KR101533227B1 - Steel sheet having excellent chemical resistance - Google Patents
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Abstract
내약품성이 우수한 강판이 개시된다. 본 발명의 일 측면인 내약품성이 우수한 강판은 소지강판; 상기 소지강판의 표면에 형성되고, 실리콘(Si): 5~15%, 잔부 알루미늄(Al) 및 불가피한 불순물을 포함하는 알루미늄 도금층; 상기 알루미늄 도금층 상부에 형성된 화성피막; 상기 화성피막 상부에 형성된 접착층; 및 상기 접착층 상부에 형성되고, 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene) 및 염화비닐수지(Polyvinyl chloride)로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는 필름층을 포함한다.A steel sheet excellent in chemical resistance is disclosed. The steel sheet excellent in chemical resistance, which is one aspect of the present invention, An aluminum plated layer formed on the surface of the base steel sheet and containing 5 to 15% of silicon (Si), aluminum (Al) and unavoidable impurities; A chemical conversion coating formed on the aluminum plating layer; An adhesive layer formed on the chemical conversion film; And a film layer formed on the adhesive layer and including at least one selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, and polyvinyl chloride.
Description
본 기술은 이차전지 캔(can)용 소재로 사용될 수 있는 내약품성이 우수한 강판에 관한 것이다.
This technology relates to a steel sheet excellent in chemical resistance which can be used as a material for a secondary battery can.
최근 전기전자 및 정보통신 산업분야의 급격한 성장으로 전지 산업도 급성장하고 있다. 그 중, 사용 후 다시 충전해 재사용이 가능한 전지를 이차전지라고 하며, 이에 반해 한번만 사용이 가능한 전지를 일차전지라고 한다.
Recently, the battery industry is growing rapidly due to rapid growth in the fields of electric, electronic and information communication. Among them, a rechargeable battery that is recharged after use is referred to as a secondary battery, while a battery that can be recharged once is referred to as a primary battery.
일반적으로 이차전지의 전해액으로는 리튬염을 용해시킨 유기용매가 사용되며, 상기 유기용매로는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate)가 사용되기 때문에, 상기 이차전지의 포장재료인 이차전지 캔(can)용 소재는 상기 전해액과의 안정성이 필히 요구된다. 뿐만 아니라, 이차전지는 3.0~4.0V의 고전위에서 충방전이 이뤄지기 때문에, 우수한 내식성 또한 요구된다. 따라서, 기존에는 이차전지 캔(can)용 소재로써, 전해액과의 안정성 및 내식성이 우수한 알루미늄 합금을 사용하여 왔다.
Generally, an organic solvent in which a lithium salt is dissolved is used as an electrolyte of a secondary battery, and ethylene carbonate and propylene carbonate are used as the organic solvent. Therefore, The material for the battery can is required to have stability with the electrolytic solution. In addition, since the secondary battery is charged and discharged at a high voltage of 3.0 to 4.0 V, excellent corrosion resistance is also required. Therefore, an aluminum alloy excellent in stability and corrosion resistance with an electrolytic solution has been used as a material for a secondary battery can in the past.
한편, 최근에는 이차전지의 용량을 향상시키기 위해 상기 이차전지 캔(can)용 소재의 두께를 얇게 형성하고, 전극 활물질의 두께를 두껍게 하여 전지의 고용량화 및 고효율 방전이 가능하도록 제조되고 있으며, 이러한 이유로 상기 이차전지 캔(can)용 소재에 우수한 성형성 및 성형 후 강도가 동시에 요구되고 있다. 일반적으로 전해액으로 리튬염을 사용하는 이차전지 캔(can)용 소재는 알루미늄 박판을 프레스 성형으로 제조하기 때문에 높은 성형성 및 성형 후 높은 강도가 요구되어지나, 현재 사용중인 알루미늄 합금 중 A3003 합금은 성형성이 우수하나 강도가 낮아 캔(can) 두께를 두껍게 하여야 하므로 캔(can)의 경량화가 어려운 문제점이 있다. 이 외에 A3004 및 A3014 합금들은 강도는 높으나 성형가공을 할 때 연신율이 떨어져서 성형성이 떨어지는 단점이 있다.
Meanwhile, in recent years, in order to improve the capacity of the secondary battery, the secondary battery can is made thin so as to increase the thickness of the electrode active material, thereby enabling high capacity and high efficiency discharge of the battery. Excellent moldability and post-molding strength are simultaneously required for the secondary battery can material. In general, a material for a secondary battery can using a lithium salt as an electrolytic solution is required to have high moldability and high strength after molding because an aluminum foil is manufactured by press molding. However, among the aluminum alloys currently used, A3003 alloy is molded The strength of the can is excellent but the strength is low so that the thickness of the can is required to be thick, so that it is difficult to reduce the weight of the can. In addition, A3004 and A3014 alloys have a high strength, but they have drawbacks in that the elongation rate is lowered during the molding process, resulting in poor formability.
본 발명의 일 측면은, 내약품성이 우수할 뿐만 아니라, 성형성 및 성형 후 강도가 우수한 강판을 제공하는 것이다.
An aspect of the present invention is to provide a steel sheet which is excellent in chemical resistance, as well as in moldability and strength after molding.
본 발명의 일 측면은, 소지강판; 상기 소지강판의 표면에 형성되고, 실리콘(Si): 5~15%, 잔부 알루미늄(Al) 및 불가피한 불순물을 포함하는 알루미늄 도금층; 상기 알루미늄 도금층 상부에 형성된 화성피막; 상기 화성피막 상부에 형성된 접착층; 및 상기 접착층 상부에 형성되고, 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene) 및 염화비닐수지(Polyvinyl chloride)로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는 필름층을 포함하는 내약품성이 우수한 강판을 제공한다.
According to an aspect of the present invention, An aluminum plated layer formed on the surface of the base steel sheet and containing 5 to 15% of silicon (Si), aluminum (Al) and unavoidable impurities; A chemical conversion coating formed on the aluminum plating layer; An adhesive layer formed on the chemical conversion film; And a film layer formed on the adhesive layer and containing at least one selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, and polyvinyl chloride, the steel sheet being excellent in chemical resistance .
본 발명이 제공하는 강판은 내약품성, 성형성 및 성형 후 강도가 매우 우수하여, 이차전지 캔(can)용 소재 등에 바람직하게 적용될 수 있다.
The steel sheet provided by the present invention has excellent chemical resistance, moldability and strength after molding and can be preferably applied to a material for a secondary battery can.
상술한 바와 같이, 기존에는 이차전지 캔(can)용 소재로는 전해액과의 안정성 및 내식성이 우수한 알루미늄 합금을 사용하여 왔는데, 이러한 알루미늄 합금은 성형성 및 성형 후 강도를 동시에 확보하는데 어려움이 있었다.
As described above, conventionally, an aluminum alloy excellent in stability and corrosion resistance with an electrolytic solution has been used as a material for a secondary battery can. Such aluminum alloy has difficulty in securing moldability and post-molding strength at the same time.
본 발명자들은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 연구하던 중, 상기 알루미늄 합금 소재를 알루미늄 도금강판으로 대체하고, 그 표면에 내약품성이 우수한 수지필름을 형성시킬 경우, 전해액과의 안정성 및 내식성이 보다 향상될 뿐만 아니라 성형성과 성형 후 강도 모두 확보할 수 있음을 인지하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention In order to solve the problems of the prior art described above, the present inventors have found that when the aluminum alloy material is replaced with an aluminum-plated steel sheet and a resin film having excellent chemical resistance is formed on the surface thereof, It is possible to secure both the moldability and the post-molding strength, and the present invention has been completed.
이하, 본 발명의 일 측면인 내약품성이 우수한 강판에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a steel sheet having excellent chemical resistance, which is one aspect of the present invention, will be described in detail.
본 발명의 일 측면인 내약품성이 우수한 강판은, 소지강판; 상기 소지강판의 표면에 형성되고, 실리콘(Si): 5~15%, 잔부 알루미늄(Al) 및 불가피한 불순물을 포함하는 알루미늄 도금층; 상기 알루미늄 도금층 상부에 형성된 화성피막; 상기 화성피막 상부에 형성된 접착층; 및 상기 접착층 상부에 형성되고, 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene) 및 염화비닐수지(Polyvinyl chloride)로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는 필름층을 포함한다.
A steel sheet excellent in chemical resistance, which is one aspect of the present invention, comprises a base steel sheet; An aluminum plated layer formed on the surface of the base steel sheet and containing 5 to 15% of silicon (Si), aluminum (Al) and unavoidable impurities; A chemical conversion coating formed on the aluminum plating layer; An adhesive layer formed on the chemical conversion film; And a film layer formed on the adhesive layer and including at least one selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, and polyvinyl chloride.
상기 소지강판의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 본 발명의 일 구현예에 따르면 연신율이 34% 이상이고, 인장강도가 275MPa 이상인 소지강판을 사용할 수 있다. 상기 연신율이 34% 미만인 경우에는 성형이 곤란한 문제가 있으며, 상기 인장강도가 275MPa 미만인 경우에는 성형 후 충격에 의한 변형이 쉽게 발생하는 문제가 있다.
The kind of the base steel sheet is not particularly limited, but according to an embodiment of the present invention, a base steel sheet having an elongation of 34% or more and a tensile strength of 275 MPa or more can be used. When the elongation is less than 34%, there is a problem that molding is difficult. When the tensile strength is less than 275 MPa, there is a problem that deformation due to impact after molding easily occurs.
상기 소지강판의 표면에는 알루미늄 도금층이 형성되며, 상기 알루미늄 도금층은 본 발명 강판의 내약품성을 보다 향상시키는 역할을 한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 알루미늄 도금층은 실리콘(Si): 5~15%, 잔부 알루미늄(Al) 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
An aluminum plating layer is formed on the surface of the base steel sheet, and the aluminum plating layer serves to further improve the chemical resistance of the steel sheet of the present invention. According to an embodiment of the present invention, the aluminum plated layer may include 5 to 15% of silicon (Si), aluminum (Al) and unavoidable impurities.
상기 알루미늄 도금층 내의 성분 중 Si는 소지강판과 도금층의 계면에 생성되는 Fe-Al계 금속간 화합물 성장을 억제하여 도금강판의 내열성을 향상시키며, 도금 품질을 향상시키는 역할을 하는 원소이다. 본 발명에서 이러한 효과를 나타내기 위하여는 상기 Si 함량은 5 중량% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 반면, 상기 Si의 함량이 15 중량%를 초과하는 경우에는 도금층 내 Si 편석이 심해지고, 미세한 조직을 얻기 위해서 높은 출력의 도금 후 냉각처리가 필요하며, 도금강판의 색상이 어두워지는 문제가 있다. 따라서, 상기 Si 함량은 5~15 중량%로 제어함이 바람직하며, 6~12 중량%로 제어함이 보다 바람직하다.
Among the components in the aluminum plating layer, Si is an element that inhibits the growth of Fe-Al intermetallic compound generated at the interface between the base steel sheet and the plating layer to improve the heat resistance of the coated steel sheet and improve the plating quality. In order to exhibit such an effect in the present invention, the Si content is preferably 5 wt% or more. On the other hand, when the content of Si is more than 15% by weight, Si segregation in the plating layer becomes severe and high-power post-plating cooling treatment is required to obtain a fine structure, and the color of the coated steel sheet becomes dark. Therefore, the Si content is preferably controlled to 5 to 15% by weight, and more preferably 6 to 12% by weight.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 알루미늄 도금층은 편면을 기준으로 10~200g/m2의 도금량으로 부착될 수 있다. 상기 도금량이 10g/m2 미만일 경우 내약품성 향상 효과를 기대하기 어려우며, 반면 200g/m2을 초과하는 경우 경제적인 측면에서 불리하다.
According to an embodiment of the present invention, the aluminum plated layer may be adhered with a plating amount of 10 to 200 g / m < 2 > When the plating amount is less than 10 g / m 2 , it is difficult to expect the chemical resistance improvement effect, whereas when it exceeds 200 g / m 2 , it is disadvantageous from the economical point of view.
상기 알루미늄 도금층 상부에는 화성피막이 형성되며, 이는 알루미늄 도금층과 필름층간 밀착력을 향상시키기 위함이다. 상기 화성피막을 형성하기 위한 화성처리액의 종류는 도금층과 필름층간 밀착력을 부여할 수 있는 것이라면 특별히 한정하지 아니하나, 본 발명의 일 구현예에 따르면 크롬(Cr) 또는 크롬-프리(Cr-free) 고내식성 화성처리액을 사용할 수 있다.
A chemical conversion coating is formed on the aluminum plating layer in order to improve adhesion between the aluminum plating layer and the film layer. The chemical conversion solution for forming the chemical conversion film is not particularly limited as long as it can provide adhesion between the plating layer and the film layer. However, according to one embodiment of the present invention, chromium (Cr) or chromium-free ) And a corrosion resistant chemical conversion solution can be used.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 화성피막의 건조도막두께는 30~100㎛일 수 있다. 상기 건조도막두께가 30㎛ 미만인 경우에는 최종제품의 내식성이 저하되는 문제가 있으며, 반면, 100㎛를 초과하는 경우에는 화성처리액 도포량이 과다하여 최종 제품의 표면에 얼룩이 전사되는 문제가 있다.
According to an embodiment of the present invention, the dry film thickness of the chemical conversion film may be 30 to 100 mu m. When the dry film thickness is less than 30 탆, the corrosion resistance of the final product is deteriorated. On the other hand, when the dry film thickness is more than 100 탆, the coating solution amount is excessively large, thereby transferring stains to the surface of the final product.
상기 화성피막 상부에는 접착층이 형성되며, 이에 의해 알루미늄 도금층과 필름층간 밀착력이 보다 향상되게 된다. 상기 접착층을 형성하기 위한 접착액의 종류는 특별히 한정하지 아니하나, 본 발명의 일 구현예에 따르면 올레핀 계열의 접착액을 사용할 수 있다.
An adhesive layer is formed on the upper part of the chemical conversion coating, whereby the adhesion between the aluminum plating layer and the film layer is further improved. The kind of the adhesive liquid for forming the adhesive layer is not particularly limited, but an olefin-based adhesive liquid can be used according to one embodiment of the present invention.
한편, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 접착층의 두께는 2~30㎛일 수 있다. 상기 두께가 2㎛ 미만인 경우에는 알루미늄 도금층과 필름층간 접착력이 열위하여 필름층의 박리가 발생하는 문제가 있으며, 반면 30㎛를 초과하는 경우에는 경제성이 불리하다.
According to an embodiment of the present invention, the thickness of the adhesive layer may be 2 to 30 占 퐉. When the thickness is less than 2 mu m, there is a problem that the film layer is peeled off in order to heat the adhesive strength between the aluminum plated layer and the film. On the other hand, when the thickness exceeds 30 mu m, the economical efficiency is disadvantageous.
상기 접착층 상부에는 폴리프로필렌(PP, Polypropylene), 폴리에틸렌(PE, Polyethylene) 및 염화비닐수지(PVC, Polyvinyl Chloride)로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는 필름층이 형성되며, 이는 전해액과의 안정성 및 내식성을 향상시키는 역할을 한다.
A film layer containing at least one selected from the group consisting of polypropylene (PP), polyethylene (PE), and polyethylene (PVC) and polyvinyl chloride (PVC) is formed on the adhesive layer, And improves corrosion resistance.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 필름층의 두께는 50~200㎛일 수 있다. 상기 필름층의 두께가 50㎛ 미만인 경우에는 내약품성이 저하되는 문제가 있으며, 반면, 200㎛를 초과하는 경우에는 가공성이 저하되는 문제가 있다.
According to an embodiment of the present invention, the thickness of the film layer may be 50 to 200 mu m. When the thickness of the film layer is less than 50 탆, the chemical resistance is deteriorated. On the other hand, when the thickness exceeds 200 탆, the workability is deteriorated.
(( 실시예Example 1) One)
알루미늄 도금재의 내약품성을 평가하기 위하여, 소지강판 표면에 중량%로, Si: 9%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 알루미늄 도금층을 형성시켜 시편을 제조하였다. 이후, 상기 시편을 3cmX3cm 크기로 절단하고, Glove box에 넣고, 그 위에 이차전지 전해액을 떨어뜨린 후 표면의 변색 여부를 관찰하였다. 한편, 비교를 위해, 상용화된 GI 도금강판(비교예 1) 및 55%Al-Zn 도금강판(비교예 2)에 대해서도 동일한 실험을 진행하였다.In order to evaluate the chemical resistance of the aluminum plated material, a specimen was prepared by forming an aluminum plated layer containing 9% Si, 9% Al, and unavoidable impurities in weight percent on the surface of the base steel sheet. Then, the specimen was cut into a 3 cm x 3 cm size, placed in a glove box, dropped on the secondary battery electrolyte, and then discolored on the surface. On the other hand, for comparison, the same experiment was also conducted on commercialized GI coated steel sheets (Comparative Example 1) and 55% Al-Zn coated steel sheets (Comparative Example 2).
○ : 표면 변색 없음○: No discoloration on the surface
△ : 5% 이내 변색 발생Δ: Within 5% discoloration occurred
Ｘ : 전면 변색 발생
X: front discoloration occurred
표 1에 나타난 바와 같이, 도금층의 조성이 본 발명의 범위를 만족하는 발명예 1은 내약품성이 우수함을 확인할 수 있었다. 반면, 비교예 1 및 비교예 2는 내약품성이 열위하여, 강판 표면 전면에 변색이 발생하였으며, 이는 전해액의 성분 중 하나인 불산(HF) 때문인 것으로 판단된다.
As shown in Table 1, Inventive Example 1 in which the composition of the plating layer satisfies the range of the present invention can confirm that the chemical resistance is excellent. On the other hand, in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, discoloration occurred on the entire surface of the steel sheet in order to heat the chemical resistance, which is considered to be due to hydrofluoric acid (HF), which is one of the components of the electrolytic solution.
(( 실시예Example 2) 2)
필름층이 형성된 알루미늄 도금재의 내약품성을 평가하기 위해, 실시예 1의 알루미늄 도금재 시편의 표면에 순차로 화성피막, 접착층, 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 필름층을 형성시켜 시편을 제조하였다. 이후, 상기 시편을 3cmX3cm 크기로 절단하고, Glove box에 넣고, 그 위에 이차전지 전해액을 떨어뜨린 후 표면의 변색 여부를 관찰하였다.
In order to evaluate the chemical resistance of the aluminum plating material on which the film layer was formed, specimens were prepared by sequentially forming a chemical conversion coating, an adhesive layer, and a polypropylene (PP) film layer on the surface of the aluminum plating test piece of Example 1. Thereafter, the specimen was cut into a 3 cm x 3 cm size, placed in a glove box, dropped on the secondary battery electrolyte, and then discolored on the surface.
한편, 비교를 위해, 상기 실시예 1의 알루미늄 도금재 시편의 표면에 각각 폴리에스테르 도장층(비교예 3), 불소수지 도장층(비교예 4), Sol 도장층(비교예 5), 폴리에스테르 필름층(비교예 6)을 형성시킨 시편에 대해서도 동일한 실험을 진행하였다.On the other hand, for comparison, a polyester coating layer (Comparative Example 3), a fluororesin coating layer (Comparative Example 4), a Sol coating layer (Comparative Example 5), a polyester The same experiment was conducted on the specimen having the film layer (Comparative Example 6) formed thereon.
◎ : 90일 초과시까지 변색 없음◎: No discoloration until more than 90 days
○ : 90일 이내 변색 발생○: discoloration occurred within 90 days
△ : 50일 이내 변색 발생△: discoloration occurs within 50 days
Ｘ : 30일 이내 변색 발생
X: Fading occurs within 30 days
표 2에 나타난 바와 같이, 폴리프로필렌 필름층이 형성된 발명예 2는 내약품성이 매우 우수함을 확인할 수 있었다. 반면, 비교예 3 내지 6은 초기에는 변색이 되지 않았으나 시간이 소요되면서 표면 변색이 발생하였다.As shown in Table 2, Example 2 in which the polypropylene film layer was formed showed excellent chemical resistance. On the other hand, in Comparative Examples 3 to 6, discoloration did not occur initially, but surface discoloration occurred with time.
Claims (6)
상기 소지강판의 표면에 형성되고, 실리콘(Si): 5~15%, 잔부 알루미늄(Al) 및 불가피한 불순물을 포함하는 알루미늄 도금층;
상기 알루미늄 도금층 상부에 형성된 화성피막;
상기 화성피막 상부에 형성된 접착층; 및
상기 접착층 상부에 형성되고, 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene) 및 염화비닐수지(Polyvinyl chloride)로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는 필름층을 포함하는 내약품성이 우수한 강판.
Base steel sheet;
An aluminum plated layer formed on the surface of the base steel sheet and containing 5 to 15% of silicon (Si), aluminum (Al) and unavoidable impurities;
A chemical conversion coating formed on the aluminum plating layer;
An adhesive layer formed on the chemical conversion film; And
And a film layer formed on the adhesive layer and including at least one selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, and polyvinyl chloride.
상기 소지강판은, 인장강도가 275MPa 이상이고, 연신율이 34% 이상인 내약품성이 우수한 강판.
The method according to claim 1,
The base steel sheet has a tensile strength of 275 MPa or more and an elongation of 34% or more and is excellent in chemical resistance.
상기 알루미늄 도금층의 도금 부착량은 10~200g/m2인 내약품성이 우수한 강판.
The method according to claim 1,
The aluminum plating layer has a plating adhesion amount of 10 to 200 g / m 2 and is excellent in chemical resistance.
상기 화성피막의 두께는 30~100㎛인 내약품성이 우수한 강판.
The method according to claim 1,
Wherein the chemical conversion coating has a thickness of 30 to 100 占 퐉 and excellent chemical resistance.
상기 접착층의 두께는 2~30㎛인 내약품성이 우수한 강판.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the adhesive layer is 2 to 30 占 퐉.
상기 필름층의 두께는 50~100㎛인 내약품성이 우수한 강판.The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the film layer is 50 to 100 占 퐉.
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| KR20150062616A (en) | 2015-06-08 |
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