイトなどが含有されて
いてもよい。銅は焼結層と金属母材間の接合強度を高め
て有用であシ、モリブデン、タングステン、タングステ
ンカーバイドは焼結層の耐摩耗性を一層向上せしめる。
グステン、タングステンカー２バイトなどが含有されて
いてもよい。銅は焼結層と金属母材間の接合強度を高め
て有用であシ、モリブデン、タングステン、タングステ
ンカーバイドは焼結層の耐摩耗性を一層向上せしめる。
金属の粉末の粒径は、１００〜３２５メツシユ程度の４
のであることが好ましく、かつ、均質な焼結層を得るた
めには、用いる金属粉末の粒径分布の幅社できるだけ狭
いことがよい。
のであることが好ましく、かつ、均質な焼結層を得るた
めには、用いる金属粉末の粒径分布の幅社できるだけ狭
いことがよい。
上記した金属の粉末は金型母材の表面に層状に固着され
る。固着する方法としては、粘着性物質５例えば、ビ四
リン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、カル
ボキシメチルセルロースナトリウム塩、デ命ストリンを
水に溶解し九溶液を、予め金ｉｉｉ＊面に塗布し、ここ
に上記し九金属の粉末を付着させる方法がある。又は、
これら溶液に金属粉末を添加してペースト状とし、この
ペーストを金型表面に塗布する方法も適用できる？ このとき、塗布量を調節することによって、層の厚みが
調整される。被覆層の厚みは、少くとも０．１ ｗｍで
あることが必要で、これよシ薄いときには、効果が達成
されない。通常、（１１〜５ｍである。
る。固着する方法としては、粘着性物質５例えば、ビ四
リン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、カル
ボキシメチルセルロースナトリウム塩、デ命ストリンを
水に溶解し九溶液を、予め金ｉｉｉ＊面に塗布し、ここ
に上記し九金属の粉末を付着させる方法がある。又は、
これら溶液に金属粉末を添加してペースト状とし、この
ペーストを金型表面に塗布する方法も適用できる？ このとき、塗布量を調節することによって、層の厚みが
調整される。被覆層の厚みは、少くとも０．１ ｗｍで
あることが必要で、これよシ薄いときには、効果が達成
されない。通常、（１１〜５ｍである。
このようにして金属の粉末を表面に固着せしめた金型を
、次に、真空又は不活性ガス雰囲気中で加熱処理して、
上記した固着層を焼結層にする。真空中にあっては、そ
の真空度は約１０’−’Ｔｏｒｒ程度にあることが好ま
しく、また不活性ガスとしてはアルゴン、ヘリウムなど
を使用することができる。
、次に、真空又は不活性ガス雰囲気中で加熱処理して、
上記した固着層を焼結層にする。真空中にあっては、そ
の真空度は約１０’−’Ｔｏｒｒ程度にあることが好ま
しく、また不活性ガスとしてはアルゴン、ヘリウムなど
を使用することができる。
焼結温度は、 １０００〜１１００ Ｃの範囲にあるζ
トカ好ましく、ｘｏｏｏｃより低い場合には、焼結層が
多孔構造となり易く、また１１００ Ｃより高い場合に
は、被覆金属層が溶融して流出するなどの現象が生じて
好ましく、ない。
トカ好ましく、ｘｏｏｏｃより低い場合には、焼結層が
多孔構造となり易く、また１１００ Ｃより高い場合に
は、被覆金属層が溶融して流出するなどの現象が生じて
好ましく、ない。
（５）発明の効果
本発明にかかる焼結層は、その硬度が大きくかつ成分中
にＯｒなどの耐蝕性に有効な成分を含み、かつ耐摩耗性
も向上する。また、焼結層と金ｍｓ材との接合界１１ｉ
Ｋは拡散層が形成されるのでその接合強度も向上する。
にＯｒなどの耐蝕性に有効な成分を含み、かつ耐摩耗性
も向上する。また、焼結層と金ｍｓ材との接合界１１ｉ
Ｋは拡散層が形成されるのでその接合強度も向上する。
以上のことから、本発明の金型は、耐摩耗性が大きく、
シたがって使用寿命も長く、その工業的価値はすこぶる
大である。
シたがって使用寿命も長く、その工業的価値はすこぶる
大である。
（６）発明の実施例
（Ａ）金型の製造
試料１：まず、Ｎ１６８重量％、Ｃｒ１３．２５重量％
、８ｉ４．２５重量％、Ｂ３．０重量％、Ｆｅ４．７５
重量％、Ｃ０，７５重量％、Ｗ０６０６重量％成る合金
を粉砕した。２５０メツシュ篩通過の上記合金粉末５炉
を、カルｌキシメチルセルロースナトリウム塩の４重量
舛水溶液１００１１ｊ中に懸濁した。この懸濁液を、直
径８■長さ８０■の工具鋼（８ＫＤ１１）から成る電池
成形用ポンチの表面に塗布して乾燥させた。塗布層の厚
みは約１．０１であつ九。
、８ｉ４．２５重量％、Ｂ３．０重量％、Ｆｅ４．７５
重量％、Ｃ０，７５重量％、Ｗ０６０６重量％成る合金
を粉砕した。２５０メツシュ篩通過の上記合金粉末５炉
を、カルｌキシメチルセルロースナトリウム塩の４重量
舛水溶液１００１１ｊ中に懸濁した。この懸濁液を、直
径８■長さ８０■の工具鋼（８ＫＤ１１）から成る電池
成形用ポンチの表面に塗布して乾燥させた。塗布層の厚
みは約１．０１であつ九。
ついで、とのポンチを電気炉内にセットし。
アルゴンガス中で１０２５１：、 １時間加熱地理し
、塗布した合金の粉末を焼結した。
、塗布した合金の粉末を焼結した。
なお、得られたポンチを径方向に切断して断面を顕微鏡
で観察したところ、焼結層の厚みは平均して約Ｏ−Ｓ■
であ夛％また、焼結層とポンチ母材の境界には相互成分
の拡散層が形成されていた。表面の硬度はグイツカース
硬さくＨマ）で９４０であった。
で観察したところ、焼結層の厚みは平均して約Ｏ−Ｓ■
であ夛％また、焼結層とポンチ母材の境界には相互成分
の拡散層が形成されていた。表面の硬度はグイツカース
硬さくＨマ）で９４０であった。
試料２：ＣＧ３９重量％ 、 Ｎｉ ２４重量％ 、
Ｃｒ１７重量舛、Ｂ３．０重量％、ｓｉ ｔｏ重量％。
Ｃｒ１７重量舛、Ｂ３．０重量％、ｓｉ ｔｏ重量％。
Ｆｅ ４．０重量％、Ｃ１，０重量％、ＷＯ２，０重量
％ 、 Ｍｏ ５重量％から成る合金を粉砕した゛。
％ 、 Ｍｏ ５重量％から成る合金を粉砕した゛。
３２５メツシュ篩通過の上記合金粉末８ｇを、ビ四リン
酸ナトリウムの３重量％水溶液１０〇−中ＦＣ１！濁し
た。懸濁液を試料ｌで用いたと同じポンチの表面に塗布
し、乾燥させた後、真空中で１０５０ｃ、１時間加熱し
九。平均の厚み約１．０−の焼結層が形成された。表面
の硬度はＨｖ＝１０００であった。
酸ナトリウムの３重量％水溶液１０〇−中ＦＣ１！濁し
た。懸濁液を試料ｌで用いたと同じポンチの表面に塗布
し、乾燥させた後、真空中で１０５０ｃ、１時間加熱し
九。平均の厚み約１．０−の焼結層が形成された。表面
の硬度はＨｖ＝１０００であった。
試料３：試料ｌの製造で用いた合金の粉末を、ポンチの
表面に溶射した。平均の厚み約０．５−の溶射層でポン
チは被覆された。溶射層とポンチ母材の境界には拡散層
は認められなかった。表面の硬度はＨマー９４０’であ
った。
表面に溶射した。平均の厚み約０．５−の溶射層でポン
チは被覆された。溶射層とポンチ母材の境界には拡散層
は認められなかった。表面の硬度はＨマー９４０’であ
った。
試料４：直径８■長さ８０■の８ＫＤ１１のポンチをそ
のまま金型とした。表面硬度Ｈｖ＝７２０゜ （Ｂ）金型の性能 以上４種類の金型を用い、正極枠型（主成分は二酸化マ
ンガン、グラファイト、苛性カリ）を常法にしたがって
ブレス成形し、各金型の使用寿命を測定した。その結果
を一括して表に示した。
のまま金型とした。表面硬度Ｈｖ＝７２０゜ （Ｂ）金型の性能 以上４種類の金型を用い、正極枠型（主成分は二酸化マ
ンガン、グラファイト、苛性カリ）を常法にしたがって
ブレス成形し、各金型の使用寿命を測定した。その結果
を一括して表に示した。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｔ −次電池の正極棒鋼を成形する丸めに用いる金蓋で
あって、該金蓋の表面が、ニッケルトクロム又社コバル
トとニッケルとクロムを主成分とし、かつ、ネク素、ケ
イ素、鉄及び縦索を含有して成る厚みＯ，ｌ−以上の焼
結層で被覆されていることを特徴とする電池成形用金型
。 λ 金型母材の表面に１ニツケルとクロム又はコバルト
とニッケルとクロムを生成分とし、かつ、ホウ素、ケイ
素、鉄及び炭素を含有して成る金属の粉末を０．２■以
上の厚みで層状に固着せしめ、 ついで、 真空又は不活性ｊス雰囲気中で加熱処理して該金属の粉
末層を焼結することを特徴とする電池成形用金型の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56185507A JPS5887761A (ja) | 1981-11-20 | 1981-11-20 | 電池成形用金型およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56185507A JPS5887761A (ja) | 1981-11-20 | 1981-11-20 | 電池成形用金型およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5887761A true JPS5887761A (ja) | 1983-05-25 |
Family
ID=16171985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56185507A Pending JPS5887761A (ja) | 1981-11-20 | 1981-11-20 | 電池成形用金型およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5887761A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60203684A (ja) * | 1984-03-29 | 1985-10-15 | Toagosei Chem Ind Co Ltd | プライマ− |
| JPH0632362A (ja) * | 1992-05-11 | 1994-02-08 | Emerson Electric Co | 安全逃し口装置 |
-
1981
- 1981-11-20 JP JP56185507A patent/JPS5887761A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60203684A (ja) * | 1984-03-29 | 1985-10-15 | Toagosei Chem Ind Co Ltd | プライマ− |
| JPH0632362A (ja) * | 1992-05-11 | 1994-02-08 | Emerson Electric Co | 安全逃し口装置 |
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