TW460632B - Surface treated steel sheet with low contact resistance and connection terminal material produced thereof - Google Patents

Description

ά60632 Α7 Β7 五、發明說明（） 背景與目的 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係有關於使用不鏽鋼板作爲鍍面基板之具有優 良導電性、隨時間流逝之導電性的穩定度、抗腐蝕性、黏 著性與低接觸電阻之表面處理鋼板，以及使用其所製成的 端子材料。 傳統上，基於導電度與抗腐蝕性的觀點，碳與碳的結 合大抵上已被使用爲電連接端子材料。因爲碳與碳的結合 係昂貴的，所以，從加工性的觀點，碳以及金屬板的結合 亦被硏究。然而，由於氧化物或氫氧化物在金屬板表面形 成，而造成導電度隨時間遽減的問題。 爲解決上述之問題，具有較碳爲低之價格以及與碳相 似導電度之電連接端子材料已爲所需。 雖然僅使用金屬材料作爲電連接端子材料係經濟的， 但是在實做上其係有問題的，因爲隨時間的消逝在表面上 之氧化物與氫氧化物的形成，將產生較差的抗腐蝕性與低 導電性。雖然使用具有優良抗腐蝕性的不鏽鋼板將呈現良 好的抗腐蝕性，但是由於在表面上強力鍵結之氧化物的形 成，產生導電性方面的問題。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 鑑於這些問題，本發明之一技術性目的係藉由使用鍍 面鋼板以提供具有優良導電性、隨時間消逝之導電度的穩 定性、抗腐蝕性、黏著性以及低接觸電阻之表面處理鋼f反 與其所製造之連接端子材料，其中該鍍面鋼板爲一經擴散 處理之多層鑛面鋼板，具有下層鍍鎳層與位於其上之鍍錫 層及作爲鍍面基板之不鏽鋼鋼板。 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 60632 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 本發明之槪要 本發明具有使用經擴散處理之鍍面鋼板的特徵，其於 作爲鍍面基板之不鏽鋼板上具有下層爲鍍鎳層與位於其上 之鍍錫層，並具有一覆膜於表面上所形成之低接觸電阻的 特徵，其包含碳黑或石墨、羧甲基纖維素以及水可溶的有 機樹脂。 其亦具有使用經擴散處理之鍍面鋼板的特徵，其於作 爲鍍面基板之不鏽鋼板上具有下層爲鍍鎳層與位於其上之 鍍錫層，並具有形成一覆膜於表面上之低接觸電阻的特徵 ，其包含碳黑或石墨、羧甲基纖維素、水可溶的有機樹脂 以及水可溶有機樹脂的交聯劑。 .這些表面處理鋼板具有諸如丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、 聚氨酯樹脂或酚醛樹脂等水可溶的有機樹脂中任何一種係 所欲的。 再者，申請專利範圍第5項所述之連接端子材料具有 申請專利範圍第1-4項任何一項所述之表面處理鋼板的特 徵，係用於電連接端子材料中具有碳的接觸部位。 本發明之細節說明 當一具有下層鍍鎳層與位於其上之鍍錫層於作爲鍍面 基板之不鏽鋼板上方的鍍面鋼板時，在經這些電鍍後之擴 散處理後，使用含有碳黑或石墨、羧甲基纖維素以及由丙 烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂或酚醛樹脂所組成之水 可溶的有機樹脂之後處理水溶性溶液處理時，所沈積的覆 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----.---------ί 裝 ---^l-—一一訂--------線，IS (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46^632 , Δ7 ΐ\ι B7 五、發明說明（） 膜將防止鍍面鋼表面的氧化，遮斷空氣中的氧，且防止導 電度因氧化膜之形成而劣化，以抑制導電度與抗腐蝕性的 劣化。再者，由於覆膜的沈積所引起的導電度減少係難以 察覺的，因爲該覆膜包含具有優良導電度的碳黑或石墨。 本發明的作業模式將進一步於下詳述之。 一不鏽鋼板係使用爲鍍面鋼板。諸如麻田散鐵或肥粒 鐵不鏽鋼等鐵-鉻不鏽鋼，以及諸如沃斯田鐵、沃斯田-肥 粒鐵、麻田散鐵或半沃斯田鐵不鏽鋼等鐵•鎳-鉻不鏽鋼， 可使用爲不鏽鋼板。於不鏽鋼板上具有下層爲鍍鎳層與位 於其上之鍍錫層，且於這些電鍍後施以擴散處理之鍍面鋼 板，將可選用。鍍面鋼板使用不鏽鋼板作爲鍍面基板，且 最好使用爲易於曝置於酸性氣氛之鉛蓄電池或燃料電池的 連接端子，因爲具有優越化學抗性的鎳-錫合金將存在於鍍 層之表層上。適當的電鍍量係以鎳與錫總電鍍量爲0.3-30g/m2。小於〇.3g/m2的電鍍量在電鍍後執行擴散處理的狀 況中係不佳的，因爲不鏽鋼板之一組成的鉻在表層中擴散 ’導電性將大幅地減少。由經濟的觀點視之，電鍍量超過 3〇g/m2係不佳。雖然鍍鎳量與鍍錫量的比例並未被特別地 限制’但由鍍面層抗蝕性的觀點視之，比例不小於2份的 鍍鎳量對1份的鍍錫量係特別較佳的。擴散處理係於氮氣 、氫氣、氮與氫之混合氣體、或不含氧的氬氣氛條件下執 行，且加熱溫度最好在400至6〇〇°c的溫度範圍中。由接 觸電阻的觀點視之，加熱時間最好在沒有會增加接觸電阻 之鉻擴散，以及不會產生鐵鏽在表面上的鐵擴散之時間範 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，.裝---..---'—訂--------線， 460632 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 圍中爲佳。 電鍍後之擴散處理的鋼板，係以含有10-350g/l碳黑或 石墨、0.1-40g/l竣甲基纖維素、以及1-200g/l由丙嫌酸樹 脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂或酚醛樹脂所組成的作爲固態 物質之水可溶的有機樹脂的溶液，而處理之。 碳黑包含煙函黑、爐黑、乙炔黑或Katchen黑。石墨 包含人造石墨、片狀石墨、碎片石墨或非晶質石墨。小於 10gn的濃度對於導電度而言係不足的，而高於350g/l的濃 度則將大幅地劣化石墨的分散性。 水溶性、水分散性或乳化型者中任何一種水可溶的有 機樹脂爲較佳者。 水可溶的丙烯酸樹脂包含：丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯 醯胺、丙烯腈、甲基丙烯酸、以及甲基丙烯酸酯之聚合物 與共聚合物。諸如酯類、羧基、胺基、甲基、乙基、丁基 、戊基、乙基己基、辛基等官能基係包含於其中。含有乙 烯基之水可溶的乙烯丙烯酸樹脂亦可包含於其中。 水可溶的聚酯樹脂可爲聚氧乙撐壬基苯基醚、聚氧乙 撐壬基苯基醚硫酸鈉、月桂基硫酸鈉或松脂皂等水分散性 材料；或具有包含諸如羧基、磺基、硫酸酯基、磷酸酯基 、胺基、銨鹽、羥基、醚基或醯胺基等之親水基者；或含 有醇酸樹脂、順丁烯二酸樹脂或未飽和聚酯等者。. 具有末端基爲水溶性COOH基或胺基的水可溶之聚氨 酯樹脂亦包含其中。 水可溶的酚醛樹脂包含由酚與甲醛在鹼觸媒作用下反 7 :—-------ί裝 —l·—r 訂--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 460632 五、發明說明（） 應所產生的可溶型酚醛樹脂。 以丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂或酚醛樹脂所 組成之水可溶的有機樹脂來表示，固態物質濃度小於b71 將產生不足夠的抗腐蝕性，而超過200^1的濃度將產生導 電性的遽減並增加處理溶液的黏滯度’而使得均勻化處理 變困難。再者，上述之水可溶之有機樹脂的交聯劑可以該 水可溶之有機樹脂的固態物質之〇·卜20%而加入。表1係 顯示可用於該水可溶有機樹脂之交聯劑的種類。 ----：--------- I.---„---ί -------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 表卜所使用之交聯劑的種類 水可溶之有機樹脂的麵 可使用之交聯劑的種類 ssssfi (1) 含有瞻基的化合物 (2) 含有環氧基的化合物 (3) 矽氧烷 (4) 含有胺基的化合物 (5) 環氧樹脂 (1) 由二羥甲基丙酸所變性之丁基化三聚氰 醯胺樹脂的化合物 (2) 由羥甲基酚或甲乙酮所嵌段聚合的水可 溶的嵌段異氰酸酯之化合物 (3) 含有環氧基與胺基之化合物. (4) 含有氮丙啶與羧酸基的化合物 (5) 肼與二丙酮丙烯醯胺 (6) 含有由諸如乙酸鋅或乙酸鋁等鉗合劑所 產生的多價金屬之化合物 SliiSl ⑴甲基化三聚氰醯胺樹脂 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公楚） 460632 五、發明說明（） A7 ___B7 (2)環氧樹脂 (職如鋅錯合物等金屬麵劑 (4) 氮丙啶化合物 (5) 異氰酸酯化合物 ⑹一級與二級二胺以及聚醯胺 ⑺含有一級與二級二胺以及聚醯胺的胺基 樹脂 麵樹脂 ⑴環氧樹脂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 當上述之交聯劑的濃度小於該水可溶有機樹脂的固態 物質濃度之0.1%時，其將無黏著的效果。另一方面’當濃 度大於20%時，上述之水可溶的有機樹脂將快速交聯，且 將產生沉澱析出，而隨著時間的消逝，處理溶液的穩定度 將劣化。 可使用含有鈉、鉀或氨的羧甲基纖維素。小於o.ig/1 的羧甲基纖維素濃度將產生形成性質或黏著性劣化的膜， 而超過40g/l的濃度將使分散性遽減。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 塗覆的方法並不僅限於噴塗、滾輪塗覆、刮刀塗覆、 簾狀流塗覆、或在浸漬塗覆後藉由滾輪或氣體刮刀法所產 生之面積的縮減。 乾燥之後處理膜的適當厚度係〇.〇2-10μηι。因爲，小 於0·02μιη的厚度無法均勻地覆蓋鍍面，所以抗腐蝕性與導 電度將隨時間的消逝而劣化。當厚度超過ΙΟμηι時，易於 改良抗腐蝕性且導電度亦達飽和，惟其較不經濟。 具體實施例 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 6〇632 A7 _;_B7_：_ 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0.4mm厚的不鏽鋼板係被除油脂並酸洗，並於淸洗後 ，立即使用含有20g/l的硫酸鎳與50g/l的硫酸之電鍍浴， 在45t的溫度將鎳電沈積於鋼板的二面，至2g/m2的電鍍 量。在淸洗後，使用Watts鍍鎳浴將鎳電沈積於其上至 18g/m2的電鑛量。淸洗後，使用Ferrostan電鍍浴將錫鍍於 其上至5g/m2的電鍍量。電鍍後，擴散處理在含有95%氮 氣與5%氫氣的氣氛中，於500°C的溫度執行3小時。在擴 散處理後，製造含有320g/l人造石墨與2g/l羧甲基纖維素 的鈉鹽之作爲本發明後處理的處理溶液。將其浸入後，該 板烘乾後以滾輪縮減面積達4μηι厚，並於70°C烘乾，然後 製出評估用的測試片。 其次，使用不同類型的不鏽鋼板、鍍鎳量、鍍錫量以 及擴散處理條件而產生若干個樣品（範例1-30)。表2-6 係顯示各種類型的不鏽鋼板、電鑛類型以及電鍍量。在這 些表中，表2係顯示使用鐵-鉻不鏽鋼的狀況，表3係顯示 使用鐵-鎳-鉻不鏽鋼作爲不鏽鋼板的狀況。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表2、使用鐵-鉻不鏽鋼板作爲鍍面基板的狀況 範例 不鏽鋼板的種 類（JIS之命名 ) 鍍面鋼板 擴散處理 電鍍種類 電鍍量(g/m2) 範例1 SUS 430 上層：錫 下層：鎳 5 20 500。。3小時 悶火 範例2 SUS410 上層：錫 下層：鎳 0.7 1.4 450°C 8小時 悶火 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 60632 A7 _^_B7 五、發明說明（） 範例3 上層： 錫 10 600。。1小時 SUS 409L 下層： 錬 20 悶火 範例4 上層： 錫 3 550°C 1小時 SUS 403 下層： 鎳 9 悶火 範例5 上層： 錫 0.5 550°C 8小時 SUS 405 下層： 鎳 1.0 悶火 範例6 上層: 錫 2 500°C 1小時 SUS 429 下層： 鎳 28 悶火 範例7 上層: 錫 2 400°C 8小時 SUS431 下層: 鎳 4 悶火 範例8 上層： 錫 0.2 600°C 1小時 SUS 410L 下層: 鎳 15 悶火 範例9 上層： 錫 0.1 400°C 5小時 SUS 403 下層： 鎳 0.2 悶火 表3、使用鐵-鉻-鎳不鏽鋼板作爲鍍面基板的狀況 不鏽鋼板的種 鍍面鋼板 範例 類（JIS之命名 擴散處理 ) 電鍍種類 電鍍量(g/m2) 上層: 錫 0.2 450。。8小時 範例10 SUS 304L TM : 鎳 0.5 悶火 上層: 錫 1 600°C 0.5 小時 範例11 SUS316 下層： 鎳 5 悶火 上層： 錫 5 55(TC 3小時 mm 12 SUS317 下層： 鎳 15 悶火 上層: 錫 1 400。。4小時 範例13 SUS 329J2L 下層： 鎳 5 悶火 11 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 460632 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（） _____B7 上層 :錫 2 500°C 1小時 範例Η SUS 384 下層 鎳 5 悶火 上層 錫 4 450°C 6小時 範例15 SUS310S 下層 鎳 13 悶火 上層 錫 3 600〇C 8小時 範例16 SUS 321 下層 鎳 20 悶火 比較範例1 SUS 430 - - - 比較範例1 比較範例1之樣品係藉由使用與範例1相同的不鏽鋼 板，而未於如範例1之電鍍與相同後處理下所製成的。 由範例與比較範例所得之樣品的特性，係以下述之方 法評估之，且其結果係如表4所示。 表4、特性評估的結果 -----；---,-----,'裝 ill· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --Γ 訂·：----- 範例 抗腐蝕性 接觸電阻(πιΩ/cm2) 後處理膜的黏 著性 初始時間 長期變化 範例1 10 優良 優良 普通 範例2 10 優良 優良 優良 範例3 10 優良 優良 優良 範例4 10 優良 優良 優良 範例5 10 優良 優良 優良 範例6 10 優良 優良 優良 範例7 10 優良 優良 優良 範例8 10 優良 優良 優良 範例9 10 優良 優良 優良 範例10 10 優良 優良 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 460632 五、發明說明（） 範例11 mm 12 10 優良 優良 優良 10 優良 優良 普通 範例13 10 優良 優良 普通 範例Η 10 優良 優良 普通 範例15 10 優良 優良 普通 範例16 10 優良 優良 優良 比較範例1 10 優良 差 優良 本發明顯示優越的抗腐蝕性、導電性、隨時間消逝之 導電性的穩定度以及後處理膜的黏著性。 表4所示之特性評估係檢驗如下： 1. 抗腐蝕性 樣品係置於75 °C與90%RH的恆濕室（humidistat chmber)中70小時，然後評估產生在表面上之鐵鏽的程度 。所使用的評估法係評等數(rating number)評估法。 2. 接觸電阻 0.5cm厚、1.5cm寬以及1.5cm長的碳薄板，以 6kg/cm2的壓力夾置於二片l.5cm寬、2cm長的樣品之間， 而樣品間的接觸電阻以多用電表(HIOKI DENKI C〇.，Ltd所 製造的HIOKI 3225)量測之，然後，導電度以每單位接觸 面積的接觸電阻表示之。碳薄板與樣品的接觸面積係 2.25cm2。接觸電阻係於75°C與90%RH的平衡氣氛下，在 初始時間以及840小時後量測。小於或等於ΙΟΟηιΩ/cm2的 接觸電阻係”優良”，而超過ΙΟΟπιΩ/cm2的接觸電阻則爲”差” 〇 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ί裝 -----„--|_ 訂· Γ! 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 460632 A7 _B7_ 五、發明說明（） 3.後處理膜的黏著性 具有鍍面薄板形狀之後處理膜的黏著性，係以Scotch 膠帶的強制剝離評估之。無剝離則標示爲“優良”，最上面 的表層剝離則標示爲“普通”，而在電鍍層與後處理膜之間 界面的剝離則標示爲“差”。 如表4所示，執行以本發明後處理的鍍面鋼板，其係 使用不鏽鋼板作爲鍍面基板，其可獲得具有優良的抗腐蝕 性、導電性、隨時間消逝之導電性的穩定度以及後處理膜 的黏著性之鎪面鋼板。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) \裝-----„----訂--------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1修正丨 A8 B8 補充 L/0 ----m-] 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請丨公告本 II_____J ι一種具低接觸電阻的表面處理鋼板，其特徵在於不 鏽鋼板上具有下層爲鍍鎳層與位於其上之鍍錫層之多層鍍 面鋼板施以擴散處理，之後將含有碳黑或石墨、羧甲基纖 維素以及水可溶的有機樹脂之覆膜形成於鋼板表面的最上 層。 2· —種具低接觸電阻的表面處理鋼板，其特徵在於不 鏽鋼板上具有下層爲鍍鎳層與位於其上之鍍錫層之多層鍍 面鋼板施以擴散處理，之後將含有碳黑或石墨、羧甲基纖 維素、水可溶的有機樹脂以及水可溶有機樹脂的交聯劑之 覆膜形成於鋼板表面上。 3. 如申請專利範圍第1或2項之表面處理鋼板，其中 該水可溶的有機樹脂係丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹 脂或酚醛樹脂其中之一種或多種。 4. 如申請專利範圍第1或2項之表面處理鋼板，其中 該不鏽鋼板係鐵-鉻或鐵-鎳-鉻不鏽鋼板。 5. 如申請專利範圍第3項之表面處理鋼板，其中該不 鏽鋼板係鐵-鉻或鐵-鎳-鉻不鏽鋼板。 6. —種連接端子材料，其特徵在於使用如申請專利範 圍第1-5項之表面處理鋼板作爲電連接端子材料中與碳接 觸的部位。 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — ι!1ι—Γ— — ！ .良 — 11111'丁 ·. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

(以上各攔由本局填註） 460632

霉』專利説明書 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 作 社 印 製 發明 一、新型名稱 中.文 具低接觸電阻的表面處理鋼板和其製成的連接端子材料 英文 Surface Treated Steel Sheet with Low Contact Resistance and Connection Terminal Material Produced thereof 姓 名 级屮歷二 ⑷大村英雄 土 ⑸山崎裕司 (3)友森龍夫 _發明 一、創作人 國 籍 住、居所 曰本 ⑴呈魏SfH麵東豊井1296番地之1 公司技術硏究所內 (2)§查虫£懸;市東豊井1302番地， /、東壁鈑股份有限公司下松工場內 ⑸星馨S鼸·麓1 姓 名 (名稱） 東洋鋼鈑股份有限公司 國 籍 日本 三、申請人 住、居所 (事務所） 曰本東京都千代田區霞關1-4-3 . 代表人 姓 名 田灌一 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公釐） 訂 1修正丨 A8 B8 補充 L/0 ----m-] 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請丨公告本 II_____J ι一種具低接觸電阻的表面處理鋼板，其特徵在於不 鏽鋼板上具有下層爲鍍鎳層與位於其上之鍍錫層之多層鍍 面鋼板施以擴散處理，之後將含有碳黑或石墨、羧甲基纖 維素以及水可溶的有機樹脂之覆膜形成於鋼板表面的最上 層。 2· —種具低接觸電阻的表面處理鋼板，其特徵在於不 鏽鋼板上具有下層爲鍍鎳層與位於其上之鍍錫層之多層鍍 面鋼板施以擴散處理，之後將含有碳黑或石墨、羧甲基纖 維素、水可溶的有機樹脂以及水可溶有機樹脂的交聯劑之 覆膜形成於鋼板表面上。 3. 如申請專利範圍第1或2項之表面處理鋼板，其中 該水可溶的有機樹脂係丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹 脂或酚醛樹脂其中之一種或多種。 4. 如申請專利範圍第1或2項之表面處理鋼板，其中 該不鏽鋼板係鐵-鉻或鐵-鎳-鉻不鏽鋼板。 5. 如申請專利範圍第3項之表面處理鋼板，其中該不 鏽鋼板係鐵-鉻或鐵-鎳-鉻不鏽鋼板。 6. —種連接端子材料，其特徵在於使用如申請專利範 圍第1-5項之表面處理鋼板作爲電連接端子材料中與碳接 觸的部位。 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — ι!1ι—Γ— — ！ .良 — 11111'丁 ·. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)