KR20000010849A - 전지 케이스 및 전지 케이스용 표면처리 강판 - Google Patents
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Abstract
높은 특성을 갖는 전지 케이스는 연속 성형하기에 적당하고 표면 처리 강판은 전지 케이스를 제조하는데 적당하게 사용될 수 있다. 전지 케이스는, DI 또는 DTR 성형법에 의해서, 니켈 코발트 합금을 갖는 원 강판의 내외면을 도금하여 얻어진 표면 처리 강판을 성형하여 제조된다. 전지 케이스의 양 표면에 도금된 니켈-코발트 합금은, 파우더링 품질이 현저하게 감소될 수 있기 때문에, 컵핑 공정에서 펀칭 로드를 감소시킨다. 따라서, 금속 접촉에 의해 야기된 펀치 및 다이의 스크래칭이 멈추게되고 다이 및 펀치의 서비스 수명이 연장되며, 또한, 그런 후 전지 케이스의 연속 생산성이 향상될 수 있다. 또한, 케이스는 양호한 윤활 특성을 가지고, DI 또는 DTR 성형성에 중요한 인자인 전지 케이스의 제거성능 (스트립핑성능) 이 향상될 수 있다.
Description
기술분야
본 발명은 알칼리성 용액이 채워진 케이스에 관한 것이다. 더욱 명백하게는, 본 발명은 알칼리 망간 전지 및 니켈 카드뮴 전지의 전지 외부 케이스에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전지 케이스를 만드는데 적당한 표면처리 강판에 관한 것이다.
배경기술
전지 케이스로 냉간 압연된 강 스트립을 가압 성형 후 배럴 도금으로 하는 방법 또는 전지 케이스로 니켈 도금된 강 스트립을 가압 성형하는 방법이 강알칼리성 용액이 채워진 알칼리-망간 전지 및 니켈 카드뮴 전지용 전지 케이스를 제조하기 위해서 채택되어져 왔다.
니켈 도금이 알칼리 망간 전지 및 니켈 카드뮴등의 전지에 대해 사용되는 이유는 다음과 같다. 알칼리에 대한 양호한 내식성을 갖는 니켈은 전해액이 주로 강한 알칼리성의 수산화 칼륨인 전지에 적당하다. 또한, 니켈이 전지에 적당한데, 그 이유는, 전지가 외부 단자와 연결될 때 니켈이 안정한 접촉 저항을 가지기 때문이다. 또한, 전지 제조공정시 전지로 조립될 때 각 구성요소가 점용접 (spot welding) 되는 경우에, 니켈은 우수한 점용접 특성을 가진다.
그런데, 최근 도금법의 주요 경향은, 과거의 배럴 도금법이, 강 스트립이 미리 니켈도금되는 프리-도금법 (pre-plating) 으로 교체되어져 왔다. 과거의 배럴 도금에 의해서는 끊임없이 고품질의 제품을 제조하는 것이 곤란한데, 그 이유는, 도금 두께의 차이가 크고 케이스의 내면을 균일하게 니켈 도금하는 것이 곤란하기 때문이다. 프리 도금에 관해서는, 니켈 도금후 열확산 처리하는 방법이 내식성을 향상시키기 위해서 주로 적용되었다. 알칼리 망간 전지의 전지 성능과 양극 케이스 (전지 케이스) 사이의 관계가 이하 설명된다. 상기 전지 성능과 양극 케이스의 내면 특성은 밀접한 관계가 있다. 양극 케이스의 내면과 알칼리 망간 전지의 양극 혼합물 (양극 활성 재료로서 이산화 망간, 컨덕터로서 흑연, 및 전해액으로서 수산화 칼륨으로 이루어짐) 간의 접촉 저항이 낮아 질수록, 전지 성능은 더욱 양호해진다고 한다. 알칼리 망간 전지에 관해서는, 양극 혼합물과 양극 케이스는 접촉하고, 또한 양극 케이스가 전지의 케이스뿐만 아니라 전자를 전달하는 컨덕터로서의 역할을 한다.
따라서, 양극 혼합물과 양극 케이스의 내면간의 접촉 저항이 클 때, 전지의 내부 저항이 증가한다. 이는 전지 성능을 방해하는, 작동 전압과 전지 방전 지속기간을 감소시킨다. 그래서, 양극 혼합물과 양극 케이스의 내면간의 접촉 저항을 감소시키는 것이 바람직하다. 또한, 양극 케이스의 내면을 거칠게 하는 것과, 종방향으로 양극 케이스를 수축 (修築) 하는 것과, 또한 흑연에 바인더를 첨가하여 만들어진 도전성 재료 또는 도전 코팅을 가하는 것이 양극 혼합물과 양극 케이스 내면간의 접촉 저항을 감소시킬 수 있다고 제안되고 있다.
다음으로, 전지 케이스의 가압 성형법이 설명된다. 최근에는, DI (Drawing and Ironing) 성형법이 과거 다단계 딥 드로잉법 (일본 특허공보 평 7-99686 참조) 을 교체하여 전지의 용량을 증가시키기 위해 벽을 얇게하는 방법으로서 점점 더 사용되었다. 바닥부 두께보다 얇아진 케이스 측면이 더 많은 양극과 음극 활성 재료를 포함할 수 있도록 허용하기 때문에, 이 DI 성형법 및 DTR (Drawing Thin and Redraw) 성형법이 전지 용량을 증가시킬수 있다. 또한, 두꺼운 바닥부가 전지의 내압성을 향상시키는데 유리하다.
발명의 상세한 설명
그러나, 비록 DI 성형법과 DTR 성형법이, 상술한 바와 같이, 전지 용량을 증가시키는데 효과적이지만, 그들이 연속 성형용으로 사용될때는 불리한데, 그 이유는, 이들 방법에서 재료의 변형 저항이 종래 다단계 딥 드로잉 성형법에서보다 크기 때문이다. 구체적으로, DI 성형법과 DTR 성형법의 컵핑 (cupping) 공정에서의 파우더링 (powdering) 품질 (도금층의 파우더 드롭아웃) 이 열등할 때, 파우더 (powder) 가 아이어닝 공정에서의 펀치 및 다이에 접착하여 케이스 측벽에서 결함을 야기한다. 비록 유사한 현상이 딥 드로잉 성형에서 일어난다지만, 상술한 결함은 DI 성형법 및 DTR 성형법에서 더욱 현저한데, 이유는, 케이스 벽이, 더욱 광택있는 외관을 제조하는, 작은 표면조도를 가지기 때문이다.
또한, 파우더링 품질이 DI 성형법 및 DTR 성형법에서 더욱 중요하다. 또한, 재료 및 도구의 접촉 압력이 상기 드로잉 법에서보다 DI 성형법 및 DTR 성형법에서 더욱 크기 때문에, 양호한 윤활이 도구 수명을 위해서 요구된다. 따라서, 가압 윤활제에 대한 양호한 파우더링 품질 및 보존력을 갖는 재료가 요구된다.
니켈 도금 강판을 사용할 때, 윤활제의 보존력을 향상시키는 하나의 방법은 가압 성형 단계시 도금층에서 균열을 야기시키고 균열이 야기되는 부분에서 윤활제를 유지하는 것이다. 이러한 수단으로서, 단단한 도금층을 제조하는 광택 니켈 도금이 일반적으로 생각된다. 그러나, 비록 광택 니켈 도금이 단단한 광택 도금층을 제조한다지만, 그 제조품은 취성이고 가압 성형시 열등한 파우더링 품질을 가진다. 게다가, 광택 도금이 전해 증착된 결정 입자를 미세하게 하도록 황을 함유하는 유기 첨가제 (예를 들면, =C-SO2- 기를 갖는 술폼산 (sulfomic acid)) 를 포함한다지만, 황은 도금층내에 흡수되어, DI 성형 및 DTR 성형의 스트레칭과 아이어닝 공정에서 재료의 온도 상승에 의해 촉진된 황으로 취화되어 파우더링 품질을 약화시킨다.
본 발명의 발명가는 그러한 관점으로부터 DI 성형법 및 DTR 성형법에서 우수한 성형성을 갖는 전지 케이스용 다양한 재료를 시험하였고, 또한 니켈 코발트 합금 도금이 적당하다고 발견하였다.
본 발명은 그러한 발견에 기초하고 있으며, 고품질 및 우수한 연속 성형성을 갖는 전지 케이스와 상기 전지 케이스를 제조하는데 적당한 표면 처리 강판을 목표로 한다. 본 발명의 다른 목적은 DI 성형 및 DTR 성형후 케이스의 제거성능 (스트립핑성능, strippability) 을 향상시키는 것이다. 이는 최종 가압 공정시 펀치로부터 케이스 스트립핑 (스트립핑성능) 의 곤란함이 상술한 파우더링 품질외에 케이스 제조에서도 중요하기 때문이라고 생각된다. 케이스가 케이스 에지상의 펀치 히칭 핑거네일 (punch hitching finger nail) 로부터 뽑혀지는 스트립핑에서, 열등한 스트립핑은 더욱 빈번히 케이스의 개공 에지부를 파손 및 갈라지게에서 하여 생산성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
청구항 1 항에 청구된 전지 케이스는 DI 성형법 또는 DTR 성형법을 이용하여, 내면 및 외면이 니켈-코발트 합금으로 도금된 표면 처리 강판을 성형하여 얻어지는 상술한 목적을 달성한다. 청구항 2 항에 청구된 전지 케이스는 상술한 니켈-코발트 합금 도금의 코발트 함량이 0.5 내지 10 중량% 인 청구항 1 항에서 언급한 전지 케이스로 추정된다. 청구항 3 항에 청구된 전지 케이스는 상술한 니켈-코발트 합금 도금의 두께가 케이스의 내면에 대해서는 0.5 내지 3 ㎛ 이고 케이스의 외면에 대해서는 1.0 내지 4 ㎛ 인 청구항 1 항에서 언급한 전지 케이스로 추정된다. 청구항 4 항에 청구된 전지 케이스는 DI 성형법 또는 DTR 성형법을 이용하여, 내면 및 외면이 니켈-철 합금으로 도금된 표면 처리 강판을 성형하여 얻어진다. 청구항 5 항에 청구된 전지 케이스는 상술한 니켈-철 합금 도금의 철 함량이 0.5 내지 5 중량% 인 청구항 4 항에 청구된 전지 케이스로 추정된다. 청구항 6 항에 청구된 전지 케이스는 상술한 니켈-철 합금 도금의 두께가 케이스의 내면에 대해서는 0.5 내지 3 ㎛ 이고 케이스의 외면에 대해서는 1.0 내지 4 ㎛ 인 청구항 5 항에 청구된 전지 케이스로 추정된다. 청구항 7 항에 청구된 표면 처리 강판은 니켈-코발트 합금으로 강판 내면 및 외면을 도금하여 만들어진다. 청구항 8 항에 청구된 표면 처리 강판은 상술한 니켈-코발트 합금 도금의 코발트 함량이 0.5 내지 10 중량% 인 청구항 7 항에 청구된 표면 처리 강판으로 추정된다. 청구항 9 항에 청구된 표면 처리 강판은 니켈-철 합금으로 강판 내면 및 외면을 도금하여 만들어진다. 청구항 10 항에 청구된 표면 처리 강판은 상술한 니켈-철 합금 도금의 철 함량이 0.5 내지 5 중량% 인 청구항 9 항에 청구된 표면 처리 강판으로 추정된다.
구체예
우선, 상술한 전지 케이스 및 표면 처리 강판의 니켈-코발트 합금 도금의 형성이 설명되었다. 황산 코발트가 와트 욕조 또는 술팜산염 욕조 (sulfamate bath) 에 첨가되는 도금 욕조를 사용할 때, 코발트 및 니켈의 공석이 형성된다. 결과적으로, 도금층내 코발트 함량을 증가시킴으로써, 도금층의 공석 경도가 증가한다. 구체적으로는, 코발트가 1g/ℓ(코발트 함량 5%) 으로 첨가될 때, 술팜산 니켈 욕조에 의한 도금의 표면 경도가 약 300 내지 320 (빅커스 경도) 로 상승하는 반면에, 코발트가 첨가되지 않을 때는 약 220 내지 230 (빅커스 경도) 이다.
유사하게, 니켈 도금층에 3 내지 5% 로 철을 함유할 때 니켈-철 합금 도금의 도금층의 경도는 약 500 (빅커스 경도) 에 이른다. 따라서, 단단해진 도금층을 갖는 표면 처리 강판이 제조되며, 또한 그 후 이 표면 처리 강판은 DI 성형법 및 DTR 성형법을 이용하여 전지 케이스 (알칼리 망간 전지 LR6 타입) 로 성형된다. 또한, 전지 케이스의 내면 및 외면의 측벽이 현미경으로 관찰될 때, 거칠게되는 미세한 표면이 관찰된다.
파우더링 품질을 검사하기 위해서, 제조된 전지 케이스의 윤활 내면 및 외면이 유기 용매로써 제거되고 그런 후 도금층으로부터 드롭아웃된 파우더가 접착 테이프에 접착되고 양이 확대 유리 (25 배 확대) 로써 관찰되었다. 결과적으로, 파우더링 품질의 현저한 감소가 관찰되었다.
전지 케이스의 연속 성형성을 평가하기 위해서, 3 종류의 성형법, 즉, 딥 드로잉법, DI 성형법, 및 DTR 성형법에서 파우더링 품질이 검사되었다. 본 발명에 사용된 표면 처리 강판을 구성하는 니켈-철 합금 코팅된 강판 및 니켈-코발트 합금 코팅된 강판이 보통 광택 니켈 도금된 강판과 비교하여 더 작은 펀칭 로드를 가진다는 것을 발견하였다.
본 발명의 표면 처리 강판이 성형되었을 때, 펀칭 로드는 작은데, 그 이유는, 윤활제가 컵핑 공정에서 표면 처리 강판의 미세하게 거칠은 표면에 들어가고 재료와 다이 또는 펀치사이에 윤활제의 보존력이 양호한데 기인하여 내마모가 DI 성형의 일련의 아이어닝 공정 및 DTR 성형의 스트레칭 공정에서 감소하기 때문이다. 이는 금속간 접촉에 기인하는 다이 및 펀치의 결함이 낮아진 펀칭 로드 때문에 감소하여, 다이 수명이 연장되고 전지 케이스의 연속적인 생산성을 향상시킨다는 장점이 있다. 또한, 윤활제의 바람직한 보존력이 DI 성형성 및 DTR 성형성에서 주요 인자인 전지 케이스의 제거성능 (스트립핑성능) 에 대해서 또한 유리하다.
본 발명은 전지 케이스의 벽을 얇게하는 수단으로서 DI 성형법 및 DTR 성형법에 사용되는 것 뿐만 아니라, 파우더링 품질을 향상시키고 결함을 감소시키기 때문에 종래의 다단계 딥 드로잉법에도 바람직하게 적용될 수 있다.
또한, 전지가 DI 성형법 및 DTR 성형법을 이용하여 알칼리 망간 전지 케이스로 본 발명의 도금된 강판을 성형하여 제조될 때, 케이스의 내면으로 양극 혼합물의 접착, 및 전지 케이스속으로 형성된 양극 혼합물에 전지 케이스 내면을 코팅한 흑연 코팅물의 접착은 미세하게 거칠은 표면의 존재에 의해 향상된다. 즉, 본 발명의 도금된 강판의 사용은, DI 성형법 및 DTR 성형법을 이용하여 성형된 케이스 내면의 표면 거칠기가 적고 양극 혼합물 또는 흑연 코팅물로 그의 접착이 열등하다는, 단점을 보충한다. 코발트 및 철을 함유하는 본 발명의 니켈기 합금 도금은 우수한 내알칼리 부식과 내용해성을 갖는 철의 그룹내에 포함되기 때문에, 이는 전해액이 고농도 알칼리성 용액인 니켈 수소 전지, 알칼리 망간 전지, 및 니켈 카드뮴 전지등의 전지용으로 적당한 재료이다.
그러나, 니켈-코발트 합금 도금의 적당한 코발트 함량은 0.5% 내지 10% 이다. 코발트 함량이 0.5% 미만일 때, 코발트 도금층을 경화하는데는 효과적이지 않다. 반면에, 코발트 함량이 10% 를 초과하는 경우, 표면 처리 강판상의 경화효과가 포화되고 또한 코발트가 값비싼 귀금속이기 때문에 비경제적이다.
니켈-철 합금 도금에 관해서는, 적당한 철 함량은 0.5% 내지 5% 이다. 철 함량이 0.5% 미만인 경우, 경화효과는 얻어지지 않는다. 반면에, 철 함량이 5% 를 초과하는 경우, 경화효과는 포화되며, 또한 철 함량이 더욱 증가되는 경우 욕조를 제어하는데 곤란함을 야기한다. 본 발명의 표면 처리 강판의 도금 두께에 관하여, 케이스 내면에 대한 바람직한 범위는 니켈-코발트 합금 도금 및 니켈-철 함금 도금의 양자에 대해서 0.5 내지 3.0㎛ 이다. 반면에, 케이스 외면에 대한 바람직한 범위는 1.0 내지 4.0㎛ 이다.
케이스 내면의 도금 두께가 0.5㎛ 미만인 경우, 강 기판의 노출은 증가되고 내식성이 알칼리 망간 전지와 같은 전지의 케이스에서보다 열등하여, 철 이온에서 전해액으로 용해하기 때문에 전지 성능의 약화를 야기시킨다. 반면에, 케이스 외면의 도금 두께가 1.0㎛ 미만인 경우, 가압 성형 공정 및 전지 제조 공정시 전지 케이스상에 녹이 발생할지도 모르며 내식성이 충분하지 못하므로 장시간동안 녹이 보존된다.
케이스 내면 및 외면의 도금 두께의 상한치는, 도금 두께가 이 값을 초과하는 경우 효과가 포화되고 또한 두께를 더욱 두껍게 하는 것은 비경제적이기 때문에, 각각 0.3㎛ 및 0.4㎛ 이다.
대개 낮은 탄소 알루미늄 킬드 강이 표면 처리 강판의 기본 재료로 적당하게 사용된다.
또한, 매우 낮은 미시효 탄소강 (탄소 함량이 0.01% 미만) 으로부터 니오브 및/또는 티타늄을 첨가하여 준비된 냉간 압연 강 스트립이 또한 사용된다. 또한, 전기 세정, 어닐링, 및 종래 방법을 사용하여 냉간 압연후 템퍼 압연시킨 강 스트립이 도금용 기판으로서 사용된다. 그런 후, 표면 처리 강판이 니켈-코발트 합금 또는 니켈-철 합금으로써 강 기판을 도금하여 제조된다.
도금 욕조에 관해서는, 공지된 황산염 욕조와 술팜산염 욕조의 양자가 사용된다지만, 술팜산염 욕조가 상대적으로 제어되는게 용이하기 때문에 적당하다. 도금층으로 증착된 니켈에 코발트 또는 철중 어느 하나의 비율이 양자중 어느 하나의 도금층내 농도보다 몇배 더 크기 때문에, 애노드에 대해서는 니켈 애노드를 사용하는 것이 가능하고 코발트 및 술팜산염 또는 황산염 형태인 철 이온을 공급하는 것이 가능하다.
실시예
본 발명은 아래의 실시예를 참조하여 더욱 구체적으로 설명되었다.
냉간 압연, 어닐링, 및 템퍼 압연시킨 두께가 0.25㎜ 및 0.4㎜ 인 저탄소 알루미늄 킬드 강판이 도금용 강 기판으로서 사용된다. 강 기판 양자의 화학적 조성은 다음과 같다. C : 0.04 중량%, Mn : 0.22 중량%, Si : 0.01 중량%, P : 0.012 중량%, S : 0.006 중량%, Al : 0.048 중량%, N : 0.0025 중량% 이다.
알칼리 전해 디그리싱, 린싱, 황산에 침지 및 그후의 린싱을 포함하는 보통의 예비처리를 시킨후, 상술한 강 기판이 아래의 조건으로 니켈-코발트 합금 및 니켈-철 합금으로써 도금되고 표면 처리 강판으로 만든다.
1) 니켈-코발트 합금 도금 : 황산 코발트의 다양한 양이 니켈 술팜산 욕조에 첨가되어 코발트를 함유하는 니켈 도금층을 가진다.
욕조 조성 :
술팜산 니켈 Ni(NH2SO3)ㆍ4H2O 600 g/ℓ
염화 니켈 NiCl2ㆍ6H2O 10 g/ℓ
황산 코발트 CoSO4ㆍ6H2O 5-20 g/ℓ
붕산 H3BO340 g/ℓ
구연산 0.6 g/ℓ
사카린 0.5 g/ℓ
욕조 pH=4 (술팜산의 첨가로써 조정됨), 교반 :대기중에서 교반됨. 욕조 온도 = 60 ℃. 캐소드 전류 밀도 = 10A/dm2.
애노드 = S 펠렛 (INCO 회사에 의해 제조된 상표명, 구상) 으로 팩되고 폴리프로필렌으로 만들어진 백 (bag) 으로 덮혀진 A 티타늄 바스켓이 애노드로서 사용된다. 코발트 함량 및 도금 필름의 두께는 황산 코발트 첨가량과 상술한 조건에서 전기분해 보존력을 변경시킴으로써 변화된다.
2) 니켈-철 합금 도금 : 술팜산 철이 술팜산 니켈 욕조에 첨가되어 철을 함유하는 니켈 도금층을 가진다.
욕조 조성 :
술팜산 니켈 Ni(NH2SO3)ㆍ4H2O 450 g/ℓ
술팜산 철 Fe(NH2SO3)ㆍ5H2O 0 - 7 g/ℓ
붕산 H3BO345 g/ℓ
구연산 0.6 g/ℓ
사카린 0.5 g/ℓ
욕조 온도 = 50 ℃, 캐소드 전류 밀도 = 10A/dm2.
애노드 = S 펠렛 (INCO 회사에 의해 제조된 상표명, 구상) 으로 팩되고 폴리프로필렌으로 만들어진 백으로 덮혀진 A 티타늄 바스켓이 사용된다.
철 함량 및 도금 필름의 두께는 술팜산 철 첨가량과 상술한 조건에서 전기분해 보존력을 변경시킴으로써 변화된다. 상술한 니켈-코발트 합금 도금 및 니켈-철 합금 도금이 행해진 후, 도금층이 3% 질산에 용해되고 도금 두께 및 도금 필름의 합금 조성이 ICP (유도적으로 결합된 플라즈마 원자 방출 분광화학적 분석) 법으로써 분석된다.
도금 두께 (㎛) 는 도금된 영역의 값으로써 각 원소의 용해량 값의 분할 및 각 원소의 비중력을 고려하여 결정된다. 표 1 은 이러한 결과를 표시한 것이다.
(전지 케이스 제조) DI 성형법에 의해 성형된 전지에 관하여는, 두께가 0.4㎜ 인 상술한 도금 강판은, 직경이 41㎜ 인 블랭크로 뽑혀지고, 직경이 20.5㎜ 의 컵으로 인발되고, 또한 그 후 DI 성형법을 사용하는 다단계 아이어닝과 재드로잉에 의해, 외경이 13.8㎜, 케이스 측벽 두께가 0.20㎜ 및 높이가 56㎜ 로 성형된다. 마지막으로, 상부는 높이가 49.3㎜ 인 LR6 타입 전지 케이스 형상으로 다듬어진다. 반면에, DTR 성형법으로 성형된 전지 케이스에 관해서는, 판 두께가 0.25㎜ 인 도금 강판이 58㎜ 직경의 블랭크로 뽑혀지고, 또한 그 후 13.8㎜ 의 외경, 0.20㎜ 의 케이스 측벽 두께 및 49.3㎜ 의 높이를 갖는 LR 타입 전지 케이스로 몇번의 드로잉과 재드로잉에 의해 성형된다.
(파우더링 품질의 평가) 파우더링 품질은 상술한 전지 케이스의 제조 공정으로 성형후 중량을 감소시킴으로써 평가된다. 공정은 블랭킹→컵핑→디그리싱→중량 측정(1)→성형→디그리싱→중량 측정(2) 으로 이루어진다. 디그리싱은 알칼리 침지 디그리싱후 아세톤으로 초음파 세정에 의해 행해진다.
만약 감소가 모든 케이스에서 측정된다면 에러가 크기 때문에, 1측정 유닛으로서 그들의 30 이 3번 반복된다. 표 1 은 결과를 나타낸다. 표 1 에서 분명히 알수 있는 것 처럼, 비교예 1내지 2 에서, 다량의 분말이 케이스로부터 드롭아웃 (74 내지 160 ㎎/30 케이스) 하는 반면에, 본 발명의 실시예 1 내지 10 에서는, 소량의 분말이 드롭아웃한다 (23 내지 33/(30케이스)). 이는, 본 발명의 전지 케이스가 파우더링에서는 우수하다는 것을, 보여준다.
(도금층의 표면 경도)
실시예와 비교예에서 얻어진 샘플의 도금층의 표면 경도가 빅커스 경도 시험기 (로드:5g) 를 사용하여 측정되었다. 표 1 은 결과를 나타낸다. 표 1에서 분명히 알수 있는 것 처럼, 비교예 1 및 2 의 도금층 표면 경도가 낮은 반면에, 본 발명의 실시예 1 내지 10 의 도금층 표면 경도는 높다. 이는, 본 발명의 전지 케이스용으로 사용된 표면 처리 강판에 주어진 도금이 전지 케이스에 대해 충분한 표면 경도를 가진다는 것을, 보여준다.
(스트립핑성능)
DI 성형에서의 스트립핑성능은 다음과 같이 측정된다.
아이어닝 공정을 복귀하여 펀치로부터 케이스를 뽑을 때 요구되는 스트립핑 로드가 펀치내에 설치된 로드 셀로써 측정된다. 표 1 에 표시된 바와 같이, 본 발명의 각각의 일례의 스트립핑 로드가 50㎏ 미만인 반면에, 비교예의 스트립핑 로드는 100㎏ 를 초과한다. 이는, 본 발명의 전지 케이스의 스트립핑성능이 우수하다는 것을, 나타낸다.
발명의 효과
청구항 1 항에 청구된 전지 케이스는, DI 성형법 또는 DTR 성형법을 이용하여 니켈-코발트 합금으로써 강판의 내외면 기판을 도금하여 만들어진, 표면 처리 강판을 성형하여 얻어진다. 분말이 니켈-코발트 합금 도금에서 현저하게 감소되기 때문에, 펀칭 로드가 컵핑 공정에서 낮아진다. 따라서, 금속간의 접촉에 기인한 다이 및 펀치의 결함 발생이 감소되어, 다이 수명이 길어지고 전지 케이스의 연속적인 생산성이 향상된다. 또한, 윤활제의 양호한 지속기간이 DI 성형성 및 DTR 성형성에서 중요한 요소인 전지 케이스의 제거성능 (스트립핑성능) 을 향상시킨다.
청구항 2 항에 청구된 전지 케이스의 니켈-코발트 합금도금에 함유된 코발트 함량이 0.5 내지 10 중량% 이다. 이는 경제적인 면을 고려할 때 전지 케이스의 내외면을 니켈-코발트 합금도금으로 완전히 단단하게 하는 것이다.
청구항 3 항에 청구된 전지 케이스의 니켈-코발트 합금도금의 두께는 케이스의 내면에 대해서는 0.5 내지 3㎛ 이고 그의 외면에 대해서는 1.0 내지 4㎛ 이다. 그래서, 강 기판의 노출부에서 부식으로부터 야기된 전해액으로 용해하는 철 이온에 기인한 전지 성능의 약화가 틀림없이 방지될 수 있다. 동시에, 이는 전지 케이스의 프레스 가공을 부드럽게 수행시키고 장시간동안 케이스를 보존할 때 녹의 발생을 막는다.
청구항 4 항에 청구된 전지 케이스는 DI 성형법 또는 DTR 성형법을 이용하여 니켈-철 합금으로써 강판의 내외면 기판을 도금하여 준비된, 표면 처리 강판을 성형하여 얻어진다. 분말이 니켈-코발트 합금도금에서와 마찬가지로 니켈-철 합금 도금에서 현저하게 감소되기 때문에, 펀칭 로드가 컵핑 공정에서 낮아진다. 이는 금속간의 접촉에 기인한 다이 및 펀치의 결함 발생을 감소시켜, 다이 수명이 길어지고 전지 케이스의 연속적인 생산성을 향상시킨다. 또한, 윤활제의 양호한 지속기간이 DI 성형성 및 DTR 성형성에서 중요한 요소인 전지 케이스의 제거성능 (스트립핑성능) 을 향상시킨다.
청구항 5 항에 청구된 전지 케이스의 니켈-철 합금도금에 함유된 철 함량이 0.5 내지 5 중량% 이다. 이는 경제적인 면을 고려할 때 안정하게 욕조를 제어할 수 있는 뿐만 아니라 전지 케이스의 내외면을 니켈-철 합금도금으로 완전히 단단하게 하는 것이다.
청구항 6 항에 청구된 전지 케이스의 니켈-철 합금도금의 두께는 케이스의 내면에 대해서는 0.5 내지 3㎛ 이지만, 그의 외면에 대해서는 1.0 내지 4㎛ 이다. 결과적으로, 강 기판의 노출부의 부식으로 나타나는 철 이온이 전해액으로 용해되기 때문에 전지 성능의 약화가 틀림없이 방지된다. 이는 전지 케이스의 프레스 가공을 부드럽게 수행시키고 장시간동안 케이스를 보존할 때 녹의 발생을 막는다.
청구항 7 항에 청구된 표면 처리 강판은, 니켈-코발트 합금도금이 기판의 내외면에 주어졌기 때문에, 청구항 1 항에 청구된 전지 케이스용에 적당한 재료이다.
청구항 8 항에 청구된 표면 처리 강판의 니켈-코발트 합금도금의 코발트 함량은 0.5 내지 10 중량% 이다. 이 표면 처리 강판은 경제적인 면을 고려하여 전지 케이스에 제조될 때 전지 케이스의 내외면을 니켈-코발트 합금도금으로 완전히 단단하게 한다.
청구항 9 항에 청구된 표면 처리 강판은, 니켈-철 합금 도금이 강 기판의 내외면에 주어지기 때문에, 청구항 4 항에 청구된 전지 케이스용으로 적당한 재료이다.
청구항 10 항에 청구된 표면 처리 강판의 니켈-철 합금 도금의 철 함량은 0.5 내지 5 중량% 이다. 이 표면 처리 강판은 경제적인 면을 고려하여 전지 케이스에 제조될 때 안정하게 욕조를 제어하는 것 뿐만 아니라 전지 케이스의 내외면을 니켈-철 합금 도금으로 완전히 단단하게 한다.
Claims (10)
- DI 성형법 또는 DTR 성형법을 이용하여, 내면 및 외면이 니켈-코발트 합금으로 도금된 표면 처리 강판을 성형하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 전지 케이스.
- 제 1 항에 있어서, 상기 니켈-코발트 합금 도금의 코발트 함량이 0.5 내지 10 중량% 인 것을 특징으로 하는 전지 케이스.
- 제 1 항에 있어서, 상기 니켈-코발트 합금 도금의 두께가 케이스의 내면에 대해서는 0.5 내지 3 ㎛ 이고 케이스의 외면에 대해서는 1.0 내지 4 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 전지 케이스.
- DI 성형법 또는 DTR 성형법을 이용하여, 내면 및 외면이 니켈-철 합금으로 도금된 표면 처리 강판을 성형하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 전지 케이스.
- 제 4 항에 있어서, 상기 니켈-철 합금 도금의 철 함량이 0.5 내지 5 중량% 인 것을 특징으로 하는 전지 케이스.
- 제 4 항에 있어서, 상기 니켈-철 합금 도금의 두께가 케이스의 내면에 대해서는 0.5 내지 3 ㎛ 이고 케이스의 외면에 대해서는 1.0 내지 4 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 전지 케이스.
- 니켈-코발트 합금으로 강판 내면 및 외면을 도금하여 만들어진 것을 특징으로 하는 전지 케이스용 표면 처리 강판.
- 제 7 항에 있어서, 상기 니켈-코발트 합금 도금의 코발트 함량이 0.5 내지 10 중량% 인 것을 특징으로 하는 전지 케이스용 표면 처리 강판.
- 니켈-철 합금으로 강판 내면 및 외면을 도금하여 만들어진 것을 특징으로 하는 전지 케이스용 표면 처리 강판.
- 제 9 항에 있어서, 상기 니켈-철 합금 도금의 철 함량이 0.5 내지 5 중량% 인 것을 특징으로 하는 전지 케이스용 표면 처리 강판.
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