KR101536772B1 - Aluminum alloy plate for battery case with excellent laser welding property - Google Patents

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KR101536772B1 KR1020080070329A KR20080070329A KR101536772B1 KR 101536772 B1 KR101536772 B1 KR 101536772B1 KR 1020080070329 A KR1020080070329 A KR 1020080070329A KR 20080070329 A KR20080070329 A KR 20080070329A KR 101536772 B1 KR101536772 B1 KR 101536772B1
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히데토시 유치다
야스노리 나가이
도모야스 이또
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스미토모 게이 긴조쿠 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 우수한 레이저 용접 성능을 가지며, 저출력이어도 양호한 용융 상태를 얻을 수 있는 레이저 용접성이 우수한 전지 케이스 덮개용 알루미늄 합금판재를 제공하는 것으로, Fe: 1.4% 이상 2.0% 이하, Si: 0.3% 이하, Cu: 0.2% 이하, Mg: 0.2% 이하를 함유하며, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 가지는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 매트릭스 중에 2 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하의 금속간 화합물이 10000 ㎛2당 40개 이상 존재하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides an aluminum alloy sheet material for a battery case lid having excellent laser welding performance and excellent laser weldability capable of achieving a good melting state even at low output. The aluminum alloy sheet material has a composition of Fe: 1.4% to 2.0% Cu: 0.2% or less, Mg: and contains more than 0.2%, the balance is composed of a composition of aluminum alloys having made of Al and unavoidable impurities, 40 a is an intermetallic compound of less than 2 ㎛ than 5 ㎛ in the matrix 10000 ㎛ 2 gae Or more.

Description

레이저 용접성이 우수한 전지 케이스 덮개용 알루미늄 합금판재{ALUMINUM ALLOY PLATE FOR BATTERY CASE WITH EXCELLENT LASER WELDING PROPERTY}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an aluminum alloy sheet for a battery case cover,

본 발명은 휴대 전화나 노트형 퍼스널 컴퓨터 등에 이용되는 리튬 이온 전지 케이스 덮개용으로서 적합한 가공성과 레이저 용접성이 우수한 알루미늄 합금판에 관한 것이다.The present invention relates to an aluminum alloy plate excellent in workability and laser weldability for a lithium ion battery case cover used for a portable telephone, a notebook type personal computer and the like.

휴대 전화나 노트형 퍼스널 컴퓨터에 편입되는 부품은 경량인 것이 강하게 요구되고 있어, 이 때문에 리튬 이온 전지 케이스재에는 강판이나 스테인리스 강판을 대신해서 Al-Mn계의 A3003 알루미늄 합금판이 사용되기 시작하고 있다.Aluminum-Mn-based A3003 aluminum alloy plates have begun to be used for lithium ion battery case materials in place of steel plates and stainless steel plates, because parts that are incorporated in portable telephones or notebook personal computers are strongly required to be lightweight.

복수의 공정의 드로잉(drawing) 및 아이어닝(ironing) 가공을 조합하여 성형되는 각형 전지 케이스에 있어서, Al-Mn계의 A3003 알루미늄 합금은 광택이 있는 아름다운 표면 상태를 유지하면서 케이스의 박육화가 가능한 소재이다. 박육화는 속부피(內容積)의 증가에 직결되고, 전지 특성의 고용량화를 도모하는 중요한 요소이며, 각형 전지 케이스는 레이저 용접 기술을 이용하여 순알루미늄 합금인 A1050 합금 덮개재로 밀봉된다.In a prismatic battery case formed by combining drawing and ironing of a plurality of processes, the Al-Mn-based A3003 aluminum alloy is used as a material capable of reducing the thickness of the casing while maintaining a glossy and beautiful surface state. to be. Thinning is an important factor in increasing the capacity of the battery, which is directly related to an increase in internal volume, and the rectangular cell case is sealed with a pure aluminum alloy A1050 alloy covering material by laser welding.

그러나, 충방전을 반복하는 리튬 이온 전지는 그 반응시에 내부 압력이 상승 하며 온도도 상승하여, 이 상태하의 알루미늄 합금판재는 크리프(creep) 변형되어, 결과로서 전지 케이스의 두께가 증가한다고 하는 문제가 있어, 그 두께 변형량이 큰 경우에는, 기기에의 영향(고장, 파손 등)이 염려된다.However, in the lithium ion battery which repeats charging and discharging, the internal pressure rises and the temperature rises during the reaction, so that the aluminum alloy sheet under this condition is creep deformed, resulting in an increase in the thickness of the battery case If the amount of deformation of the thickness is large, the influence (failure, breakage, etc.) on the apparatus may be caused.

또, 덮개재에 이용되는 순알루미늄 합금은 A3003 합금계와 비교하면 열 전도성이 높으며, 레이저 용접성의 관점에서는 용입이 얕아지는 경향이 있기 때문에 바람직하지 않다. 정해진 용입 깊이를 얻기 위해 레이저 용접 출력을 높이는 것도 가능하지만, 입열 에너지가 늘어남으로써 전지 케이스 내부 구조체에 손상을 입힐 염려가 있다. 전지 케이스 덮개재에는 전지 내부의 압력 상승을 완화할 목적으로 국소적으로 판두께를 얇게(약 20 ㎛)하는 방폭 기능이 부여되어 있다.In addition, the pure aluminum alloy used for the covering material is not preferable because it has a high thermal conductivity as compared with the A3003 alloy system, and the penetration tends to be shallow from the viewpoint of laser weldability. Although it is possible to increase the laser welding output to obtain a predetermined penetration depth, there is a possibility that the internal structure of the battery case may be damaged by the increase of the heat input energy. The battery case lid member is provided with an explosion-proof function for locally thinning the plate thickness (about 20 mu m) for the purpose of mitigating the pressure rise inside the battery.

최근, 리튬 이온 전지에는 한층 더 고 용량화가 요구되어, 전지 케이스의 외형 치수를 크게 하지 않고 속부피를 늘리는 것이 과제가 되고 있다. 이 때문에 소재는 더 박육화되어야 하지만, 박육화되면 크리프 변형이 발생하기 쉬워지기 때문에, 크리프 변형되기 어려운 전지 케이스용 알루미늄 합금판재가 요구되고 있다.In recent years, lithium ion batteries are required to have higher capacity, and it has become a challenge to increase the inner volume without increasing the outer dimensions of the battery case. For this reason, the material has to be made thinner, but when it becomes thinner, creep deformation tends to occur, and therefore an aluminum alloy sheet for a battery case which is not easily deformed by creep is required.

각형 전지 케이스용 소재에는, 음료캔 성형에서 실시되고 있는 드로잉-아이어닝 가공보다 더 엄격한 성형성이 요구되며, 레이저 용접성에 대해서도 실용상 문제가 없다는 것도 중요한 요소가 된다. 이러한 특성을 만족하는 재료로서, 예컨대, Mn 1%∼1.5%, Mg 0.3%∼0.8%, Cu 0.3%∼0.6%, Si 0.05%∼0.25%, Fe 0.2%∼0.5%를 함유하며, 잔부(殘部) Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 알루미늄 합금판이 제안되어 있다(일본 특허 공개 제2004-156138호 공보). 또, 성형성을 고려하여, Mn 0.3%∼1.5%, Fe 1.0%∼1.8%를 함유하며, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 알루미늄 합금판도 제안되어 있다(일본 특허 공개 제2003-7260호 공보).The prismatic battery case material is required to have more rigorous formability than the drawing-ironing process used in the beverage can forming, and it is also important that there is practically no problem with the laser welding property. As a material satisfying such characteristics, for example, a material containing 1% to 1.5% of Mn, 0.3% to 0.8% of Mg, 0.3% to 0.6% of Cu, 0.05% to 0.25% of Si and 0.2% Al) and inevitable impurities (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-156138). In consideration of moldability, an aluminum alloy sheet containing 0.3% to 1.5% of Mn and 1.0% to 1.8% of Fe and consisting of the remaining Al and inevitable impurities has also been proposed (JP-A-2003-7260) .

전지 케이스 덮개재에 상기 재료를 이용하면, 레이저 용접성의 관점에서는 유리해진다고 생각되지만, 재료 강도가 순알루미늄계 합금보다 높아지기 때문에, 방폭 기능을 부여하는 성형이 곤란해진다. 또, 상기 Fe, Mn을 많이 포함하는 합금계에서는 조대(粗大)한 금속간 화합물이 주조시에 형성되기 쉬워지며, 방폭 기능을 부여하는 성형 가공부에 이러한 조대 금속간 화합물이 존재하면 균열 발생의 기점이 되어 바람직하지 않다.Use of the above material for the battery case lid material is considered to be advantageous from the viewpoint of laser weldability, but since the material strength is higher than that of the pure aluminum-based alloy, it is difficult to form an explosion proofing function. Further, in the alloy system containing a large amount of Fe and Mn, a coarse intermetallic compound is easily formed at the time of casting, and if such a coarse intermetallic compound exists in the forming processing section imparting explosion-proofing function, It is undesirable as a starting point.

Mn 0.4%∼0.6%, Fe 1.15%∼1.35%를 주성분으로 하는 전지 케이스용 알루미늄 합금판도 제안되어(일본 특허 공개 제2007-107048호 공보), 방폭 기능이 우수한 특성을 나타내고 있지만, 레이저 용접성에 관해서는 구체적인 특성이 불분명하며, 상기 제안의 알루미늄 합금판은 모두, 리튬 이온 전지 케이스 덮개용 재료로서는 반드시 만족하여야 할 특성을 갖고 있지 않다.(Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 2007-107048) discloses an aluminum alloy plate for a battery case containing as main components 0.4% to 0.6% of Mn and 1.15% to 1.35% of Fe and exhibits excellent explosion-proofing properties. The specific characteristics are unclear, and all of the aluminum alloy sheets proposed above do not have the characteristics that must be satisfied as a material for the lithium ion battery case cover.

발명자들은, 레이저 용접성을 향상시키기 위한 알루미늄 재료의 조직에 대해서 시험, 검토를 거듭한 결과로서, Fe를 포함하는 금속간 화합물의 존재가, 레이저 용접시의 용입 깊이를 향상시키도록 기능하는 것을 발견하였다. 그 이유를 해명한 결과, 이들 금속간 화합물이 다수 분산함으로써, 레이저 용접기에서 이용되는 YAG 레이저광의 흡수율이 높아지고, 흡수된 빛이 열에너지가 되어 재료를 용융시키기 때문인 것을 밝혀냈다.The inventors have found that the presence of an intermetallic compound containing Fe functions to improve the depth of penetration during laser welding as a result of repeated testing and examination of the structure of an aluminum material for improving laser weldability . The present inventors have clarified the reason for this, and as a result, it has been found that a large number of these intermetallic compounds are dispersed, the absorption rate of YAG laser light used in the laser welder is increased, and the absorbed light becomes heat energy to melt the material.

본 발명은 상기 지견을 베이스로 하여 이루어진 것으로, 그 목적은 순알루미늄계 합금과 같은 가공성과 적절한 저강도를 가지며, 우수한 레이저 용접 성능을 가지고, 저출력이어도 양호한 용융 상태를 얻을 수 있는 레이저 용접성이 우수한 전지 케이스 덮개용 알루미늄 합금판재를 제공하는 것에 있다.The object of the present invention is to provide a laser welding method and a laser welding method capable of achieving good welding performance even with low output power, And an aluminum alloy sheet for a case cover.

상기 목적을 달성하기 위한 청구항 1에 따른 레이저 용접성이 우수한 전지 케이스 덮개용 알루미늄 합금판재는, Fe: 1.4% 이상 2.0% 이하, Si: 0.3% 이하, Cu: 0.2% 이하, Mg: 0.2% 이하를 함유하며, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 가지는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 매트릭스 중에 2 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하의 금속간 화합물이 10000 ㎛2당 40개 이상 존재하는 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의해, 가공성을 손상시키는 일 없이, 양호한 레이저 용접성을 가지는 전 지 케이스 덮개용 알루미늄 합금판이 제공된다.In order to achieve the above-mentioned object, an aluminum alloy sheet material for a battery case cover having an excellent laser weldability according to claim 1 has a composition of Fe: 1.4 to 2.0%, Si: 0.3% or less, Cu: 0.2% And an aluminum alloy having a composition consisting of Al and inevitable impurities, wherein the matrix contains at least 40 intermetallic compounds of 2 占 퐉 or more and 5 占 퐉 or less per 10000 占 퐉 2 . With this configuration, there is provided an aluminum alloy plate for a battery case lid having good laser weldability without compromising processability.

청구항 2에 따른 레이저 용접성이 우수한 전지 케이스 덮개용 알루미늄 합금판재는, 청구항 1에 있어서, 상기 알루미늄 합금이, Mn: 0.05% 이상 0.3% 미만을 더 함유하는 것을 특징으로 한다. Mn의 함유에 의해 레이저 용접성을 더 향상시킬 수 있다.The aluminum alloy sheet for a battery case cover according to claim 2 is characterized in that the aluminum alloy further contains Mn: not less than 0.05% and not more than 0.3%. By the inclusion of Mn, the laser weldability can be further improved.

청구항 3에 따른 레이저 용접성이 우수한 전지 케이스 덮개용 알루미늄 합금판재는, 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 알루미늄 합금이, Zr: 0.01% 이상 0.2% 이하, Cr: 0.01% 이상 0.2% 이하 중 1종 또는 2종을 더 함유하는 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의해 재결정 조직을 미세화하여 성형 가공성을 높일 수 있으며, 용접 균열을 억제할 수도 있다.The aluminum alloy sheet for a battery case cover according to claim 3, wherein the aluminum alloy comprises 0.01 to 0.2% Zr, 0.01 to 0.2% Cr, Or two kinds thereof. With this constitution, the recrystallized structure can be made finer, the molding processability can be enhanced, and weld cracking can be suppressed.

본 발명에 따르면, 레이저 용접시, 동일한 입열로 종래재(材)의 순알루미늄계 합금판재보다 깊은 용입을 얻을 수 있으며, 특히 각형 리튬 이온 전지 케이스 덮개재로서 적합하게 사용할 수 있는 레이저 용접성이 우수한 알루미늄 합금판재가 제공된다.According to the present invention, it is possible to obtain a deeper penetration than the pure aluminum-based alloy plate material of the conventional material with the same heat input during laser welding, and particularly, to provide an aluminum An alloy sheet is provided.

본 발명에 따른 전지 케이스 덮개용 알루미늄 합금판에 있어서의 합금 성분의 의의 및 그 한정 이유에 대해서 설명한다.The significance of the alloy component in the aluminum alloy sheet for the battery case cover according to the present invention and the reason for its limitation will be described.

Fe: Fe는, 상기한 바와 같이, 금속간 화합물로서 존재하는 상태에서, 레이저 용접시의 용입 깊이를 향상시키도록 기능한다. Fe 함유량이 1.4%(질량%, 이하 동 일하다) 미만에서는 용입 깊이가 충분하지 않으며, 접합 강도가 저하하기 때문에 바람직하지 않다. 2.0%를 넘게 함유하면, 주조시에 100 ㎛ 이상의 정출물(晶出物)(금속간 화합물)을 형성하여, 제품판의 상태에서도 15 ㎛ 이상의 화합물로서 존재하게 되고, 방폭 기능을 부여하는 성형 가공부에 이들 조대한 금속간 화합물이 존재하면 균열 발생의 기점이 된다. Fe의 더 바람직한 함유량은 1.5%∼1.7%이다.Fe: Fe functions to improve the depth of penetration during laser welding in a state in which Fe exists as an intermetallic compound, as described above. If the Fe content is less than 1.4% (mass%, the same is true hereinafter), the penetration depth is not sufficient and the bonding strength is lowered. If it is contained in an amount of more than 2.0%, a crystallized product (intermetallic compound) of 100 m or more is formed at the time of casting, and is present as a compound of 15 m or more in the state of the product plate. The existence of these coarse intermetallic compounds in the part becomes a starting point of cracking. A more preferable content of Fe is 1.5% to 1.7%.

Mn: Mn도 Al이나 Fe와 결합하여 금속간 화합물을 형성하여, 레이저 용접시의 용입 깊이를 향상시키도록 기능한다. 그 함유량이 0.05% 미만에서는 그 효과가 충분하지 않고, 0.3% 이상 함유하면, 주조시에 100 ㎛ 이상의 거대한 Al-Fe-Mn계의 금속간 화합물이 형성되기 쉬워져, 성형성을 저하시킨다.Mn: Mn also bonds with Al or Fe to form an intermetallic compound, thereby improving the penetration depth during laser welding. If the content is less than 0.05%, the effect is not sufficient. If the content is 0.3% or more, a large Al-Fe-Mn-based intermetallic compound of 100 탆 or more tends to be formed at the time of casting.

Si: Si는 불순물로서 혼입하지만, 그 함유량이 0.3%를 넘으면, 강도가 높아져 성형성이 저하되기 쉬워지기 때문에, 0.3% 이하로 규제하는 것이 바람직하다. Si량을 저감하는 것은 고 순도의 알루미늄 지금(base metal)을 사용하게 되어, 제조 비용을 상승시키기 때문에, 0.05%∼0.15%의 범위로 하는 것이 바람직하다.Si: Si is mixed as an impurity. However, if the content exceeds 0.3%, the strength is increased and the formability tends to be lowered. Therefore, it is preferable to regulate Si to 0.3% or less. In order to reduce the amount of Si, a base metal of high purity is used, and the production cost is increased. Therefore, the Si content is preferably in the range of 0.05% to 0.15%.

Cu, Mg: Cu, Mg는 레이저 용접시에 증발하기 쉬워 흄(fume)의 발생을 유발하며, 용접 불량의 원인이 된다. 그 때문에 Cu: 0.2% 이하, Mg: 0.2% 이하로 제어하는 것이 바람직하다.Cu, Mg: Cu, and Mg are easily evaporated during laser welding, causing fumes, which may cause welding failure. Therefore, it is preferable to control Cu to 0.2% or less and Mg to 0.2% or less.

Zr, Cr: Zr 및 Cr은, 재결정 조직을 미세화하여 성형 가공성을 높이기 때문에 유효한 원소이다. 또, 용접 균열을 억제하는 작용도 있다. 바람직한 함유량은 Zr: 0.01%∼0.2%, Cr: 0.01%∼0.2%의 범위이며, 각각 하한 미만에서는 상기한 효과가 충분하지 않고, 각각 상한을 넘으면 조대한 금속간 화합물을 형성하기 쉬워 져, 성형성이 저하한다.Zr, Cr: Zr, and Cr are effective elements because they make the recrystallized structure finer and improve the moldability. In addition, there is an action of suppressing weld cracking. The preferred content is in the range of 0.01 to 0.2% of Zr and 0.01 to 0.2% of Cr, respectively. When the lower limit is less than the upper limit, the above effect is not sufficient. If the upper limit is exceeded, Gender deteriorates.

Ti, B: 주괴(鑄塊) 조직을 미세화하여, 제품판의 성형성이 고위(high-level) 안정화되도록 작용하기 때문에, Ti는 0.01% 이상 0.2% 이하, B는 5 ppm 이상 100 ppm 이하의 범위로 1종 또는 2종을 함유시킬 수 있다.Ti and B: Minimize the texture of the ingot and function so that the formability of the product plate is stabilized at a high level. Therefore, Ti is preferably not less than 0.01% and not more than 0.2%, B is not less than 5 ppm and not more than 100 ppm One or two of them may be contained.

금속간 화합물 분산 상태: 상기한 바와 같이, Fe를 포함하는 금속간 화합물의 분산 상태가 레이저 용접성에 크게 영향을 끼쳐, 이 금속간 화합물이 광학 현미경으로 관찰되는 상태에서, 사이즈가 2 ㎛∼5 ㎛인 금속간 화합물이 10000㎛2당 40개 이상 존재하는 경우, 레이저 용접시의 용입이 현격히 깊어진다. 이것은 상기한 바와 같이 금속간 화합물에 의해 레이저 흡수율이 높아지기 때문이며, 또한 금속간 화합물과 매트릭스의 계면에는 첨가 원소나 불순물이 편석하기 쉽게 융점이 낮아지는 것도 용입이 깊어지는 이유이다.Intermetallic compound dispersion state: As described above, when the dispersion state of the intermetallic compound containing Fe greatly affects the laser weldability and the intermetallic compound is observed with an optical microscope, the size is 2 μm to 5 μm In the case where there are 40 or more intermetallic compounds per 10000 μm 2 , penetration during laser welding is significantly deepened. This is because the laser absorption rate is increased by the intermetallic compound as described above. Further, the additive element and the impurity are easily segregated at the interface between the intermetallic compound and the matrix and the melting point is lowered.

2 ㎛보다 작은 화합물이 존재하여도 레이저 용접성을 저하시키지 않지만, 광학 현미경으로 그 분산 상태를 정확히 파악하는 것이 어려우며, 2 ㎛∼5 ㎛의 범위의 분산 상태를 정확히 구별함으로써 레이저 용접성의 우열을 판단할 수 있다. 5 ㎛를 넘는 금속간 화합물은, 레이저 용접성에의 영향이 작다. 또 15 ㎛를 넘는 조대 금속간 화합물은 방폭 기능을 부여하는 성형 가공부(약 20 ㎛의 두께)의 가공에 있어서 균열 발생의 기점이 되어, 금속간 화합물 가까이에서 균열이 발생하기 쉬워지기 때문에, 조대 금속간 화합물의 형성을 억제하는 것이 필요하다. 2 ㎛∼5 ㎛의 금속간 화합물이 10000 ㎛2당 40개 미만에서는 충분한 효과를 얻기 어렵다. 개수의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 조성과 제조 공정에 의해 저절로 상한이 정해져, 실제로는 70∼100개 정도가 상한이 된다.It is difficult to accurately grasp the dispersed state by an optical microscope and the superiority of the laser weldability is judged by accurately distinguishing the dispersion state in the range of 2 탆 to 5 탆 . Intermetallic compounds exceeding 5 탆 have little influence on laser weldability. In addition, since the coarse intermetallic compound having a particle size exceeding 15 mu m becomes a starting point of cracking in the processing of a molded part (about 20 mu m in thickness) for imparting an explosion-proof function and cracks tend to occur near the intermetallic compound, It is necessary to inhibit the formation of an intermetallic compound. When the intermetallic compound having 2 to 5 占 퐉 is less than 40 per 10000 占 퐉 2 , it is difficult to obtain a sufficient effect. The upper limit of the number is not specifically defined, but the upper limit is naturally determined by the composition and the manufacturing process, and the upper limit is about 70 to 100 in practice.

본 발명의 전지 케이스 덮개용 알루미늄 합금판재는, 조괴(造塊)된 주괴를 통상법에 따라 균질화 처리, 열간 압연을 행하고, 필요에 따라 중간 열처리를 행한 후, 최종 판두께까지 냉간 압연을 행하고, 정해진 열처리를 실시하여 사용한다. 전지 케이스 덮개재로서는, 성형성이나 방폭 기능을 고려하여, 연화재(O재)로서 사용하는 것이 바람직하다. 2 ㎛∼5 ㎛의 금속간 화합물을 10000 ㎛2당 40개 이상 존재시키기 위해서는, 균질화 처리를 550℃∼620℃의 온도 범위에서 2h 이상 유지하는 조건으로 행하고, 열간 압연의 압연 가공도를 90% 이상, 또한 냉간 압연의 압연 가공도를 50% 이상으로 하는 것이 바람직하다.In the aluminum alloy sheet material for a battery case cover of the present invention, the ingot mass is homogenized and hot rolled in accordance with a conventional method, subjected to intermediate heat treatment if necessary, cold rolled to a final sheet thickness, Heat treatment is used. As the battery case lid member, it is preferable to use the battery case lid member as a soft fire (O material) in consideration of moldability and explosion-proof function. In order to have 40 or more intermetallic compounds having a diameter of 2 to 5 占 퐉 per 10000 占 퐉 2 , the homogenization treatment is carried out in a temperature range of 550 占 폚 to 620 占 폚 for 2 hours or more, Or more, and the rolling degree of the cold rolling is preferably 50% or more.

<실시예><Examples>

이하, 본 발명의 실시예를 비교예와 대비하여 설명하고, 그 효과를 실증한다. 이들 실시예는 본 발명의 일실시형태를 나타내는 것으로, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다.Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described in comparison with the comparative example, and the effect thereof will be demonstrated. These embodiments show one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

<실시예, 비교예><Examples and Comparative Examples>

표 1에 나타내는 조성을 가지는 알루미늄 합금을 반연속 주조에 의해 조괴하였다. 또한, 알루미늄 합금에는 Ti 0.01%, B 50 ppm을 첨가하였다. 얻어진 주괴를 통상법에 따라 균질화 처리, 열간 압연, 냉간 압연하여, 두께 0.8 ㎜의 판재를 작성하였다. 그 후, 380℃의 온도에서 최종 열처리를 행하여, 얻어진 판재를 시험재 로 하여 하기의 방법으로 평가하였다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 표 1∼표 2에 있어서, 본 발명의 조건을 벗어난 것에는 밑줄을 그었다.The aluminum alloy having the composition shown in Table 1 was subjected to semi-continuous casting. Further, 0.01% of Ti and 50 ppm of B were added to the aluminum alloy. The obtained ingot was homogenized, hot rolled, and cold rolled according to a conventional method to prepare a plate having a thickness of 0.8 mm. Thereafter, final heat treatment was performed at a temperature of 380 DEG C, and the obtained plate material was evaluated as the test material in the following manner. The evaluation results are shown in Table 2. Also, in Tables 1 to 2, those that are outside the conditions of the present invention are underlined.

합금
alloy
조성(mass%)Composition (mass%)
FeFe MnMn SiSi CuCu MgMg ZrZr CrCr A
B
C
D
E
F
G
H
A
B
C
D
E
F
G
H
1.45
1.56
1.60
1.82
1.60
1.74
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1.56
1.60
1.82
1.60
1.74
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0.35
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인장 특성: JIS Z 2201로 규정되는 JIS5호 시험편을 제작하여, 실온에서 JIS 2241에 준거하여 인장 시험을 행하였다. 성형성의 지표로서, 인장 강도가 130 ㎫ 미만인 것은 합격, 130 ㎫ 이상인 것은 가공성이 뒤떨어지기 때문에 불합격으로 하였다.Tensile properties: A JIS No. 5 test piece specified by JIS Z 2201 was prepared and subjected to a tensile test according to JIS 2241 at room temperature. When the tensile strength is less than 130 MPa as an index of moldability, it is acceptable. When the tensile strength is 130 MPa or more, the processability is inferior.

마이크로 조직: 시험재의 마이크로 조직을 광학 현미경으로 관찰하고, 화상 해석 장치를 이용하여, 사이즈가 2 ㎛∼5 ㎛의 범위의 금속간 화합물을 측정하여, 10000 ㎛2당 개수를 구하였다. 또, 15 ㎛를 넘는 조대 금속간 화합물도 측정하여, 성형성의 지표로서, 15 ㎛을 넘는 조대 금속간 화합물이 1개라도 관찰된 것은 불합격으로 하였다.Microstructure: The microstructure of the test material was observed with an optical microscope, and an intermetallic compound having a size in the range of 2 탆 to 5 탆 was measured using an image analyzer to find the number per 10000 탆 2 . Also, the coarse intermetallic compound exceeding 15 탆 was also measured, and even one coarse intermetallic compound having an average particle size exceeding 15 탆 was observed as an index of moldability.

레이저 용접성: 반도체 여기 펄스 발진형 YAG 레이저(가타오카 세이사쿠쇼 제조 HP300β)를 이용하여, 레이저 출력을 210 W 설정으로 하고, 시험편을 900 ㎜/분으로 이동시켜, 용접부 단면의 최대 용입 깊이를 측정하였다. 계측은 2 ㎝ 간격으로 5 단면을 관찰하여, 그 최대 용입 깊이의 평균값을 산출하였다. 용입 깊이가 200 ㎛ 이상을 합격으로 하고, 200 ㎛ 미만은 용접 불량으로서 불합격이라고 판정하였다.Laser weldability: The laser output was set to 210 W using a semiconductor excitation pulse oscillation type YAG laser (HP300? Manufactured by Kataoka Seisakusho Co., Ltd.), and the test piece was moved at 900 mm / minute to measure the maximum penetration depth Respectively. Five sections were observed at intervals of 2 ㎝ in the measurement, and the average value of the maximum penetration depth was calculated. It was judged that the penetration depth was not less than 200 占 퐉 and less than 200 占 퐉 was not welded.

시험재
Test material

synthesis
gold
인장
강도
Seal
burglar
MPa
내력
(耐力)
History
(Proof load)
MPa
신장
(%)
kidney
(%)
금속간 화합물수
개/10000 ㎛2
Number of intermetallic compounds
/ 10000 탆 2
레이저
용접성
laser
Weldability
2 ㎛∼5 ㎛2 탆 to 5 탆 15 ㎛ 이상15 ㎛ or more 용입 깊이㎛Penetration depth ㎛ 1
2
3
4
5
6
7
8
One
2
3
4
5
6
7
8
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B
C
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C
D
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104
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115
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108
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107
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115
110
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44
43
52
55
56
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48
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43
52
55
56
51
48
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40
39
41
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38
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40
40
39
41
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38
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47
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49
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44
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236
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131
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80
26
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60
62
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37
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33
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53
54
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50
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0
0
0
One
3
One
One
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190
185
195
245
250
206
238
195
177

미만에서, 38% 이상의 신장을 가지고 있으며, 덮개재의 성형 가공에 문제가 없는 양호한 인장 특성을 구비하고 있었다. 사이즈 2 ㎛∼5 ㎛의 금속간 화합물은 10000 ㎛2당 40개 이상 존재하며, 15 ㎛ 이상의 금속간 화합물은 존재하지 않았다. 또, 레이저 용접 후 200 ㎛ 이상의 용입 깊이를 얻을 수 있었다., It had an elongation of 38% or more and had good tensile properties without any problems in the molding of the cover material. There were more than 40 intermetallic compounds of 2 탆 to 5 탆 in size per 10000 탆 2 , and no intermetallic compound of 15 탆 or larger was present. Also, after laser welding, a penetration depth of 200 μm or more was obtained.

이에 대하여, 시험재 9, 10 및 11은 Fe 첨가량이 적기 때문에 금속간 화합물 수가 감소하며, 충분한 용입 깊이를 얻고 있지 못하다. 시험재 12는 Fe, Mn의 첨가량이 많아 15 ㎛를 넘는 금속간 화합물이 존재하며, 전지 케이스 덮개재로서의 성형성에 문제가 있다. 시험재 13은 Mn의 첨가량이 많아 15 ㎛를 넘는 금속간 화합물이 존재하며, 전지 케이스 덮개재로서의 성형성에 문제가 있다.On the other hand, in the test materials 9, 10 and 11, the number of intermetallic compounds decreases because the amount of Fe added is small, and sufficient penetration depth is not obtained. The test material 12 contains an intermetallic compound exceeding 15 탆 due to a large amount of addition of Fe and Mn, and there is a problem in formability as a battery case lid material. The test material 13 contains a large amount of Mn and has an intermetallic compound of more than 15 탆, which is problematic in terms of formability as a battery case lid.

시험재 14는 Zr의 첨가량이 많아 15 ㎛를 넘는 금속간 화합물이 존재하며, 전지 케이스 덮개재로서의 성형성에 문제가 있다. 시험재 15는 Cr의 첨가량이 많아 15 ㎛를 넘는 금속간 화합물이 존재하며, 전지 케이스 덮개재로서의 성형성에 문제가 있다. 시험재 16은 Mg, Cu 첨가량이 많아, 레이저 용접성이 저해되어 충분한 용입 깊이를 얻고 있지 못하다. 시험재 17은 종래재인 1050재이며, 금속간 화합물 수가 적어, 충분한 용입 깊이를 얻고 있지 못하다.The test material 14 contains an intermetallic compound exceeding 15 탆 due to a large amount of Zr added, which poses a problem of moldability as a battery case lid material. The test material 15 contains an intermetallic compound exceeding 15 탆 due to a large amount of Cr added, which poses a problem of moldability as a battery case lid material. The amount of Mg and Cu added to the test material 16 is so large that the laser weldability is impaired and a sufficient penetration depth is not obtained. The test piece 17 is a conventional 1050 material, and the intermetallic compound number is small and sufficient penetration depth is not obtained.

Claims (4)

Fe: 1.4%(질량 %, 이하 동일) 이상 2.0% 이하, Si: 0.3% 이하, Cu: 0.2% 이하, Mg: 0.2% 이하, Mn: 0.05% 이상 0.3% 미만을 함유하며, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 가지는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 매트릭스 중에 2 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하의 금속간 화합물이 10000 ㎛2당 40개 이상 존재하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접성이 우수한 전지 케이스 덮개용 알루미늄 합금판재.At most 0.3% of Si, at most 0.2% of Cu, at most 0.2% of Mg, at least 0.05% of Mn and less than 0.3% of Fe, and the balance Al and inevitability Wherein the aluminum alloy sheet has an average of at least 40 intermetallic compounds of 2 占 퐉 or more and 5 占 퐉 or less per 10000 占 퐉 2 in the matrix. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 합금은, Zr: 0.01% 이상 0.2% 이하, Cr: 0.01% 이상 0.2% 이하 중 1종 또는 2종을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접성이 우수한 전지 케이스 덮개용 알루미늄 합금판재.The battery case according to claim 1, wherein the aluminum alloy further contains one or two of Zr: 0.01% to 0.2% and Cr: 0.01% to 0.2% Aluminum alloy sheet. 삭제delete
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