电池壳体用铝合金板及其制造方法_2

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42] 另外,在反复充放电的裡离子电池中,在电池反应时内部压力上升,由于蠕变变形 导致电池壳体膨胀,存在耐膨胀性的问题。通过添加化,壳体的强度和耐膨胀性提高,因此 能够实现强度和耐膨胀性的提高。从提高强度和耐膨胀性的观点出发,化含量也优选为 0.05 ~1.00%,更优选为 0.20 ~0.80%。
[0043] 1 - 4.Ti:0. 004 ~0. 050% W44] Ti是对侣合金的凝固组织带来大的影响的元素。Ti含量低于0. 004%时,铸块的 晶粒未微细化,成为粗大的晶粒组织,不仅成为侣合金板产生筋状不良情况的原因,也成为 成型后的表面粗糖的原因。另外,由于激光烙接部的凝固组织的微细化效果减小,因此成为 烙接裂纹的原因。另一方面,Ti含量超过0.050%时,激光烙接部的凝固组织的微细化效果 饱和,因此过剩添加成为成本增加的原因。并且,Ti含量超过0. 050%时,容易形成Ti系金 属间化合物,该金属间化合物在社制板上呈筋状分布,成为表面缺陷的原因。根据W上,Ti 含量限定为0. 004~0. 050%。另外,优选的Ti含量为0. 007~0. 030%。
[0045] 1 _5.Mg:0. 02% W下
[0046]Mg是大幅度提高强度和耐膨胀性的元素,但使激光烙接性显著恶化。具体而言,由 于Mg的蒸气压低,因此不仅在激光烙接时成为烙接部的气孔的原因,也使液相线与固相线 的溫度差增大,因此产生烙接裂纹。另外,在长期保管后,侣合金板表面容易形成氧化物,W 该氧化物为原因产生气孔或烙接裂纹。通过将Mg量控制为0.02%W下,不会损害作为电池 壳体用侣合金板的特性。Mg量超过0.02%时,激光烙接性和长期保管后的耐腐蚀性恶化。 根据W上,Mg含量被控制为0. 02%W下,优选控制为0.Ol%W下。另外,Mg含量的下限值 没有特别限定,可W为〇%,但即使低于0.001%,也不能显著提高效果,并且,由于使用高 纯度的侣材,会导致原料成本增加。因此,Mg量的下限值优选为0.OOl%。
[0047] 1 -6.Mn:0. 02%W下
[0048] Mn与Mg同样是大幅度提高强度和耐膨胀性的元素,但也是对Al-化系金属间 化合物的当量圆直径和数密度造成影响的元素。通过添加Mn,在侣合金板中分散的Al-化系金属间化合物的当量圆直径增大,且数密度减小。并且,形成粗大的Al-Mn系金属间 化合物。通过将Mn含量控制为0.02%W下,不会损害作为电池壳体用侣合金板的特性,Mn 含量超过0.02%时,激光烙接性恶化并且后述的清洁效果受到损害,因此成为成型后的表 面品质受到损害的原因。根据W上,Mn含量控制为0.02%W下,优选控制为0.01%W下。 另外,Mn含量的下限值没有特别限定,可W为0%,但即使低于0.OOl%,也不能显著提高效 果,并且,由于使用高纯度的侣材,原料成本增加。因此,Mn量的下限值优选为0.OOl%。 W例 1 - 7.其他的成分
[00加]为了使晶粒组织微细化,可W与Ti组合,微量添加B和C中的至少一种。在添 加B和C两种时两种添加量的合计量、W及添加任一种代替添加两种时其添加量均优选为 0.0001~0.0020%。另外,运些添加量更优选为0.0005~0.0015%。上述添加量低于 0.OOOl%时,不能得到晶粒微细化的充分效果。另一方面,上述添加量超过0. 0020%时,不 仅晶粒微细化效果饱和,由于Ti-B系化合物或Ti-C系化合物的粗大凝聚物而容易产 生表面缺陷。
[0051] 1 - 8.不可避免的杂质
[0052]作为不可避免的杂质,Cr:0.02%W下、化:0.02%W下、Zr:0.02%W下、W及其 他成分的合计为0. 05%W下,可化含有运些中的1种或2种W上。如果是运样的成分含量, 就不会损害作为电池壳体用侣合金板的特性。
[0053] 2.侣合金的金属组织中的Al-化系金属间化合物的当量圆直径和数密度
[0054]在本发明设及的电池壳体用侣合金板中,不仅需要如上所述规定侣合金的成分组 成,还需要规定最终制得的状态的金属组织中的Al-化系金属间化合物的当量圆直径和 数密度。W下进行详细说明。 阳化5]Al-化系金属间化合物的当量圆直径和数密度对激光烙接性、成型性和长期保 管后的耐腐蚀性带来大的影响。在侣合金中分散有Al-化系金属间化合物。在本发明中, 在从最终板厚的侣合金板表面到板厚方向上至少5ym的深度的金属组织中,具有1.0~ 16. 0ym的当量圆直径的Al-化系金属间化合物的平均当量圆直径为1. 3~1. 9ym,并且 当量圆直径的变动系数为0. 55W下,该Al-化系金属间化合物间的平均数密度为20~ 150个/2500ym2,并且数密度的变动系数为0. 30W下。
[0056]如上所述,通过规定Al-化系金属间化合物的当量圆直径和数密度,能够得到烙 入深度和焊道宽度均匀且稳定的烙接部,能够得到没有烙接缺陷的完好的烙接部。运样的 效果可W通过利用Al-化系金属间化合物来增加激光吸收率、并且使Al-化系金属间 化合物的当量圆直径和数密度的偏差少且大致均匀来获得。而且,由于成为腐蚀起点的粗 大的Al-化系金属间化合物少,能够提高长期保管后的耐腐蚀性。另外,通过使上述运样 的当量圆直径的Al-化系金属间化合物W上述运样的数密度分散,能够得到除去在成型 中附着在模具上的侣或氧化侣的附着的清洁效果,因而能够防止成型加工后的表面品质和 成型稳定性的恶化。
[0057] 2 - 1.Al-化系金属间化合物的当量圆直径
[0058] 当量圆直径低于1. 0ym的微细的Al-化系金属间化合物几乎不具有对激光烙 接性到来的影响、W及清洁效果。因此,在本发明中,不将具有该当量圆直径的化合物作为 对象。此外,在存在当量圆直径超过16.0ym的粗大的Al-化系金属间化合物时,局部地 产生激光吸收率的增加。于是,不仅在局部烙入格外加深,而且因产生不均匀的焊道或瓣射 物,导致产生烙接缺陷等的障碍。并且,当量圆直径超过16.0ym的粗大的Al-化系金属 间化合物引发成为腐蚀的起点、并且在成型加工时成为产生龟裂的起点运样的障碍。在本 发明中,不形成成为上述障碍的原因的当量圆直径超过16.0ym的粗大的Al-化系金属 间化合物。因此,在本发明中,也不将当量圆直径超过16.0Jim的粗大的Al-化系金属间 化合物作为对象。如上所述,在本发明中,将当量圆直径为1. 0~16.0ym的范围内的Al-化系金属间化合物作为对象,通过调整该Al-化系金属间化合物的当量圆直径和数密度, 得到具有优异的激光烙接性、成型性和长期保管后的耐腐蚀性的侣合金材料。
[0059] 具有1. 0~16. 0ym的当量圆直径的Al-化系金属间化合物的平均当量圆直径 低于1. 3ym时,各Al-化系金属间化合物小,因此不能获得清洁效果,成型后的表面品质 和成型稳定性恶化。并且,在该情况下,使激光吸收率的提高增加的效果小,加深激光烙接 时的烙入的效果降低,不能得到稳定的烙入深度。另一方面,平均当量圆直径超过1.9ym 时,Al-化系金属间化合物的数密度减小,Al-化系金属间化合物的分布变得稀疏,因 此不能得到焊道宽度和烙入深度稳定的激光烙接性。并且,在该情况下,不能获得清洁效 果,成型后的表面品质和成型稳定性恶化。另外,在该情况下,由于较粗大的Al-化系金 属间化合物多,运成为腐蚀的起点,长期保管后的耐腐蚀性降低。根据W上,将具有1.0~ 16. 0ym的当量圆直径的Al-化系金属间化合物的平均当量圆直径限定为1. 3~1. 9ym。 另外,优选的平均当量圆直径为1. 4~1.8ym。在此,所谓的平均当量圆直径是指当量圆直 径的算术平均值。
[0060] 接着,对当量圆直径的变动系数进行说明。所谓的当量圆直径的变动系数是表示 具有1. 0~16.0ym的当量圆直径的Al-化系金属间化合物的当量圆直径的相对偏差的 参数。该变动系数超过0. 55时,Al-化系金属间化合物的当量圆直径的偏差大,各当量 圆直径的相对偏差也变大,不能得到焊道宽度和烙入深度稳定的激光烙接性。当量圆直径 的变动系数为0. 55W下时,Al-Fe系金属间化合物的大小的相对偏差小,均匀性优异,因 此不出现超过0.55时的不良情况。因此,当量圆直径的变动系数限定为0.55W下。另外, 优选的变动系数为0.50W下。另外,变动系数的下限值没有特别限定,可W根据本发明所 使用的侣合金组成和侣合金材料的制造方法自行确定。在本发明中,0. 30为下限值。
[0061] 2 - 2.Al-化系金属间化合物的数密度
[0062] 具有I. 0~16.0ym的当量圆直径的Al-化系金属间化合物的平均数密度低于 20个/2500ym2时(该金属间化合物在每2500ym2所存在的平均个数),Al-化系金属 间化合物的分布变得稀疏,因此不能得到焊道宽度和烙入深度稳定的激光烙接性。并且,在 该情况下,不能获得清洁效果,成型后的表面品质和成型稳定性恶化。另外,由于较粗大的 Al-化系金属间化合物增多,因此长期保管后的耐腐蚀性降低。另一方面,上述平均数密 度超过150个/2500ym2时,Al-化系金属间化合物的当量圆直径变小,因此不能获得清 洁效果,成型后的表面品质和成型稳定性恶化。并且,在该情况下,使激光吸收率的提高增 加的效果变小,加深激光烙接时的烙入的效果降低,不能得到稳定的烙入深度。根据W上, 将具有1. 0~16.0ym的当量圆直径的Al-化系金属间化合物的平均数密度限定为20~ 150个/2500ym2。另外,优选的上述平均数密度为30~130个/2500ym2。
[0063] 接着,对数密度的变动系数进行说明。数密度的变动系数超过0. 30时,Al-化 系金属间化合物的分布的相对偏差大,分布变得不均匀,不能得到焊道宽度和烙入深度稳 定的激光烙接性。数密度的变动系数为0. 30W下时,Al-化系金属间化合物的分布中的 相对偏差小,均匀性优异,因此不产生超过0. 30时的不良情况。运样,数密度的变动系数限 定为0.30W下。另外,优选的变动系数为0.25W下。另外,变动系数的下限值没有特别限 定,可W根据本发明所使用的侣合金组成和侣合金材料的制造方法自行确定。在本发明中, 0.10为下限值。
[0064] 其中,上述的所谓当量圆直径和数密度的变动系数,也被称为相对标准偏差,在统 计学中,由标准偏差/算术平均值定义,是表示相对偏差的程度的参数。变动系数不受算术 平均值的影响,能够表现均匀性。例如,算术平均值为100、标准偏差(偏差的程度)为1时 的变动系数为(1/100)X100 = 1 (%)。另一方面,平均值为10000、标准偏差为100时的变 动系数也为(100/10000)X100 = 1 (%)。由标准偏差可W看出后者的偏差大,但就变动系 数而言,都为1%的偏差。为了不依赖于算术平均值而掌握显示何种程度的偏差,利用标准 化的变动系数是适当的。变动系数的值越小,表示均匀性越优异。 W65] 假设侣合金中分散的各Al-化系金属间化合物具有相同的当量圆直径时,当量 圆直径的变动系数的值为0。另外,假设各金属间化合物W等间隔分散时,各位置的数密度 也相同,数密度的变动系数的值为0。运样,变动系数的下限值理论上为0,但在工业生产的 侣合金板中,使具有相同的当量圆直径的金属间化合物W等间隔(均匀地)分散实际上是 不可能的,本发明的当量圆直径和数密度的变动系数的下限值如上所述分别为0. 30、0. 10。
[0066] 如上所述,具有1. 0~16.0ym的当量圆直径的Al-化系金属间化合物间的平均 当量圆直径为1. 3~1. 9ym、并且当量圆直径的变动系数为0. 55W下,该Al-化系金属 间化合物间的平均数密度为20~150个
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