WO2012153728A1 - Niめっき金属板、溶接構造体、及び電池用材料の製造方法 - Google Patents

Niめっき金属板、溶接構造体、及び電池用材料の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2012153728A1
WO2012153728A1 PCT/JP2012/061744 JP2012061744W WO2012153728A1 WO 2012153728 A1 WO2012153728 A1 WO 2012153728A1 JP 2012061744 W JP2012061744 W JP 2012061744W WO 2012153728 A1 WO2012153728 A1 WO 2012153728A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plating layer
mass
metal plate
plating
plated metal
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/061744
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
裕広 光吉
Original Assignee
Jx日鉱日石金属株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=47139207&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2012153728(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Jx日鉱日石金属株式会社 filed Critical Jx日鉱日石金属株式会社
Priority to CN201280022278.8A priority Critical patent/CN103534389A/zh
Priority to KR1020137029555A priority patent/KR20130139363A/ko
Priority to JP2013514013A priority patent/JP5908895B2/ja
Publication of WO2012153728A1 publication Critical patent/WO2012153728A1/ja

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C25D5/12Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
    • C25D5/14Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium two or more layers being of nickel or chromium, e.g. duplex or triplex layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/16Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded
    • B23K11/163Welding of coated materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/16Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded
    • B23K11/20Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded of different metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/013Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of an iron alloy or steel, another layer being formed of a metal other than iron or aluminium
    • B32B15/015Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of an iron alloy or steel, another layer being formed of a metal other than iron or aluminium the said other metal being copper or nickel or an alloy thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/02Alloys based on copper with tin as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/04Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/06Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/627Electroplating characterised by the visual appearance of the layers, e.g. colour, brightness or mat appearance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/147Lids or covers
    • H01M50/148Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/152Lids or covers characterised by their shape for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36Electric or electronic devices
    • B23K2101/38Conductors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/116Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H01M50/124Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material having a layered structure
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a Ni-plated metal plate excellent in weldability, a welded structure, and a method for producing a battery material.
  • the Ni-plated metal plate of the present invention is a Ni-plated metal in which a first Ni plating layer is formed on the surface of a substrate made of a metal plate and a second Ni plating layer is formed thereon.
  • a total average concentration of C and S from the surface of the second Ni plating layer to a depth of 0.4 ⁇ m is 1.0% by mass, the thickness of the second Ni plating layer being 0.50 ⁇ m or more. It is as follows.
  • the total average concentration is preferably 0.2% by mass or less.
  • the total average concentration is preferably 0.1% by mass or less.
  • the total average concentration is preferably 0.05% by mass or less.
  • the total average concentration is preferably 0.035% by mass or less.
  • the total concentration of C and S at a position of 1.0 ⁇ m depth from the surface of the second Ni plating layer is preferably 1.0% by mass or less.
  • the base material is steel, iron-base alloy, copper-base alloy, Ni-base alloy, or aluminum-base alloy. It is preferably used for resistance welding with a copper alloy strip having a tin plating layer on the surface. It is preferably used as a positive electrode cap for a battery, and the second Ni plating layer is matte Ni plating.
  • the battery material manufacturing method of the present invention is a battery material manufacturing method in which a first Ni plating layer is plated on the surface of a base material made of a metal plate, plastic processing is performed, and then a second Ni plating layer is plated.
  • the thickness of the second Ni plating layer is 0.50 ⁇ m or more, and the total average concentration of C concentration and S concentration from the surface of the second Ni plating layer to a depth of 0.4 ⁇ m is 1% by mass or less. .
  • the Ni-plated metal plate is preferably a positive electrode cap for a battery.
  • the tin plating layer preferably has a reflow tin plating layer. It is preferable to have a copper plating layer on the base of the tin plating layer.
  • FIG. 1 After plating the 1st Ni plating layer on the base-material surface, it is a figure which shows the shape of the positive electrode cap pressed. It is sectional drawing of the welded structure of the Ni plating metal plate and copper alloy strip of Example 1-24. It is sectional drawing of the welded structure of the Ni plating metal plate and copper alloy strip of Comparative Example 1-3.
  • the first Ni plating layer functions as a base plating layer that protects the base material, and can usually be formed by matte Ni plating, semi-gloss Ni plating, or glossy Ni plating.
  • the thickness of the first Ni plating layer can be set to 0.1 to 10 ⁇ m, for example.
  • Matte Ni plating is formed by plating with a known matte Ni plating bath (for example, watt bath, high chloride bath, total chloride bath, borofluoride bath, room temperature bath, double salt bath, high sulfate bath). be able to.
  • Known conditions can be applied to the plating conditions.
  • the semi-bright Ni plating is a known semi-bright Ni plating bath (for example, a matte Ni plating bath such as a Watt bath, a known semi-bright agent (polyoxyethylene adduct of unsaturated alcohol, unsaturated carboxylic acid formaldehyde, Water chloral, formalin, coumarin, etc.) can be formed by plating in a bath appropriately added).
  • a known semi-bright agent polyoxyethylene adduct of unsaturated alcohol, unsaturated carboxylic acid formaldehyde, Water chloral, formalin, coumarin, etc.
  • the bright Ni plating is a known bright Ni plating bath (for example, sulfuric acid bath, sulfamic acid bath, Weissberg bath, sulfonic acid gelatin bath, sulfonic acid formalin bath, Weissberg eclectic bath, saccharin butyne bath, or matte plating bath). And a brightening agent-added bath).
  • Known conditions can be applied to the plating conditions.
  • the second Ni plating layer is formed on the outermost surface of the Ni plating metal plate, and is welded to the counterpart material through the second Ni plating layer.
  • the second Ni plating layer is formed by bright Ni plating, cracks are generated in the plating layer and the welding strength is lowered. This is thought to be because the brightening agent in the plating bath is taken into the bright Ni plating layer, and this brightening agent is heated to evaporate during welding or makes the plating layer brittle.
  • the second Ni plating layer can be formed by matte Ni plating, semi-gloss Ni plating with a reduced ratio of semi-gloss agent, or gloss Ni plating with a reduced ratio of brightener.
  • the following semi-gloss agent can be added to the Ni plating bath in an amount of about 0.0001 to 1.0 g / L.
  • the brightener for example, the following primary brightener can be added to the Ni plating bath in an amount of about 0.01 to 5 g / L, and the secondary brightener can be added in an amount of about 0.0001 to 1.0 g / L.
  • the semi-brightening agent known ones such as polyoxyethylene adduct of unsaturated alcohol, unsaturated carboxylic acid formaldehyde, chloral hydrate, formalin, coumarin, unsaturated carboxylic acid, 1,4-butynediol can be used.
  • Primary brighteners include saturated or unsaturated aliphatic sulfonates, aromatic sulfonates, inorganic compounds (eg, sodium 1,5-naphthalenedisulfonate, sodium 1,3,6-naphthalenedisulfonate, o- Known materials such as benzenesulfonimide (saccharin), cobalt sulfate and the like can be used.
  • Secondary brighteners include organic compounds having unsaturated groups (eg, ethylene cyanohydrin, gelatin, formalin (formaldehyde), 1,4-butynediol, coumarin, nickel formate, etc.) and inorganic substances such as metals (cadmium, zinc, etc.) , Sulfur, selenium, etc.) can be used.
  • Matte Ni plating is formed by plating with a known matte Ni plating bath (for example, watt bath, high chloride bath, total chloride bath, borofluoride bath, room temperature bath, double salt bath, high sulfate bath). be able to.
  • the Ni-plated metal plate of the present invention is a positive electrode cap of a battery
  • plastic processing such as pressing is performed to form the positive electrode cap, which is further exposed by processing.
  • the second Ni plating layer will be plated to cover the material.
  • the thickness of a 2nd Ni plating layer needs to be 0.50 micrometer or more. If the thickness of the second Ni plating layer is less than 0.50 ⁇ m, the weldability is deteriorated and the material exposed by the processing cannot be sufficiently covered, and the corrosion resistance, the appearance, and the like are deteriorated.
  • the upper limit of the thickness of the second Ni plating layer is not particularly limited, but is preferably 10.0 ⁇ m from the viewpoint of cost.
  • the thickness of the second Ni plating layer is preferably 0.7 to 5.0 ⁇ m, more preferably 0.8 to 5.0 ⁇ m, still more preferably 1.0 to 5.0 ⁇ m, and still more preferably 1.2 to 4.
  • the thickness is 0 ⁇ m, more preferably 1.5 to 4.0 ⁇ m, and most preferably 1.8 to 4.0 ⁇ m.
  • the C and S concentrations in the second Ni plating layer are regulated. .
  • C and S are elements generated by the decomposition of the brightener. Specifically, the total average concentration of C and S from the surface of the second Ni plating layer to a depth of 0.4 ⁇ m is regulated to 1.0 mass% or less. When the total average concentration described above exceeds 1.0% by mass, cracks are generated in the second Ni plating layer during welding and the welding strength is reduced.
  • the “total average concentration” is determined by measuring C and S concentrations in the depth direction by glow discharge mass spectrometry (GD-MS method).
  • GD-MS method glow discharge mass spectrometry
  • several predetermined depths (a to f) in a range of 0.4 ⁇ m depth from the surface of the second Ni plating layer are obtained.
  • the C and S concentrations are measured, and the total concentration of C and S at each point a to f is calculated.
  • the sum of the total concentrations of C and S at each point a to f is weighted and averaged by the total depth X ( ⁇ m) of each point a to f to obtain a depth of 0.4 ⁇ m from the surface of the second Ni plating layer. Up to the total average concentration of C and S ”.
  • FIG. 1 glow discharge mass spectrometry
  • the trapezoidal area S1 between adjacent points a and b among the points a to f is expressed as ⁇ (total concentration of C and S (mass%) of point a (% by mass)) + (point b The total concentration of C and S (% by mass)) ⁇ ⁇ (distance between points a and b ( ⁇ m)) / 2.
  • a trapezoidal area S2 between b and c; a trapezoidal area S3 between c and d; a trapezoidal area S4 between d and e; and a trapezoidal area S5 between e and f are obtained.
  • the total average concentration of C and S from the surface of the second Ni plating layer to a depth of 0.4 ⁇ m is calculated by (S1 + S2 + S3 + S4 + S5) / total depth X ( ⁇ m).
  • Point a is the measurement point closest to the surface of the second Ni plating layer
  • point f is the measurement point closest to the depth of 0.4 ⁇ m from the surface of the second Ni plating layer.
  • a preferable value of the interval between the points is 0.0006 to 0.10 ⁇ m.
  • the average concentration of C and S is summed to obtain the “second Ni plating” It is also possible to calculate the “total average concentration of C and S from the surface of the layer to a depth of 0.4 ⁇ m”.
  • the total average concentration of C and S from the surface of the second Ni plating layer to a depth of 0.4 ⁇ m is preferably 0.2% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or less, and further preferably 0.05% by mass or less. Most preferably, it is 0.035 mass% or less.
  • the lower limit of the total average concentration is not particularly limited, but even if the total average concentration is excessively lowered, the cost is increased. Therefore, the lower limit is preferably 0.0001% by mass.
  • the total concentration of C and S at a position 1.0 ⁇ m deep from the surface of the second Ni plating layer is preferably 1.0% by mass or less. This is thought to be because the substance produced by the decomposition of the brightener at a depth of about 1.0 ⁇ m from the surface of the second Ni plating layer diffuses into the joint during welding and affects the welding strength.
  • the total concentration of C and S at depth was regulated. More specifically, as shown in FIG. 1, by glow discharge mass spectrometry (GD-MS method), several predetermined depths in the range of 1.0 ⁇ 0.05 ⁇ m from the surface of the second Ni plating layer are used.
  • the trapezoidal area S1 between adjacent points a and b among the points a to f is expressed as ⁇ (total concentration of C and S (mass%) of point a (% by mass)) + (point b The total concentration of C and S (% by mass)) ⁇ ⁇ (distance between points a and b ( ⁇ m)) / 2.
  • a trapezoidal area S2 between b and c; a trapezoidal area S3 between c and d; a trapezoidal area S4 between d and e; and a trapezoidal area S5 between e and f are obtained.
  • the total concentration of C and S at a position of a depth of 1.0 ⁇ m from the surface of the second Ni plating layer is calculated by (S1 + S2 + S3 + S4 + S5) / total depth X ( ⁇ m).
  • Point a is a measurement point closest to the surface at a depth of 0.95 ⁇ m from the surface of the second Ni plating layer
  • point f is a measurement point closest to the depth of 1.05 ⁇ m from the surface of the second Ni plating layer.
  • a preferable value of the distance between the points is 0.0006 to 0.050 ⁇ m.
  • the Corson alloy contains 1.0 to 4.0 mass% Ni, 0.2 to 1.3 mass% Si, 0.5 to 2.5 mass% Co, the balance copper and It has a composition composed of inevitable impurities.
  • the Corson alloy has a Ni content of 1.0 to 4.0 mass%, a Si content of 0.2 to 1.3 mass%, a Co content of 0.5 to 2.5 mass%, and a Cr content of 0.03. It is contained at 0.5% by mass and has a composition composed of the balance copper and inevitable impurities.
  • the Corson alloy contains 0.2 to 1.3% by mass of Si and 0.5 to 2.5% by mass of Co, and has a composition composed of the balance copper and inevitable impurities.
  • the red copper is an alloy of copper and zinc and means a copper alloy containing 1 to 20% by mass of zinc, more preferably 1 to 10% by mass of zinc. Further, the red lead may contain 0.1 to 1.0% by mass of tin.
  • the thickness of the copper alloy is not particularly limited, but can be generally 0.03 to 1.50 mm, preferably 0.05 to 1.00 mm, more preferably 0.05 to 0.80 mm, More preferably, it is 0.08 to 0.50 mm, and most preferably 0.10 to 0.30 mm. Then, preferably 0.1 to 3.0 ⁇ m of tin plating is formed on the surface (welded surface) of the copper alloy. The tin plating is preferably subjected to a reflow process. Further, copper plating having a thickness of 0.05 to 1.0 ⁇ m may be performed as a tin plating base plating. Further, nickel plating having a thickness of 0.01 to 1.0 ⁇ m may be performed as a base plating for copper plating.
  • the battery material include a battery case (can) and a positive electrode cap, and a positive electrode cap is particularly preferable.
  • Matte Ni plating is a watt bath (NiSO 4 ⁇ 7H 2 O: 190-290 g / L, NiCl 2 ⁇ 6H 2 O: 15-75 g / L, H 3 BO 3 : 15-45 g / L, balance water) This was performed using a matte plating bath.
  • the matte plating conditions were a current density of 1 to 5 A / dm 2 and a liquid temperature of 35 to 55 ° C.
  • Semi-bright Ni plating for watt bath NiSO 4 ⁇ 7H 2 O: 190-290 g / L, NiCl 2 ⁇ 6H 2 O: 15-75 g / L, H 3 BO 3 : 15-45 g / L, balance water
  • Formalin A semi-gloss plating bath added with 1.0 to 2.5 g / L was used. Semi-gloss plating conditions were performed at a current density of 1 to 5 A / dm 2 and a liquid temperature of 35 to 55 ° C.
  • the plating bath temperature is 20-30 ° C. and the current density is 3.0-5.0 A / dm 2. gave.
  • Sn plating bath is 30-50 g / L of 1 st tin sulfate, 40-80 g / L of sulfuric acid, 30-50 g / L of cresol sulfonic acid, 1-5 g / L of gelatin, 0.5-1.5 g / L of ⁇ -naphthol. The remaining water was used, and Sn plating was performed at a plating bath temperature of 20 to 30 ° C. and a current density of 1.0 to 1.5 A / dm 2 .
  • the interval between the points is set to about 0.04 to 0.06 ⁇ m, when the measurement variation is large, it is preferable to further reduce the measurement interval and increase the number of measurement points (for example, the measurement interval: 0.001 to 0.001). 02 ⁇ m, measurement points: 5 to 100 points, etc.). If foreign matter such as an organic film adheres to the sample surface, the foreign matter was removed by a known method such as ultrasonic cleaning by immersing in acetone, or pickling with dilute sulfuric acid and then washing with water. .
  • the thickness of the first Ni plating layer was measured using a fluorescent X-ray film thickness meter (model SFT5100 manufactured by SII). Further, after measuring the total thickness of the first Ni plating layer and the second Ni plating layer using a fluorescent X-ray film thickness meter (model SFT5100 manufactured by SII), the thickness of the second Ni plating layer was calculated by the following formula. .
  • Second Ni plating layer thickness ( ⁇ m) (Total thickness of second Ni plating layer and first Ni plating layer ( ⁇ m)) ⁇ (Thickness of first Ni plating layer ( ⁇ m))
  • the thicknesses of the first Ni plating layer and the second Ni plating layer can also be measured by magnifying observation of the cross section of the plating layer (for example, a SIM image (10000 to 30000 times) taken using FIB).
  • Ni in the Ni-plated metal sheet diffuses into the Cu-Sn alloy layer in the tin-plated layer of the tin-plated copper alloy strip to form a Ni-Cu-Sn alloy layer, resulting in weld strength. Can be obtained.
  • the welding strength is 15 N or more. There was excellent weldability. Further, in Examples 1-7 to 1-24 and 1-26 to 1-32, the total concentration of C and S at a depth of 1.0 ⁇ m from the surface of the second Ni plating layer is 1.0 mass% or less. In this case, the welding strength was improved by 5% or more compared to other examples in which the thickness of the second Ni plating layer was the same. For example, when Examples 1-1 and 1-13 having the same 2Ni plating layer thickness are compared, Example 1-13 has a welding strength of 5% or higher. In addition, it exists in the tendency for welding strength to become high, so that the thickness of a 2nd Ni plating layer is thick.
  • Comparative Examples 1-3, 1-5, and 1-6 in which the amount of brightening agent was increased when the second Ni plating layer was plated, C and S having a depth of 0.4 ⁇ m from the surface of the second Ni plating layer. The total average concentration exceeded 1% by mass, the weldability was inferior, or welding was not possible. This is presumably because gas was generated from the second Ni plating layer due to C and S in the second Ni plating layer during welding.
  • Example 3 and 4 are cross-sectional views of the welded structures of the Ni-plated metal plate 2 and the copper alloy strip 4 in Examples 1-24 and Comparative Example 1-3, respectively.
  • Example 1-24 it can be seen that the weld strength is high although the weld nugget is not formed near the interface S between the Ni-plated metal plate 2 and the copper alloy strip 4.
  • Comparative Example 1-3 it can be seen that cracks C occurred in the Ni plating layer 2a of the Ni plating metal plate 2.
  • symbol 2b of FIG. 4 shows a base material (SPCD).

Abstract

【課題】溶接性に優れたNiめっき金属板、溶接構造体、及び電池用材料を提供する。 【解決手段】金属板からなる基材2bの表面に第1Niめっき層が形成され、その上に第2Niめっき層が形成されてなるNiめっき金属板2であって、第2Niめっき層の厚みが0.50μm以上であって、かつ該第2Niめっき層の表面から深さ0.4μmまでのC、Sの合計平均濃度が1.0質量%以下である。

Description

Niめっき金属板、溶接構造体、及び電池用材料の製造方法
 本発明は、正極キャップ等の電池用材料に用いて好適なNiめっき金属板、溶接構造体、及び電池用材料の製造方法に関する。
 従来、Liイオン二次電池等の電池のケース(電池缶)や正極キャップとして、Niめっき鋼板が使用されている。例えば、鋼板の表面に無光沢ニッケルめっきと、その上層として光沢ニッケル-コバルト合金めっきの2層めっきを施し、電池ケースに成形する技術が開発されている(特許文献1)。又、基材表面にストライクNiめっきした後、光沢Niめっき、無光沢Niめっきを順に施す技術が開発されている(特許文献2)。
 又、正極キャップは形状が複雑でめっき後の加工量が大きいため、予めニッケルめっきを施しためっき板を正極キャップに加工した後、加工によって露出した基板(鋼板)を被覆するためにニッケルめっきを施している。
 ところで、これら電池ケースや正極キャップには、集電タブまたはタブと呼ばれる金属部品を介して電池の電極(正極又は負極)が電気的に接続される。又、確実な接続を図るため、これら電池ケースや正極キャップとタブとは電気抵抗による発熱を利用した抵抗溶接により溶着される。この集電タブとして一般にNi板が用いられており、正極キャップであるNiめっき鋼板と集電タブ(Ni板)とを溶接すると、溶接部にナゲット(溶融凝固した部分)ができて両者がしっかりと溶融接合される。
国際公開WO2000/65671号公報 特開2001-279490号公報
 ところで、Niは高価であるため、本発明者は集電タブとしてNi板の代わりにCu合金板を用いてコストダウンを図ることを検討した。しかしながら、Cu合金はFeやNiよりも融点が400℃程度低いため、正極キャップとなるNiめっき鋼板と溶接するとCu合金板が溶損し、溶接できないことが判明した。そこで、本発明者は、溶接時の温度を低くしてNiめっき鋼板とCu合金板の拡散接合を試みたところ、Niめっき鋼板に光沢Niめっきする際の光沢剤が悪影響を及ぼすことが明らかになった。
 すなわち、上記した光沢ニッケルめっきを施した正極キャップをCu合金板からなるタブと抵抗溶接すると、光沢ニッケルめっき層中にクラックが発生して溶接強度が低下することが判明した。
 すなわち、本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、溶接性に優れたNiめっき金属板、溶接構造体、及び電池用材料の製造方法の提供を目的とする。
 本発明者らは種々検討した結果、基材の表面にNiめっき層を2層めっきした場合に、Niめっき層中の不純物濃度を規制することで、Niめっき層のクラック発生を防止して溶接性を向上できることを見出した。
 上記の目的を達成するために、本発明のNiめっき金属板は、金属板からなる基材の表面に第1Niめっき層が形成され、その上に第2Niめっき層が形成されてなるNiめっき金属板であって、前記第2Niめっき層の厚みが0.50μm以上であって、かつ該第2Niめっき層の表面から深さ0.4μmまでのC、Sの合計平均濃度が1.0質量%以下である。
 前記合計平均濃度が0.2質量%以下であることが好ましい。
 前記合計平均濃度が0.1質量%以下であることが好ましい。
 前記合計平均濃度が0.05質量%以下であることが好ましい。
 前記合計平均濃度が0.035質量%以下であることが好ましい。
 前記第2Niめっき層の表面から深さ1.0μmの位置におけるC、S、の合計濃度が1.0質量%以下であることが好ましい。
 前記基材が鋼、鉄基合金、銅基合金、Ni基合金、又はアルミ基合金であることが好ましい。
 錫めっき層を表面に有する銅合金条との抵抗溶接に用いられることが好ましい。
 電池用正極キャップとして用いられ、前記第2Niめっき層が無光沢Niめっきであることが好ましい。
 本発明の電池用材料の製造方法は、金属板からなる基材の表面に第1Niめっき層をめっきした後、塑性加工を行い、その後に第2Niめっき層をめっきする電池用材料の製造方法であって、前記第2Niめっき層の厚みが0.50μm以上であって、かつ第2Niめっき層の表面から深さ0.4μmまでのC濃度、S濃度の合計平均濃度が1質量%以下である。
 前記電池用材料が正極キャップであることが好ましい。
 本発明の溶接構造体は、金属板からなる基材の表面に第1Niめっき層が形成され、その上に無光沢Niめっきである第2Niめっき層が形成されてなるNiめっき金属板と、錫めっき層を表面に有する銅合金条とを、前記第2Niめっき層を介して抵抗溶接してなる。
 本発明の溶接構造体において、前記銅合金条と前記Niめっき金属板との溶接部にナゲットが存在しないことが好ましい。
 前記Niめっき金属板が電池用正極キャップであることが好ましい。
 前記錫めっき層がリフロー錫めっき層を有することが好ましい。
 前記錫めっき層の下地に銅めっき層を有することが好ましい。
 本発明の銅合金条は、前記溶接構造体に使用され、錫めっき層を表面に有する。
 本発明の丹銅条は、前記溶接構造体に使用され、錫めっき層を表面に有する。
 本発明のCu-Zn-Sn系合金条は、前記溶接構造体に使用され、錫めっき層を表面に有する。
 本発明の銅合金条は、前記溶接構造体に使用され、錫めっき層を表面に有し、亜鉛を1~40質量%含有する。
 本発明の銅合金条は、前記溶接構造体に使用され、錫めっき層を表面に有し、亜鉛を1~20質量%含有し、かつ錫を0.1~1.0質量%を含有する。
 本発明によれば、基材の表面にNiめっき層を2層めっきした場合に、Niめっき層のクラック発生を防止して溶接性を向上させることができる。
C及びSの合計平均濃度の算出方法を説明する図である。 実施例において、基材表面に第1Niめっき層をめっきした後、プレス加工した正極キャップの形状を示す図である。 実施例1-24のNiめっき金属板と銅合金条との溶接構造体の断面図である。 比較例1-3のNiめっき金属板と銅合金条との溶接構造体の断面図である。
 以下、本発明の実施形態に係るNiめっき金属板について説明する。なお、本発明において%とは、特に断らない限り、質量%を示すものとする。
 本発明の実施形態に係るNiめっき金属板は、基材の表面に第1Niめっき層が形成され、その上に第2Niめっき層が形成されてなる。
<基材>
 基材は金属板であればよいが、特に、鋼板、鉄基合金、銅基合金、Ni基合金、又はアルミ基合金が好ましい。例えばSPCD(JIS G 3141 絞り加工用の冷間圧延鋼板及び鋼帯)等の鋼板などが好ましい。
 なお、基材の厚みは特に限定されないが、一般的には0.03~1.50mmとすることができ、好ましくは0.05~1.00mm、より好ましくは0.05~0.80mm、さらに好ましくは0.08~0.50mm、もっとも好ましくは0.15~0.40mmである。
<第1Niめっき層>
 第1Niめっき層は、基材を保護する下地めっき層として機能し、通常は無光沢Niめっき、半光沢Niめっき又は光沢Niめっきにより形成することができる。第1Niめっき層の厚みは例えば0.1~10μmとすることができる。
 無光沢Niめっきは公知の無光沢Niめっき浴(例えば、ワット浴、高塩化物浴、全塩化浴、硼フッ化浴、常温浴、複塩浴、高硫酸塩浴)でめっきして形成することができる。めっき条件も公知の条件を適用できる。
 又、半光沢Niめっきは公知の半光沢Niめっき浴(例えば、ワット浴等の無光沢Niめっき浴に公知の半光沢剤(不飽和アルコールのポリオキシエチレン付加物、不飽和カルボン酸ホルムアルデヒド、抱水クローラル、ホルマリン、クマリン等)を適宜添加した浴)でめっきして形成することができる。めっき条件も公知の条件を適用できる。
 又、光沢Niめっきは、公知の光沢Niめっき浴(例えば、硫酸浴、スルファミン酸浴、ワイスベルグ浴、スルホン酸ゼラチン浴、スルホン酸ホルマリン浴、ワイスベルグ折衷浴、サッカリンブチン浴、また、無光沢めっき浴に光沢剤を添加した浴)を用いてめっきすることができる。めっき条件も公知の条件を適用できる。
<第2Niめっき層>
 第2Niめっき層は、Niめっき金属板の最表面に形成され、第2Niめっき層を介して相手材と溶接が行われる。ここで、第2Niめっき層を光沢Niめっきにより形成すると、めっき層中にクラックが発生して溶接強度が低下する。これは、光沢Niめっき層中にはめっき浴中の光沢剤が取り込まれ、この光沢剤が溶接時に加熱して蒸発したり、めっき層を脆くするためと考えられる。
 このようなことから、第2Niめっき層は、無光沢Niめっき、半光沢剤の割合を低減した半光沢Niめっき、又は光沢剤の割合を低減した光沢Niめっきにより形成することができる。半光沢剤としては例えば以下の半光沢剤を0.0001~1.0g/L程度、Niめっき浴に添加することができる。また、光沢剤としては、例えば、以下の一次光沢剤を0.01~5g/L程度、二次光沢剤を0.0001~1.0g/L程度、Niめっき浴に添加することができる。
 半光沢剤としては不飽和アルコールのポリオキシエチレン付加物、不飽和カルボン酸ホルムアルデヒド、抱水クローラル、ホルマリン、クマリン、不飽和カルボン酸、1,4-ブチンジオール等公知のものを用いることができる。
 一次光沢剤としては飽和または不飽和の脂肪族のスルフォン酸塩、芳香族のスルフォン酸塩、無機化合物(例えば1,5-ナフタレンジスルホン酸ナトリウム、1,3,6-ナフタレンジスルホン酸ナトリウム、o-ベンゼンスルホンイミド(サッカリン)、硫酸コバルト等)等の公知のものを用いることができる。二次光沢剤としては不飽和基を有する有機化合物(例えばエチレンシアンヒドリン、ゼラチン、ホルマリン(ホルムアルデヒド)、1,4-ブチンジオール、クマリン、ギ酸ニッケル等)や金属等の無機物質(カドミウム、亜鉛、硫黄、セレン等)等の公知のものを用いることができる。
 無光沢Niめっきは公知の無光沢Niめっき浴(例えば、ワット浴、高塩化物浴、全塩化浴、硼フッ化浴、常温浴、複塩浴、高硫酸塩浴)でめっきして形成することができる。
 又、本発明のNiめっき金属板が電池の正極キャップである場合、基材に第1Niめっき層をめっきした後、プレス加工等の塑性加工を行って正極キャップの形状とし、さらに加工によって露出した材料を被覆するために第2Niめっき層をめっきすることになる。
 このため、基材を保護すると共に、溶接性を確保するため、第2Niめっき層の厚みが0.50μm以上である必要がある。第2Niめっき層の厚みが0.50μm未満であると、溶接性が低下すると共に、加工によって露出した材料を十分に被覆することができず、耐食性や外観等が劣化する。第2Niめっき層の厚みの上限は特に限定されないが、コストの点から10.0μmを上限とするとよい。
 第2Niめっき層の厚みは、好ましくは0.7~5.0μm、より好ましくは0.8~5.0μm、更に好ましくは1.0~5.0μm、更により好ましくは1.2~4.0μm、更に好ましくは1.5~4.0μm、最も好ましくは1.8~4.0μmである。
 上記したように、第2Niめっき層を光沢Niめっきにより形成すると、溶接時にめっき層中にクラックが発生して溶接強度が低下することから、第2Niめっき層中のC及びSの濃度を規制する。C及びSは光沢剤が分解して生じる元素である。
 具体的には、第2Niめっき層の表面から深さ0.4μmまでのC及びSの合計平均濃度を1.0質量%以下に規制する。上記した合計平均濃度が1.0質量%を超えると、溶接時に第2Niめっき層中にクラックが発生して溶接強度が低下する。ここで、「合計平均濃度」はグロー放電質量分析法(GD-MS法)により、深さ方向にC及びS濃度を測定することで求める。
 具体的には、図1に示すように、グロー放電質量分析法(GD-MS法)により、第2Niめっき層の表面から深さ0.4μmの範囲の数点の所定深さ(a~f)でそれぞれC,S濃度を測定し、各点a~fでのC、Sの合計濃度を算出する。そして、各点a~fのC、Sの合計濃度の和を、各点a~fの合計深さX(μm)で加重平均した値を「第2Niめっき層の表面から深さ0.4μmまでのC及びSの合計平均濃度」とする。例えば、図1の場合、各点a~fのうち隣接する点であるa、b間の台形の面積S1を、{(点aのC、Sの合計濃度(質量%))+(点bのC、Sの合計濃度(質量%))}×(点a、b間の距離(μm))/2によって求める。同様にして、b、c間の台形の面積S2;c、d間の台形の面積S3;d、e間の台形の面積S4;e、f間の台形の面積S5を求める。そして、(S1+S2+S3+S4+S5)/合計深さX(μm)によって、「第2Niめっき層の表面から深さ0.4μmまでのC及びSの合計平均濃度」を算出する。
 なお、点aは第2Niめっき層の表面に最も近い測定点であり、点fは第2Niめっき層の表面から深さ0.4μmに最も近い測定点である。
 各点の間隔の好ましい値は0.0006~0.10μmである。
 又、第2Niめっき層の表面から深さ0.4μmまでのC、Sの平均濃度を上述の方法によりそれぞれ別個に測定した後に、CとSの平均濃度を合計することで、「第2Niめっき層の表面から深さ0.4μmまでのC及びSの合計平均濃度」を算出することも可能である。
 第2Niめっき層の表面から深さ0.4μmまでのC及びSの合計平均濃度は好ましくは0.2質量%以下、より好ましくは0.1質量%以下、更に好ましくは0.05質量%以下、最も好ましくは0.035質量%以下である。なお、合計平均濃度の下限は特に制限されないが、合計平均濃度を過度に低くしてもコスト増となるので、0.0001質量%を下限とするとよい。
 第2Niめっき層の表面から深さ1.0μmの位置におけるC及びSの合計濃度が1.0質量%以下であることが好ましい。これは、第2Niめっき層の表面から深さ1.0μm付近の光沢剤が分解して生成した物質が溶接の際に接合部に拡散し、溶接強度に影響を及ぼすためと考えられるので、この深さでのC及びSの合計濃度を規制した。
 具体的には、図1に示すように、グロー放電質量分析法(GD-MS法)により、第2Niめっき層の表面から深さ1.0±0.05μmの範囲の数点の所定深さ(a~f)でそれぞれC,S濃度を測定し、各点a~fでのC、Sの合計濃度を算出する。そして、各点a~fのC、Sの合計濃度の和を、各点a~fの合計深さX(μm)で加重平均した値を「第2Niめっき層の表面から深さ1.0μmの位置におけるC及びSの合計濃度」とする。例えば、図1の場合、各点a~fのうち隣接する点であるa、b間の台形の面積S1を、{(点aのC、Sの合計濃度(質量%))+(点bのC、Sの合計濃度(質量%))}×(点a、b間の距離(μm))/2によって求める。同様にして、b、c間の台形の面積S2;c、d間の台形の面積S3;d、e間の台形の面積S4;e、f間の台形の面積S5を求める。そして、(S1+S2+S3+S4+S5)/合計深さX(μm)によって、「第2Niめっき層の表面から深さ1.0μmの位置におけるC及びSの合計濃度」を算出する。
 なお、点aは第2Niめっき層の表面から深さ0.95μmに表面に最も近い測定点であり、点fは第2Niめっき層の表面から深さ1.05μmに最も近い測定点である。
 各点の間隔の好ましい値は0.0006~0.050μmである。
 又、第2Niめっき層の表面から深さ1.0μmの位置におけるC、Sの濃度を上述の方法によりそれぞれ別個に測定した後に、CとSの濃度を合計することで、「第2Niめっき層の表面から深さ1.0μmの位置におけるC及びSの合計濃度」を算出することも可能である。
 本発明のNiめっき金属板は、第2Niめっき層を相手材に向けて抵抗溶接する用途に好適に用いられる。上記したように、第2Niめっき層のC、Sの合計濃度を規制することで、抵抗溶接時の熱によってこれらC、Sが作用して第2Niめっき層にクラックが生じることを防止する。
 相手材は特に制限されず、各種金属板(鋼板等)を用いることができるが、特に錫めっき銅合金が好ましい。銅合金としては、各種の組成を有する銅合金を用いることができ、特に制限はないが、りん青銅、コルソン合金、黄銅、丹銅、洋白、チタン銅、その他銅合金が例示される。
 本発明において、リン青銅とは銅を主成分としてSn及びこれよりも少ない質量のPを含有する銅合金のことをいう。一例として、りん青銅はSnを3.5~11質量%、Pを0.03~0.35質量%含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。
 本発明において、コルソン合金とはSiと化合物を形成する元素(例えば、Ni,Co及びCrの何れか一種以上)が添加され、母相中に第二相粒子として析出する銅合金のことをいう。一例として、コルソン合金はNiを1.0~4.0質量%、Siを0.2~1.3質量%含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。別の一例として、コルソン合金はNiを1.0~4.0質量%、Siを0.2~1.3質量%、Crを0.03~0.5質量%含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。更に別の一例として、コルソン合金はNiを1.0~4.0質量%、Siを0.2~1.3質量%、Coを0.5~2.5質量%含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。更に別の一例として、コルソン合金はNiを1.0~4.0質量%、Siを0.2~1.3質量%、Coを0.5~2.5質量%、Crを0.03~0.5質量%含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。更に別の一例として、コルソン合金はSiを0.2~1.3質量%、Coを0.5~2.5質量%含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。
 コルソン合金には任意にその他の元素(例えば、Mg、Sn、B、Ti、Mn、Ag、P、Zn、As、Sb、Be、Zr、Al及びFe)が添加されてもよい。これらその他の元素は総計で2.0質量%程度まで添加するのが一般的である。例えば、更に別の一例として、コルソン合金はNiを1.0~4.0質量%、Siを0.2~1.3質量%、Snを0.01~2.0質量%、Znを0.01~2.0質量%含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。
 本発明において、黄銅とは、銅と亜鉛との合金で、特に亜鉛を20質量%以上含有する銅合金のことをいう。亜鉛の上限は特には限定されないが60質量%以下、好ましくは45質量%以下、あるいは40質量%以下である。
 本発明において、丹銅とは、銅と亜鉛との合金であり亜鉛を1~20質量%、より好ましくは亜鉛を1~10質量%含有する銅合金のことをいう。また、丹銅は錫を0.1~1.0質量%含んでも良い。
 本発明において、洋白とは銅を主成分として、銅を60質量%から75質量%、ニッケルを8.5質量%から19.5質量%、亜鉛を10質量%から30質量%含有する銅合金のことをいう。
 本発明において、チタン銅とは銅を主成分としてTiを1.0質量%~4.0質量%含有する銅合金のことをいう。一例として、チタン銅はTiを1.0~4.0質量%含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。別の一例として、チタン銅はTiを1.0~4.0質量%、Feを0.01~1.0質量%含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。
 本発明において、その他銅合金とはZn、Sn、Ni、Mg、Fe、Si、P、Co、Mn、Zr、CrおよびTiの内一種または二種以上を合計で8.0%以下含み、残部が不可避的不純物と銅からなる銅合金をいう。
 本発明においては、銅合金として丹銅を用いることが好ましい。
 なお、銅合金の厚みは特に限定されないが、一般的には0.03~1.50mmとすることができ、好ましくは0.05~1.00mm、より好ましくは0.05~0.80mm、さらに好ましくは0.08~0.50mm、もっとも好ましくは0.10~0.30mmである。
 そして、上記した銅合金の表面(溶接面)に錫めっきを好ましくは0.1~3.0μm形成する。なお、錫めっきはリフロー処理をされていることが好ましい。また、錫めっきの下地めっきとして厚み0.05~1.0μmの銅めっきをしても良い。更に、銅めっきの下地めっきとして厚み0.01~1.0μmのニッケルめっきをしても良い。
 次に、本発明のNiめっき金属板を適用した電池用材料の製造方法の一例について説明する。まず、金属板からなる基材の表面に第1Niめっき層をめっきした後、塑性加工を行い、その後に第2Niめっき層をめっきする。ここで、第2Niめっき層の厚みが0.5μm以上であって、かつ第2Niめっき層の表面から深さ0.4μmまでのC濃度、S濃度の合計平均濃度が1質量%以下である。
 第1Niめっき層、第2Niめっき層については既に説明したとおりである。塑性加工としては特に制限されず、プレス加工、DI(draw and ironing)加工、絞り加工、しごき加工等の公知の加工を挙げることができる。
 又、電池用材料としては、電池ケース(缶)、正極キャップが例示されるが、特に正極キャップが好ましい。
<Niめっき金属板の製造>
 基材として、厚み0.30mmのSPCD(JIS G 3141の冷間圧延鋼板)を用い、基材に通常の前処理(電解脱脂ならびに酸洗処理)を行った後に、基材表面に第1Niめっき層をめっきした。その後、基材を円板状に打ち抜き、図2に示す正極キャップの形状にプレス加工を行った。なお、正極キャップのプレス部分の段部はR=0.6mmとした。又、第1Niめっき層側が凸側となるように正極キャップのプレスを行った。
 次いで、図2の正極キャップの第1Niめっき層の上に第2Niめっき層をめっきした。第1Niめっき層及び第2Niめっき層の構成及びめっき厚を表1、表2に示す。表1の記載中、「光沢」は後述の光沢Niめっきを示し、「無光沢」は後述の無光沢Niめっきを示し、「半光沢」は後述の半光沢Niめっきを示す。
 なお、光沢Niめっきは、ワット浴(NiSO・7HO:190~290g/L、NiCl・6HO:15~75g/L、HBO:15~45g/L、残部水)に対し、1、5-ナフタレンジスルホン酸ナトリウム(DSN)7.0~9.0g/L、1、4-ブチンジオール(BD)0.15~0.25g/Lを添加した光沢めっき浴を用いて行った。また、光沢めっきの条件は電流密度:1~5A/dm、液温35~55℃で行った。
 無光沢Niめっきは、ワット浴(NiSO・7HO:190~290g/L、NiCl・6HO:15~75g/L、HBO:15~45g/L、残部水)の無光沢めっき浴を用いて行った。また、無光沢めっき条件は電流密度:1~5A/dm、液温35~55℃で行った。
 半光沢Niめっきはワット浴(NiSO・7HO:190~290g/L、NiCl・6HO:15~75g/L、HBO:15~45g/L、残部水)に対し、ホルマリン:1.0~2.5g/Lを添加した半光沢めっき浴を用いて行った。また、半光沢めっき条件は電流密度:1~5A/dm、液温35~55℃で行った。
 表1、表2で第2Niめっき層を形成する際、光沢剤濃度が「-」は無光沢Niめっきを表す。又、第2Niめっき層を形成する際、光沢Niめっきを行ったものについては、光沢Niめっき浴に添加したDSNおよびBDの添加量は表1、表2に記載の通りである。
 なお、表1の発明例1-27、比較例1-2は、第1Niめっき層をめっきした後にN雰囲気中で790℃で20秒加熱を行い、第1Niめっき層の一部をFe-Ni拡散層とすると共に、第1Niめっき層の残部がNi再結晶層として残った。その後、他の実施例と同様に円板状に打ち抜き、プレス加工した後、第2Niめっきを行った。
<錫めっき銅合金条の製造>
 上記したNiめっき金属板と溶接される錫めっき銅合金条を以下のようにして製造した。まず、厚み0.15mmの銅合金基材(組成を表3に示す)に通常の前処理(電解脱脂ならびに酸洗処理)を行った後、厚み0.3μmのCuめっきを施し、さらにCuめっきの上に厚み1.0μmのSnめっきを施し、最後にリフロー処理を施した。
 Cuめっき浴は、硫酸40~80g/L、硫酸銅170~230g/L、残部水とし、めっき浴温度:20~30℃、電流密度:3.0~5.0A/dm2でCuめっきを施した。
 Snめっき浴は、硫酸第1すず30~50g/L、硫酸40~80g/L、クレゾールスルホン酸30~50g/L、ゼラチン1~5g/L、β-ナフトール0.5~1.5g/L、残部水とし、めっき浴温度:20~30℃、電流密度:1.0~1.5A/dm2でSnめっきを施した。なお、Snめっき厚みは、電着時間(電着時間2分間の場合、リフロー処理前のSn層の厚みは約1μmとなる)により調整した。リフロー処理は、400℃で雰囲気ガスを窒素(酸素1vol%以下)に調整した加熱炉中に、試料を15~20秒間挿入し水冷して行った。
 このようにして得られた各試料について、諸特性の評価を行った。
(1)第2Niめっき層の表面から深さ0.4μmまでのC、Sの合計平均濃度
 グロー放電質量分析計(VG マイクロトレース社製 型式VG9000)を使用して測定した。具体的な測定方法は既に説明したとおりであり(図1参照)、深さが0~0.40μmの範囲で深さ方向に8点測定し、各点の間隔を0.04~0.06μm程度とした。なお、各点の測定間隔が0.1μmを超えると、深さ方向の測定箇所による測定ばらつきが大きくなると考えられる。
 各点の間隔を0.04~0.06μm程度とした場合、測定のばらつきが大きい場合は、測定間隔を更に小さくし、測定点を増やすと良い(例えば測定間隔:0.001~0.02μm、測定点:20~400点等)。
 なお、サンプル表面に有機皮膜等の異物が付着している場合には、アセトンに浸漬して超音波洗浄を行うか、希硫酸で酸洗後、水洗して異物を除去した。
(2)第2Niめっき層の表面から深さ1.0μmの位置におけるC、Sの合計濃度
 上記と同一のグロー放電質量分析計を使用して測定した。
 具体的な測定方法は既に説明したとおりであり(図1参照)、深さが0.95~1.05μmの範囲で深さ方向に3点測定し、各点の間隔を0.04~0.06μm程度とした。なお、各点の測定間隔が0.1μmを超えると、深さ方向の測定箇所による測定ばらつきが大きくなると考えられる。
 各点の間隔を0.04~0.06μm程度とした場合、測定のばらつきが大きい場合は、測定間隔を更に小さくし、測定点を増やすと良い(例えば例えば測定間隔:0.001~0.02μm、測定点:5~100点等)。
 なお、サンプル表面に有機皮膜等の異物が付着している場合には、アセトンに浸漬して超音波洗浄を行う、また希硫酸で酸洗後、水洗する等、公知の方法で異物を除去した。
(3)第1Niめっき層の厚み、第2Niめっき層の厚み
 第1Niめっき層の厚みは蛍光X線膜厚計(SII社製 型式SFT5100)を用いて測定した。
 また、第1Niめっき層と第2Niめっき層との合計の厚みを蛍光X線膜厚計(SII社製 型式SFT5100)を用いて測定した後、第2Niめっき層の厚みを以下の式で算出した。
 第2Niめっき層の厚み(μm)=(第2Niめっき層と第1Niめっき層の合計の厚み(μm))-(第1Niめっき層の厚み(μm))
 なお、第1Niめっき層と第2Niめっき層の厚みはめっき層断面の拡大観察(例えばFIBを用いて撮影したSIM像(10000~30000倍))によっても測定することができる。
(3)溶接強度
 Niめっき金属板の第2Niめっき層と、錫めっき銅合金条の錫めっき表面とを合わせ、抵抗溶接電源(ミヤチテクノス製トランジスタ式抵抗溶接電源MDB-4000B(製品名))を用い、加圧力30N、溶接電流4.0kA、溶接時間10msec、溶接の電極の直径を3mmとして、シリーズスポット方式の抵抗溶接(シリーズスポット溶接)を行った。溶接点は2点とした。でなお、溶接の際の電極間隔は、10~25mmの範囲内であれば特に問題なく同様に溶接可能であった。溶接後の試料につき、アイコーエンジニアリング社製の精密荷重測定機(MODEL-1310VR:製品名)にて、Niめっき金属板と錫めっき銅合金を引きはがすように引張試験(テストスピード10mm/分)を行ない、溶接強度を測定した。
 溶接強度が15N以上であれば、溶接性に優れる。
 (4)溶接ナゲットの有無
 溶接ナゲットの有無は、Niめっき金属板と錫めっき銅合金条との溶接部の断面を光学顕微鏡(100倍)で観察することにより判定した。溶融凝固部の短径が0.05mm以上である場合、ナゲット有りと判定した。溶融凝固部の短径は溶融凝固部に含まれる最大円の直径とした。
 なお、本実施例においては、溶接ナゲットが無くても溶接強度が得られることが判明した。この理由は明らかではないが、Niめっき金属板中のNiが錫めっき銅合金条の錫めっき層中のCu-Sn合金層へ拡散し、Ni-Cu-Sn合金層を形成することで溶接強度が得られることが考えられる。
 得られた結果を表1~表3に示す。なお、表1、表2の溶接の相手材のNoは表3に対応する。又、表2は溶接の相手材である銅合金の組成の影響を表した結果である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表1から明らかなように、第2Niめっき層の表面から深さ0.4μmまでのC、Sの合計平均濃度が1.0質量%以下である各実施例の場合、溶接強度が15N以上であり、溶接性に優れていた。
 又、第2Niめっき層の表面から深さ1.0μmの位置におけるC、Sの合計濃度が1.0質量%以下である実施例1-7~1-24、1-26~1-32の場合、第2Niめっき層の厚みが同一の他の実施例に比べ、溶接強度が5%以上向上した。例えば、2Niめっき層の厚みが同一の実施例1-1,1-13を比べると、実施例1-13の方が溶接強度が5%以上高い。
 なお、第2Niめっき層の厚みが厚いほど、溶接強度が高くなる傾向にある。
 又、表2から明らかなように、第2Niめっき層の表面から深さ0.4μmまでのC、Sの合計平均濃度が1.0質量%以下である各実施例の場合、相手材である銅合金を種々の組成としても、溶接強度が15N以上であり、溶接性に優れていた。特に、相手材がCu-Zn-Sn系合金である場合、溶接強度が高かった。
 一方,第2Niめっき層の厚みが0.5μm未満である比較例1-1,1-2,1-4,1-5の場合、溶接強度が15N未満に低下し、溶接性が劣った。これは、第1Niめっき層をめっき後にプレス加工したために第1Niめっき層が酸化して第1Niめっき層自身の溶接性が低下したため、その上層の第2Niめっき層の厚みが薄いと溶接性が改善されないためと考えられる。
 第2Niめっき層をめっきする際に光沢剤の量を多くした比較例1-3、1-5、1-6の場合、第2Niめっき層の表面から深さ0.4μmまでのC、Sの合計平均濃度が1質量%を超え、溶接性が劣るか、又は溶接ができなかった。これは、溶接時に第2Niめっき層中のC、Sに起因して第2Niめっき層からガスが発生したためと考えられる。
 なお、図3、図4は、それぞれ実施例1-24、比較例1-3のNiめっき金属板2と銅合金条4との溶接構造体の断面図である。実施例1-24の場合、Niめっき金属板2と銅合金条4の界面S付近に溶接ナゲットが形成されないにも関わらず、溶接強度が高いことがわかる。
 一方、比較例1-3の場合、Niめっき金属板2のNiめっき層2a中にクラックCが発生したことがわかる。なお、図4の符号2bは、基材(SPCD)を示す。

Claims (21)

  1. 金属板からなる基材の表面に第1Niめっき層が形成され、その上に第2Niめっき層が形成されてなるNiめっき金属板であって、
     前記第2Niめっき層の厚みが0.50μm以上であって、かつ該第2Niめっき層の表面から深さ0.4μmまでのC、Sの合計平均濃度が1.0質量%以下であるNiめっき金属板。
  2. 前記合計平均濃度が0.2質量%以下である請求項1記載のNiめっき金属板。
  3. 前記合計平均濃度が0.1質量%以下である請求項1記載のNiめっき金属板。
  4. 前記合計平均濃度が0.05質量%以下である請求項1記載のNiめっき金属板。
  5. 前記合計平均濃度が0.035質量%以下である請求項1記載のNiめっき金属板。
  6. 前記第2Niめっき層の表面から深さ1.0μmの位置におけるC、S、の合計濃度が1.0質量%以下である請求項1~5のいずれかに記載のNiめっき金属板。
  7. 前記基材が鋼、鉄基合金、銅基合金、Ni基合金、又はアルミ基合金である請求項1~6のいずれかに記載のNiめっき金属板。
  8. 錫めっき層を表面に有する銅合金条との抵抗溶接に用いられる請求項1~7のいずれかに記載のNiめっき金属板。
  9. 電池用正極キャップとして用いられ、前記第2Niめっき層が無光沢Niめっきである請求項8に記載のNiめっき金属板。
  10. 金属板からなる基材の表面に第1Niめっき層をめっきした後、塑性加工を行い、その後に第2Niめっき層をめっきする電池用材料の製造方法であって、
     前記第2Niめっき層の厚みが0.50μm以上であって、かつ第2Niめっき層の表面から深さ0.4μmまでのC濃度、S濃度の合計平均濃度が1質量%以下である電池用材料の製造方法。
  11. 前記電池用材料が正極キャップである請求項10に記載の電池用材料の製造方法。
  12. 金属板からなる基材の表面に第1Niめっき層が形成され、その上に無光沢Niめっきである第2Niめっき層が形成されてなるNiめっき金属板と、
     錫めっき層を表面に有する銅合金条とを、前記第2Niめっき層を介して抵抗溶接してなる溶接構造体。
  13. 前記銅合金条と前記Niめっき金属板との溶接部にナゲットが存在しない請求項12に記載の溶接構造体。
  14. 前記Niめっき金属板が電池用正極キャップである請求項12または13に記載の溶接構造体。
  15. 前記錫めっき層がリフロー錫めっき層を有する請求項12~14のいずれかに記載の溶接構造体。
  16. 前記錫めっき層の下地に銅めっき層を有する請求項12~15のいずれかに記載の溶接構造体。
  17. 請求項12~16のいずれかに記載の溶接構造体に使用され、錫めっき層を表面に有する銅合金条。
  18. 請求項12~16のいずれかに記載の溶接構造体に使用され、錫めっき層を表面に有する丹銅条。
  19. 請求項12~16のいずれかに記載の溶接構造体に使用され、錫めっき層を表面に有するCu-Zn-Sn系合金条。
  20. 請求項12~16のいずれかに記載の溶接構造体に使用され、錫めっき層を表面に有し、亜鉛を1~40質量%含有する銅合金条。
  21. 請求項12~16のいずれかに記載の溶接構造体に使用され、錫めっき層を表面に有し、亜鉛を1~20質量%含有し、かつ錫を0.1~1.0質量%を含有する銅合金条。
PCT/JP2012/061744 2011-05-10 2012-05-08 Niめっき金属板、溶接構造体、及び電池用材料の製造方法 WO2012153728A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201280022278.8A CN103534389A (zh) 2011-05-10 2012-05-08 镀Ni金属板、熔接结构体、以及电池用材料的制造方法
KR1020137029555A KR20130139363A (ko) 2011-05-10 2012-05-08 Ni 도금 금속판, 용접 구조체, 및 전지용 재료의 제조 방법
JP2013514013A JP5908895B2 (ja) 2011-05-10 2012-05-08 Niめっき金属板、溶接構造体、及び電池用材料の製造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-105497 2011-05-10
JP2011105497 2011-05-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012153728A1 true WO2012153728A1 (ja) 2012-11-15

Family

ID=47139207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/061744 WO2012153728A1 (ja) 2011-05-10 2012-05-08 Niめっき金属板、溶接構造体、及び電池用材料の製造方法

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP5908895B2 (ja)
KR (1) KR20130139363A (ja)
CN (1) CN103534389A (ja)
TW (1) TWI465592B (ja)
WO (1) WO2012153728A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014178396A1 (ja) * 2013-04-30 2014-11-06 新日鐵住金株式会社 Niめっき鋼板及びNiめっき鋼板の製造方法
WO2019111556A1 (ja) * 2017-12-07 2019-06-13 株式会社豊田自動織機 蓄電装置、蓄電装置の製造方法、及び電解メッキ方法
CN114295543A (zh) * 2021-12-07 2022-04-08 江苏日托光伏科技股份有限公司 一种mwt组件中粘性材料的黏着力检测试方法
US20220403539A1 (en) * 2019-12-20 2022-12-22 Nippon Steel Corporation Ni-PLATED STEEL SHEET, AND METHOD FOR MANUFACTURING Ni-PLATED STEEL SHEET
WO2023085410A1 (ja) 2021-11-12 2023-05-19 日本製鉄株式会社 溶接部材

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102537039B1 (ko) * 2015-11-27 2023-05-25 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 주석 도금 형성 구리 단자재 및 단자 그리고 전선 단말부 구조
JP6226037B2 (ja) * 2015-12-15 2017-11-08 三菱マテリアル株式会社 錫めっき付き銅端子材の製造方法
KR102026044B1 (ko) * 2017-03-24 2019-09-26 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 클래드재의 제조 방법
CN111816934A (zh) * 2020-01-17 2020-10-23 深圳市麦格松电气科技有限公司 柱状二次电池及电池控制器

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11265701A (ja) * 1998-03-18 1999-09-28 Toshiba Battery Co Ltd 電池用リード材およびそれを用いた電池パック
JP2001279489A (ja) * 2000-03-30 2001-10-10 Dowa Mining Co Ltd 電気接触材料及びその製造方法
JP2001279490A (ja) * 2000-03-30 2001-10-10 Nisshin Steel Co Ltd 接触抵抗が低い高光沢リチウムボタン電池負極缶及び正極缶用片面Niめっき鋼板
JP2002050324A (ja) * 2000-08-04 2002-02-15 Toyo Kohan Co Ltd 電池ケース用表面処理鋼板及び電池ケース
JP2003277981A (ja) * 2002-01-18 2003-10-02 Nippon Steel Corp 電池缶用Niメッキ鋼板
WO2003098718A1 (en) * 2002-04-22 2003-11-27 Toyo Kohan Co., Ltd. Surface treated steel sheet for battery case, battery case and battery using the case
JP2004192891A (ja) * 2002-12-10 2004-07-08 Hitachi Cable Ltd 電池パック用配線材及びそれを用いた電池パック並びにその製造方法
JP2009230896A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Komatsulite Mfg Co Ltd 電池用安全装置
JP2011214036A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Jx Nippon Mining & Metals Corp 電池接続タブ材料用Cu−Zn系合金条

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW502467B (en) * 1998-03-18 2002-09-11 Toshiba Battery Battery, lead member for battery connection, and battery pack using the same
JP4750950B2 (ja) * 2001-01-19 2011-08-17 新日本製鐵株式会社 アルカリマンガン電池正極缶用Niメッキ鋼板
CN101824636B (zh) * 2010-02-10 2011-10-12 株洲永盛电池材料有限公司 一种用于扣式锂离子电池壳体的表面处理不锈钢带及其制备工艺
CN201626156U (zh) * 2010-02-10 2010-11-10 湘潭大学 一种镀覆含纳米线的多层复合薄膜的钢带
CN102009504B (zh) * 2010-02-10 2013-04-24 湘潭大学 一种镀覆微/纳米晶镍多层薄膜的钢带及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11265701A (ja) * 1998-03-18 1999-09-28 Toshiba Battery Co Ltd 電池用リード材およびそれを用いた電池パック
JP2001279489A (ja) * 2000-03-30 2001-10-10 Dowa Mining Co Ltd 電気接触材料及びその製造方法
JP2001279490A (ja) * 2000-03-30 2001-10-10 Nisshin Steel Co Ltd 接触抵抗が低い高光沢リチウムボタン電池負極缶及び正極缶用片面Niめっき鋼板
JP2002050324A (ja) * 2000-08-04 2002-02-15 Toyo Kohan Co Ltd 電池ケース用表面処理鋼板及び電池ケース
JP2003277981A (ja) * 2002-01-18 2003-10-02 Nippon Steel Corp 電池缶用Niメッキ鋼板
WO2003098718A1 (en) * 2002-04-22 2003-11-27 Toyo Kohan Co., Ltd. Surface treated steel sheet for battery case, battery case and battery using the case
JP2004192891A (ja) * 2002-12-10 2004-07-08 Hitachi Cable Ltd 電池パック用配線材及びそれを用いた電池パック並びにその製造方法
JP2009230896A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Komatsulite Mfg Co Ltd 電池用安全装置
JP2011214036A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Jx Nippon Mining & Metals Corp 電池接続タブ材料用Cu−Zn系合金条

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014178396A1 (ja) * 2013-04-30 2014-11-06 新日鐵住金株式会社 Niめっき鋼板及びNiめっき鋼板の製造方法
TWI510362B (zh) * 2013-04-30 2015-12-01 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp 鍍Ni鋼板及鍍Ni鋼板之製造方法
JP5884947B2 (ja) * 2013-04-30 2016-03-15 新日鐵住金株式会社 Niめっき鋼板及びNiめっき鋼板の製造方法
US10190231B2 (en) 2013-04-30 2019-01-29 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Ni-plated steel sheet, and method for producing Ni-plated steel sheet
WO2019111556A1 (ja) * 2017-12-07 2019-06-13 株式会社豊田自動織機 蓄電装置、蓄電装置の製造方法、及び電解メッキ方法
JPWO2019111556A1 (ja) * 2017-12-07 2020-12-24 株式会社豊田自動織機 蓄電装置、蓄電装置の製造方法、及び電解メッキ方法
US20220403539A1 (en) * 2019-12-20 2022-12-22 Nippon Steel Corporation Ni-PLATED STEEL SHEET, AND METHOD FOR MANUFACTURING Ni-PLATED STEEL SHEET
WO2023085410A1 (ja) 2021-11-12 2023-05-19 日本製鉄株式会社 溶接部材
CN114295543A (zh) * 2021-12-07 2022-04-08 江苏日托光伏科技股份有限公司 一种mwt组件中粘性材料的黏着力检测试方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103534389A (zh) 2014-01-22
JPWO2012153728A1 (ja) 2014-07-31
TWI465592B (zh) 2014-12-21
JP5908895B2 (ja) 2016-04-26
KR20130139363A (ko) 2013-12-20
TW201319277A (zh) 2013-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5908895B2 (ja) Niめっき金属板、溶接構造体、及び電池用材料の製造方法
JP6740635B2 (ja) 錫めっき付銅端子材及びその製造方法並びに電線端末部構造
US10908381B2 (en) Titanium copper foil having plated layer
JP2017203214A (ja) 錫めっき付銅端子材及び端子並びに電線端末部構造
JP5447734B2 (ja) 容器用Ni含有表面処理鋼板および容器
TW200844267A (en) Sn-plated copper alloy material for printed board terminal
JP6940380B2 (ja) Snめっき材およびその製造方法
JP2018147777A (ja) 防食端子材及び防食端子並びに電線端末部構造
JP4489738B2 (ja) Cu−Ni−Si−Zn系合金すずめっき条
JP2015166483A (ja) コバルト−ニッケル合金材料及びそれを被覆された物品
TWI690621B (zh) 熔融鍍敷網紋鋼板及其製造方法
JP5418373B2 (ja) 電池缶用ニッケルめっき鋼板及びその製造方法
JP7187162B2 (ja) Snめっき材およびその製造方法
TW539770B (en) Surface treated steel sheet with less environmental impact for electronic components, excellent in solder wettability, a rust-proof property and a whisker-proof property
WO2018164127A1 (ja) 防食端子材及び防食端子並びに電線端末部構造
US10092970B2 (en) Titanium-copper alloy having plating layer
JP6271626B2 (ja) めっき層を有するチタン銅箔
US20220033988A1 (en) Ni-PLATED STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING Ni-PLATED STEEL SHEET
WO2022123818A1 (ja) Ag被覆素材、Ag被覆素材の製造方法及び端子部品
JP7162026B2 (ja) アルカリ二次電池用表面処理板およびその製造方法
JP2018147778A (ja) 防食端子材及び防食端子並びに電線端末部構造
JP2014095139A (ja) 銀めっき積層体
JP5436349B2 (ja) Ledチップとリードフレームとの接合方法
JP2019199650A (ja) めっき層を有するチタン銅箔
JP2020056090A (ja) 防食端子材とその製造方法、及び防食端子並びに電線端末部構造

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12781560

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20137029555

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013514013

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12781560

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1