JP4001007B2

JP4001007B2 - Aluminum alloy plate for rectangular cross-section battery container

Info

Publication number: JP4001007B2
Application number: JP2002367800A
Authority: JP
Inventors: 照栄高橋; 和好鈴木; 丕植趙; 秀彦石井
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2022-12-19
Also published as: CN1714164A; TWI328890B; HK1104067A1; KR100682593B1; CN1955326A; KR20050085793A; WO2004057047A1; AU2003254899A1; TW200411970A; CN100463988C; JP2004197172A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、コンピュータや電話等の電子機器類に組み込まれる電池の容器(ケース)に使用されるアルミニウム合金板であって、45°耳率が高く、DI(深絞りとしごき)成形性が良好で、しかもパルスレーザ溶接性に優れた矩形断面電池容器用アルミニウム合金板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器等は駆動源として電池が内蔵されており、電池の容器にアルミニウム合金が使用されている。例えば、携帯電話用のリチウムイオン2次電池の容器は断面が矩形で、厚さが薄く、幅が広く、深さの深い形状をしている。具体的な寸法を示せば内法で厚さ4〜7mm×幅20〜30×高さ40〜60mmのDI成形容器で、この容器内に電池用部材が組み込まれ、蓋がレーザ溶接され密閉状態とされている。
【０００３】
この電池容器は純Al系やAl-Mn系の比較的軟質のアルミニウム板が使用されていたが、DI成形性だけでなく使用中の電池用部材の発熱に対して耐膨れ性も求められるところから、例えば、特開2000-336448号公報（特許文献１）は、Al-Mn-Si-Fe-Cu系合金にMgを適量添加した合金、或いはMgの他にさらにCr、Zr、Tiなどの元素を適量添加することによって、プレス成形性と耐膨れ性に優れた合金を提案している。
【０００４】
また、特開2001-181766号公報（特許文献２）は、Al-Mn-Mg-Si-Fe-Cu系合金に冷間圧延時の加工率、結晶粒径及び金属間化合物の面積占有率を規制することにより、ケースと蓋とのレーザ溶接性と耐圧強度に優れた合金を提案している。
【０００５】
（特許文献1）
特開2000-336448号公報第2頁右欄第11〜14行目、同頁同欄第27〜30行目。（特許文献2）
特開2001-181766号公報第2頁右欄第5〜14行目、同頁同欄第33〜39行目。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記断面が矩形の容器をDI成形するには、ブランク材は矩形よりも楕円形であることが板取段階で高歩留となって好ましく、しかもDI成形後の耳率を均等化させるためには、円筒容器に深絞り成形したときに圧延方向に対する45°耳率の高い板であることが求められている。
更に、電子機器類に内蔵される電池容器は軽量化の観点から薄肉化が求められている。
【０００７】
しかしながら、前記特開2000-336448号公報（特許文献１）で提案のものは、45°耳率に関する記載がなく、また特開2001-181766号公報（特許文献２）で提案のものは、45°耳率を高くするには、最終圧延率を高く取る必要があって、薄板のDI成形性を妨げ、しかもパルス溶接速度が遅い。
【０００８】
本発明の目的は、製品歩留が高く、薄板の矩形DI成形性が良好で、しかもパルスレーザの溶接性に優れたアルミニウム合金板を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した従来技術における課題を解決するために、発明者らは検討を重ねて、3000系またはこれにMgを含有させたアルミニウム合金にZr、 TiおよびBの適量を共存含有させたアルミニウム合金板は、圧延率が低くても円筒容器に深絞り成形したときに45°耳率が高く、矩形DI成形の製品歩留に優れ、薄板の矩形DI成形性が良好で、しかもパルスレーザの溶接速度を速くしても割れ発生がなく、生産性に優れることを見出して本発明を完成したものである。
【００１０】
即ち本発明は、アルミニウム合金板の組成として、
Si：0.10〜0.60wt%、
Fe：0.20〜0.60wt%、
Cu：0.10〜0.70wt%、
Mn：0.60〜1.50wt%、
Mg：0.20〜1.20wt%、
Zr：0.12を超え0.20wt%未満、
Ti：0.05〜0.25wt%、
B：0.0010〜0.02 wt%を含有し、
残部Alと不可避的不純物とからなり、
円筒容器深絞り成形法で圧延方向に対する45°耳率が4〜7%であることを特徴とする矩形断面電池容器用アルミニウム合金板である。
【００１１】
このような構成とすることにより、製品の歩留が高く、薄板の矩形DI成形性が良好で、しかもパルスレーザの溶接速度を速くできる効果を有する。
【００１２】
上記アルミニウム合金板の組成として、更に、
Cr：0.35 wt%以下を含有させることにより、上記効果に加えてDI成形された矩形断面電池容器の肌が更に美麗になる効果を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る元素について説明する。
Si：0.10〜0.60wt%、
Fe：0.20〜0.60wt%、
Mn：0.60〜1.50wt%、
これらの元素は、アルミニウム合金板に強度を付与すると共に、Al-Fe系、Al-Mn系、Al-(Fe,Mn)-Si系等の金属間化合物を微細に分散形成して再結晶組織の微細化並びに、DI成形性を付与するためのものであって、下限値未満ではその効果が少なく耐膨れ性にも劣り、また、上限値を超えると粗大化合物を形成しDI成形性を低下させ、溶接性も劣ることになる。
【００１４】
Cu：0.10〜0.70wt%、
Mg：0.20〜1.20wt%、
これらの元素は、アルミニウム合金板に強度を付与すると共に、加工硬化が大きく耐膨れ性を向上させるためのものであって、下限値未満ではその効果が少なく、上限値を超えるとパルスレーザ溶接性に劣り溶接速度を速くできない。
【００１５】
Zr：0.12を超え0.20wt%未満、
Ti：0.05〜0.25wt%、
B：0.0010〜0.02 wt%
これらの元素は、共存させることによって、多種類の凝固核となる金属間化合物を生成させ、急冷凝固を伴う溶接ビード部の凝固時の割れ発生を防ぎパルスレーザ溶接の高速度化を可能とし、さらに低圧延率で円筒容器に絞り成形したときの45°方向の高耳率付与のためのものであって、下限値未満ではその効果が少なく、上限値を超えると45°耳率が高くなりすぎて矩形断面容器をDI成形したときの耳率が高くなって製品歩留が低下し、粗大化合物が生じて成形性が低下する。好ましくは、Zrは0.13〜0.19wt%であることが望ましい。
【００１６】
前記組成に加えてCrを0.35 wt%以下含有させると、再結晶粒を微細化して容器の肌が美麗に仕上がる。なお、Crは返材等から不可避的に混入し、通常の溶製では0.01wt%以下含有しているので、Crの添加効果を顕在化させるには0.01wt%を超えて含有させる必要である。好ましくは、Cr0.1wt%以上、更に好ましくは、Cr0.15wt%以上である。
上限値を超えると粗大化合物が生じて成形性が低下する。
【００１７】
不可避的不純物は原料地金、返材等から不可避的に混入する管理外のもので、それらの含有量は、例えば、Znの0.25 wt%以下、GaおよびVの0.05 wt%以下、その他各0.05 wt%以下であって、この範囲で管理外元素を含有しても本発明の効果を妨げるものではない。
【００１８】
次に圧延方向に対する45°耳率4〜7%について説明する。
アルミニウム圧延板の円形ブランク材を円筒容器に深絞り成形すると、軟質材は圧延方向に対して0,90°方向の容器周縁部に山形に発達した凸部を形成し、強加工材は45°方向の容器周縁部に山形の発達した凸部を形成する。この凸部を耳と称し、製品にした時には削除することとなっているので、材料の製品歩留を低下させる要因である。従って、通常は0,90°或いは45°方向に耳が偏って発達しない耳の均一な板が求められ、使用されている。
【００１９】
しかしながら、断面が矩形の容器をDI成形するには、ブランク材は矩形よりも楕円形であることが板取段階で高歩留となって好ましいが、耳の均一な板から得た長径または短径が板の圧延方向に平行な楕円形のブランク材を絞り加工すると、0,90°方向の容器周縁部に山形の凸部が発達し、45°方向に谷が形成され製品歩留を下げることとなる。
そこで前もって45°方向に耳が発達する板材を使用すれば、DI加工で耳を均一に成形できて製品歩留を向上することができる。
【００２０】
即ち、上述の従来型携帯用機器の電池容器は、ブランク材に45°耳率が4%以上7%以下のアルミニウム合金板を用いることによって、製品歩留まりの高いDI製品を得ることができるのである。
【００２１】
添付する図面について説明すると、まず、図1は、パルスレーザ溶接された断面矩形の蓋付き電池容器の斜視図で、1はその容器、2はその蓋、3は容器1と蓋2とをパルスレーザ溶接した溶接線である。図2は、容器1を絞り加工するときの略楕円形のブランク材の平面図で、4はそのブランク材、5はDI加工するときのポンチの当たる位置を示す仮想線である。
【００２２】
次に本発明に係るアルミニウム合金板の好ましい製造方法について説明する。前記説明の組成を有するアルミニウム合金溶湯は半連続鋳造法で鋳塊とし、均質化処理および熱間圧延し、中間焼鈍を経て最終圧延を施し所定強度ならびに45°耳率のアルミニウム合金板とする。
【００２３】
半連続鋳造法で鋳造して得た鋳塊の均質化処理は圧延を容易にするために高温に保持して鋳造偏析を解消するためのもので、その温度は例えば500〜600℃で1時間以上保持することが好ましい。この加熱温度が低すぎ、或いは保持時間が短いと，析出物のサイズが小さくて，焼鈍時再結晶粒が粗くなり，DI成形後の外観肌が綺麗に仕上がらない。また最終の圧延率が低くても耳率が7%を超え易く、所定の強度が得難い。加熱温度が高過ぎると、部分溶融する虞れがある。より好ましくは、520℃以上、590℃以下である。
【００２４】
中間焼鈍は再結晶組織を微細化するために昇温速度 5℃/sec以上の連続焼鈍が好ましく、その加熱温度も400℃以上とし、更に高温にすれば溶体化を兼ねることもできる。保持時間は10秒以内とするのが好ましい。
【００２５】
最終圧延は均質化処理温度と相まって45°耳率に影響が大きい。従って均質化処理を500〜600℃で1時間以上保持し、最終圧延を圧延率25〜55%とすることで45°耳率4〜7%のアルミニウム合金板を得ることができる。この最終圧延の圧延率が下限値未満では所定の強度が得られないと共に45°耳率が低く、上限値を超えると45°耳率が高くなりすぎて矩形断面容器をDI成形したときの製品歩留が低下すると共に延性が低くなって、DI成形時に金型肩部で割れが発生し易い。
【００２６】
このようにして得られた板は上述のように各種寸法の矩形断面の容器に成形加工されるが、例えば、板厚を0.6mmとし、絞り加工としごき加工を加えて容器とする。
該容器は、電池用部材が組み込まれた後蓋を合わせ、合わせ部をパルスレーザ溶接して電池とされるが、前記容器は電池用部材が組み込まれる前に該容器を40〜170℃の温度に加熱処理することによって時効硬化して高強度とすることができ、安定した状態で使用することもできるようになる。
【００２７】
次に容器に蓋を固定するパルスレーザ溶接を説明する。
容器に蓋を合わせ、その合わせ部を大気中、もしくは必要に応じてアシストガスとしてアルゴン等の不活性ガスを用いて溶接する。溶接条件は、板の厚さによって一様ではないが、パルス時間、出力、焦点はずし距離、溶接速度等を適宜定めて溶接する。即ち、パルス時間0.3〜5ms、1.5〜15ジュール/スポット、焦点はずし距離-5〜＋10mm、溶接速度1〜30mm/sec.の範囲を目安として適宜採用することができるが、これらの条件が本発明を制限するものではない。
【００２８】
次に具体的な実施例について説明する。
【実施例】
アルミニウム合金溶湯を溶製し、半連続鋳造法で厚さ530mm、幅1100mm、金型からの冷却水2.5〜3.0リットル/cm分、鋳塊の引出速度40〜60mm/分で鋳塊を鋳造した。Zrの添加はAl-Zr母合金、TiはAl-Ti母合金、BはAl-Ti-B母合金を使用した。その組成を表1に示す。
【００２９】
次に該鋳塊を面削後均質化処理し，保持後熱延を開始し、終了温度400℃で厚さ6mmの熱延板とした。次いで冷間圧延4パスで各種厚さの冷延板とし、中間焼鈍処理を施した。中間焼鈍処理は電磁誘導加熱で520℃に加熱し、数秒保持後水焼入した。水焼入後最終冷間圧延して厚さ0.6mmの圧延板とした。この圧延板を用いて下記の測定をした。その結果を表2に示す。
【００３０】
<45°耳率>
円形ブランク材を円筒容器に深絞り成形して45°耳率を測定した。
45°耳率は次式から計算した。
45°耳率(%)＝(H1-H2)/0.5（H1+H2）×100
ここでH1:底部から山部までの距離の平均値
H2:底部から谷部までの距離の平均値
【００３１】
<製品歩留>
楕円形ブランク材を絞り成形後しごき加工し、内法で厚さ5mm×幅25mm×深さ50mmの有底容器を製作し、容器縁部を平らにするために切削し、材料の製品歩留を測定した。しごき加工率は50%とした。
製品歩留次式から計算した。
製品歩留(%)＝製品重量/楕円形ブランク材重量×100
【００３２】
<溶接性>
得られた板を共材で突き合わせ、下記条件でパルスレーザ溶接し、割れの有無を40倍の光学顕微鏡で確認した。また一方の板を1100材として溶接したが、共材で溶接したときと同じ結果であった。割れ無しを〇印、割れ有りを×印で示す。
【００３３】

【００３４】
【表１】

【００３５】
【表２】

【００３６】
表1、2の結果から、本発明例としてZr、TiおよびBが共に共存し、45°耳率が本発明の範囲内の試料（試料番号１〜１２）は製品歩留高く、パルスレーザの溶接速度が速くても溶接割れの発生が認められず溶接性に優れていることが判る。またCrの含有している本発明の範囲内の試料（試料番号3、7、9）は容器の製品肌が優れていることが判る。
【００３７】
一方、比較例としてZr、TiおよびBが共に不純物範囲で、かつ45°耳率の低い試料（試料番号１３）は、製品歩留低く溶接割れが発生して、溶接性の低いことが判る。
また、Zr、Tiまたは Bの単独または2元素共存の試料（試料番号１４〜２２）は、溶接割れが生じ溶接性の劣ることが判る。
【００３８】
また、Zr、Tiまたは Bの本発明の範囲を超えて含有する試料（試料番号２０〜２２）は、DI成形時割れが発生し、成形性に劣ることが判る。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明のアルミニウム合金板は45°耳率が高く、パルスレーザ溶接性に優れているから、矩形断面の電池容器を歩留高く製造でき、しかも容器に蓋を高速度で溶接できるから、生産性高く電池を製造できる等の種々の工業的効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図1は、パルスレーザ溶接された断面矩形の蓋付き電池容器の概略を示す斜視図である。
【図２】図2は、断面矩形の電池容器を絞り加工するときの楕円形のブランク材の概略を示す平面図である。
【符号の説明】
１断面矩形の電池容器
２容器1の蓋
３パルスレーザ溶接した溶接線
４ブランク材
５ DI加工するときのポンチの当たる位置を示す仮想線[0001]
[Industrial application fields]
The present invention is an aluminum alloy plate used for battery containers (cases) incorporated in electronic devices such as computers and telephones, having a high 45 ° ear rate and good DI (deep drawing and ironing) formability. In addition, the present invention relates to an aluminum alloy plate for a rectangular cross-section battery container excellent in pulse laser weldability.
[0002]
[Prior art]
Electronic devices and the like have a built-in battery as a drive source, and an aluminum alloy is used for the battery container. For example, a container of a lithium ion secondary battery for mobile phones has a rectangular cross section, a thin thickness, a wide width, and a deep shape. If you show specific dimensions, it is a DI molded container with a thickness of 4 to 7 mm × width 20 to 30 × height 40 to 60 mm by an internal method, a battery member is built in this container, the lid is laser welded and sealed It is said that.
[0003]
This battery container used pure Al-based and Al-Mn-based relatively soft aluminum plates. However, not only DI moldability but also swell resistance against the heat generated by battery members in use is required. From JP-A-2000-336448 (Patent Document 1), for example, an alloy in which an appropriate amount of Mg is added to an Al—Mn—Si—Fe—Cu alloy, or in addition to Mg, Cr, Zr, Ti, etc. We have proposed alloys with excellent press formability and blistering resistance by adding appropriate amounts of elements.
[0004]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-181766 (Patent Document 2) describes the Al-Mn-Mg-Si-Fe-Cu-based alloy with the processing rate, crystal grain size, and area occupancy of intermetallic compounds during cold rolling. By restricting, an alloy excellent in laser weldability and pressure strength between the case and the lid is proposed.
[0005]
(Patent Document 1)
JP-A-2000-336448, page 2, right column, lines 11-14, page 27, line 30-30. (Patent Document 2)
JP-A-2001-181766, page 2, right column, lines 5-14, and column, lines 33-39.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In order to DI mold the container having a rectangular cross section, it is preferable that the blank material is oval rather than rectangular in order to achieve a high yield at the plate cutting stage, and in order to equalize the ear rate after DI molding. In addition, a plate having a high 45 ° ear ratio in the rolling direction when deep drawn into a cylindrical container is required.
In addition, battery containers built in electronic devices are required to be thin from the viewpoint of weight reduction.
[0007]
However, the one proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-336448 (Patent Document 1) has no description about the 45 ° ear rate, and the one proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-181766 (Patent Document 2) ° To increase the ear rate, it is necessary to increase the final rolling rate, hindering the DI formability of the thin plate, and slow pulse welding speed.
[0008]
An object of the present invention is to provide an aluminum alloy plate having a high product yield, good rectangular DI formability of a thin plate, and excellent pulse laser weldability.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems in the prior art, the inventors have repeatedly studied, and an aluminum alloy plate in which an appropriate amount of Zr, Ti, and B is coexistently contained in an aluminum alloy containing 3000 series or Mg therein is Even when the rolling rate is low, when the deep drawing is performed on a cylindrical container, the 45 ° ear rate is high, the product yield of rectangular DI molding is excellent, the rectangular DI moldability of the thin plate is good, and the pulse laser welding speed is high The present invention has been completed by finding that there is no generation of cracks even when the speed is high and the productivity is excellent.
[0010]
That is, the present invention is a composition of an aluminum alloy plate,
Si: 0.10 to 0.60 wt%,
Fe: 0.20-0.60 wt%,
Cu: 0.10 to 0.70 wt%,
Mn: 0.60-1.50wt%,
Mg: 0.20-1.20wt%
Zr: more than 0.12 and less than 0.20wt%,
Ti: 0.05-0.25wt%
B: Contains 0.0010 to 0.02 wt%,
It consists of the balance Al and inevitable impurities,
An aluminum alloy plate for a rectangular cross-section battery container, wherein a 45 ° ear ratio in a rolling direction by a cylindrical container deep drawing method is 4 to 7%.
[0011]
With such a configuration, the yield of the product is high, the rectangular DI formability of the thin plate is good, and the effect of increasing the welding speed of the pulse laser can be obtained.
[0012]
As the composition of the aluminum alloy plate,
By containing Cr: 0.35 wt% or less, in addition to the above effects, the skin of the rectangular cross-section battery container formed by DI has the effect of making it more beautiful.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The element according to the present invention will be described.
Si: 0.10 to 0.60 wt%,
Fe: 0.20-0.60 wt%,
Mn: 0.60-1.50wt%,
These elements impart strength to the aluminum alloy sheet and recrystallize by forming finely dispersed intermetallic compounds such as Al-Fe, Al-Mn, and Al- (Fe, Mn) -Si. In addition to the refinement of DI and imparting DI moldability, if it is less than the lower limit, the effect is small and the swelling resistance is poor, and if it exceeds the upper limit, a coarse compound is formed and the DI moldability is lowered. The weldability is also inferior.
[0014]
Cu: 0.10 to 0.70 wt%,
Mg: 0.20-1.20wt%
These elements are intended to impart strength to the aluminum alloy plate and to increase work hardening and improve swell resistance, and are less effective at lower than the lower limit, and pulse laser weldability when the upper limit is exceeded. The welding speed cannot be increased.
[0015]
Zr: more than 0.12 and less than 0.20wt%,
Ti: 0.05-0.25wt%
B: 0.0010 to 0.02 wt%
By making these elements coexist, they produce many types of intermetallic compounds that become solidification nuclei, prevent cracking during solidification of the weld bead part accompanying rapid solidification, and enable high speed pulse laser welding, Furthermore, it is for imparting a high ear rate in the 45 ° direction when drawn into a cylindrical container at a low rolling rate, and its effect is small if it is less than the lower limit value, and the 45 ° ear rate increases if the upper limit value is exceeded. When the rectangular cross-section container is DI molded too much, the ear rate is increased, the product yield is lowered, a coarse compound is produced, and the moldability is lowered. Preferably, Zr is 0.13 to 0.19 wt%.
[0016]
When Cr is added in an amount of 0.35 wt% or less in addition to the above composition, the recrystallized grains are refined and the skin of the container is beautifully finished. In addition, Cr is inevitably mixed from recycled materials, etc., and in normal melting, it is contained in an amount of 0.01 wt% or less, so it is necessary to contain more than 0.01 wt% in order to reveal the effect of adding Cr . Preferably, Cr is 0.1 wt% or more, and more preferably, Cr is 0.15 wt% or more.
When the upper limit is exceeded, a coarse compound is produced and moldability is lowered.
[0017]
Inevitable impurities are inevitably mixed from raw metal, return materials, etc., and their contents are, for example, Zn 0.25 wt% or less, Ga and V 0.05 wt% or less, and other 0.05 each Even if it is less than wt% and contains an element outside the control within this range, the effect of the present invention is not disturbed.
[0018]
Next, a description will be given of a 45 ° ear ratio of 4 to 7% with respect to the rolling direction.
When a circular blank of aluminum rolled sheet is deep-drawn into a cylindrical container, the soft material forms a convex shape that grows in the shape of a chevron at the periphery of the container in the 0,90 ° direction with respect to the rolling direction, and the hard-worked material is 45 °. The convex part which the mountain shape developed in the container peripheral part of a direction is formed. This convex part is called an ear and is deleted when it is made into a product, which is a factor of reducing the product yield of the material. Accordingly, there is a need and use of a uniform plate of ears that normally does not develop with the ears biased toward 0, 90 ° or 45 °.
[0019]
However, for DI molding of a container having a rectangular cross section, it is preferable that the blank material is elliptical rather than rectangular because of high yield in the plate cutting stage, but the long or short diameter obtained from the uniform plate of the ear When drawing an elliptical blank that is parallel to the rolling direction of the plate, the convex shape of the chevron develops at the peripheral edge of the container in the 0,90 ° direction, and valleys are formed in the 45 ° direction to lower the product yield. It becomes.
Therefore, if a plate material whose ears are developed in the direction of 45 ° in advance is used, the ears can be uniformly formed by DI processing and the product yield can be improved.
[0020]
In other words, the battery container of the above-described conventional portable device can obtain a DI product with a high product yield by using an aluminum alloy plate having a 45 ° ear rate of 4% or more and 7% or less as a blank material. .
[0021]
Referring to the attached drawings, first, FIG. 1 is a perspective view of a battery container with a lid having a rectangular cross section welded by pulse laser, wherein 1 is the container, 2 is the lid, 3 is the pulse between the container 1 and the lid 2. This is a laser welded weld line. FIG. 2 is a plan view of a substantially oval blank material when the container 1 is drawn, 4 is the blank material, and 5 is an imaginary line showing the position where the punch hits when DI processing is performed.
[0022]
Next, the preferable manufacturing method of the aluminum alloy plate based on this invention is demonstrated. The molten aluminum alloy having the composition described above is made into an ingot by a semi-continuous casting method, homogenized and hot-rolled, subjected to final rolling through intermediate annealing, and an aluminum alloy plate having a predetermined strength and a 45 ° ear rate.
[0023]
The homogenization of the ingot obtained by casting by the semi-continuous casting method is intended to eliminate casting segregation by maintaining the temperature at a high temperature to facilitate rolling. The temperature is, for example, 500 to 600 ° C. for 1 hour. It is preferable to hold the above. If the heating temperature is too low or the holding time is short, the size of the precipitate is small, the recrystallized grains become rough during annealing, and the appearance skin after DI molding is not finished cleanly. In addition, even if the final rolling rate is low, the ear rate tends to exceed 7%, and it is difficult to obtain a predetermined strength. If the heating temperature is too high, there is a risk of partial melting. More preferably, it is 520 ° C. or higher and 590 ° C. or lower.
[0024]
In order to refine the recrystallized structure, the intermediate annealing is preferably continuous annealing at a heating rate of 5 ° C./sec or more, and the heating temperature is set to 400 ° C. or more. The holding time is preferably within 10 seconds.
[0025]
The final rolling, combined with the homogenization temperature, has a large effect on the 45 ° ear rate. Accordingly, the homogenization treatment is maintained at 500 to 600 ° C. for 1 hour or longer, and the final rolling is performed at a rolling rate of 25 to 55%, whereby an aluminum alloy sheet having a 45 ° ear rate of 4 to 7% can be obtained. When the rolling ratio of this final rolling is less than the lower limit, the predetermined strength cannot be obtained, and the 45 ° ear ratio is low, and when the upper limit is exceeded, the 45 ° ear ratio becomes too high, and the rectangular cross-section container is DI molded. Yield decreases and ductility decreases, and cracks are likely to occur at the mold shoulder during DI molding.
[0026]
The plate thus obtained is molded into a rectangular cross-section container having various dimensions as described above. For example, the plate thickness is 0.6 mm, and drawing and ironing are added to form a container.
The container is made into a battery by aligning the lid after the battery member is assembled and pulse laser welding the mating part. The container is heated to a temperature of 40 to 170 ° C. before the battery member is assembled. By heat-treating, it can be age-hardened to have a high strength and can be used in a stable state.
[0027]
Next, pulse laser welding for fixing the lid to the container will be described.
The container is fitted with a lid, and the joint is welded in the atmosphere or, if necessary, using an inert gas such as argon as an assist gas. The welding conditions are not uniform depending on the thickness of the plate, but welding is performed by appropriately determining the pulse time, output, defocusing distance, welding speed, and the like. That is, a pulse time of 0.3 to 5 ms, 1.5 to 15 joules / spot, a defocusing distance of -5 to +10 mm, and a welding speed of 1 to 30 mm / sec. Can be appropriately employed as a guideline. There is no limit.
[0028]
Next, specific examples will be described.
【Example】
The molten aluminum alloy was melted, and the ingot was cast by a semi-continuous casting method with a thickness of 530 mm, a width of 1100 mm, cooling water from the mold of 2.5 to 3.0 liters / cm, and an ingot drawing speed of 40 to 60 mm / min. . Zr was added using an Al—Zr master alloy, Ti using an Al—Ti master alloy, and B using an Al—Ti—B master alloy. The composition is shown in Table 1.
[0029]
Next, the ingot was homogenized after chamfering, hot rolling was started after holding, and a hot rolled sheet having a finishing temperature of 400 ° C. and a thickness of 6 mm was obtained. Next, cold-rolled sheets of various thicknesses were formed by cold rolling 4 passes and subjected to an intermediate annealing treatment. In the intermediate annealing treatment, heating was performed to 520 ° C. by electromagnetic induction heating, holding for a few seconds and then water quenching. A final cold rolling was performed after water quenching to obtain a rolled plate having a thickness of 0.6 mm. The following measurement was performed using this rolled sheet. The results are shown in Table 2.
[0030]
<45 ° ear rate>
A circular blank was deep-drawn into a cylindrical container and the 45 ° ear rate was measured.
The 45 ° ear rate was calculated from the following equation.
45 ° ear rate (%) = (H1-H2) /0.5 (H1 + H2) x 100
Where H1: Average value of distance from bottom to mountain
H2: Average distance from bottom to valley [0031]
<Product yield>
Oval blank material is drawn and then ironed, and a bottomed container with a thickness of 5mm x width 25mm x depth 50mm is manufactured by the internal method, then cut to flatten the edge of the container, and the product yield of the material Was measured. The ironing rate was 50%.
Calculated from the product yield equation.
Product yield (%) = Product weight / Oval blank weight x 100
[0032]
<Weldability>
The obtained plates were butted together with a common material, pulsed laser welding was performed under the following conditions, and the presence or absence of cracks was confirmed with a 40 × optical microscope. In addition, one plate was welded as 1100 material, and the same result was obtained as when welding with a common material. No cracking is indicated by a circle, and cracking is indicated by a cross.
[0033]

[0034]
[Table 1]

[0035]
[Table 2]

[0036]
From the results of Tables 1 and 2, Zr, Ti, and B coexist as examples of the present invention, and the samples having a 45 ° ear rate within the scope of the present invention (sample numbers 1 to 12) have a high product yield. It can be seen that even if the welding speed is high, no weld cracking is observed and the weldability is excellent. It can also be seen that the samples (sample numbers 3, 7, and 9) within the scope of the present invention containing Cr are excellent in product skin of the container.
[0037]
On the other hand, as a comparative example, it can be seen that a sample (sample No. 13) in which Zr, Ti, and B are all in the impurity range and has a low 45 ° ear rate has a low product yield and a weld crack, resulting in poor weldability.
In addition, it can be seen that the samples of Zr, Ti or B alone or in the presence of two elements (sample numbers 14 to 22) are weld cracked and have poor weldability.
[0038]
Further, it can be seen that samples containing Zr, Ti or B exceeding the scope of the present invention (sample numbers 20 to 22) are cracked during DI molding and inferior in moldability.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, since the aluminum alloy plate of the present invention has a high 45 ° ear rate and excellent pulse laser weldability, a battery container having a rectangular cross section can be manufactured with a high yield, and a lid is fastened on the container. Therefore, it has various industrial effects such as the ability to produce batteries with high productivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a lidded battery container having a rectangular cross section welded by pulse laser.
FIG. 2 is a plan view showing an outline of an elliptical blank material when a battery container having a rectangular cross section is drawn.
[Explanation of symbols]
1 Battery container with rectangular cross section 2 Lid of container 1 Welding line 4 pulse laser welded 4 Blank material 5 Virtual line showing the position where punch hits when DI processing

Claims

アルミニウム合金板の組成として、
Ｓｉ：０．１０〜０．６０ｗｔ％、
Ｆｅ：０．２０〜０．６０ｗｔ％、
Ｃｕ：０．１０〜０．７０ｗｔ％、
Ｍｎ：０．６０〜１．５０ｗｔ％、
Ｍｇ：０．２０〜１．２０ｗｔ％、
Ｚｒ：０．１２を超え０．２０ｗｔ％未満、
Ｔｉ：０．０５〜０．２５ｗｔ％、
Ｂ：０．００１０〜０．０２ｗｔ％を含有し、
残部Ａｌと不可避的不純物とからなり、円筒容器深絞り成形法で圧延方向に対する４５°耳率が４〜７％であることを特徴とする矩形断面電池容器用アルミニウム合金板。As composition of aluminum alloy plate,
Si: 0.10 to 0.60 wt%,
Fe: 0.20-0.60 wt%,
Cu: 0.10 to 0.70 wt%,
Mn: 0.60 to 1.50 wt%
Mg: 0.20 to 1.20 wt%,
Zr: more than 0.12 and less than 0.20 wt%,
Ti: 0.05-0.25 wt%
B: 0.0010 to 0.02 wt% is contained,
An aluminum alloy plate for a rectangular cross-section battery container, comprising a balance Al and inevitable impurities and having a 45 ° ear ratio of 4 to 7% with respect to the rolling direction by a cylindrical container deep drawing method.

アルミニウム合金板の組成として、更に、
Ｃｒ：０．３５ｗｔ％以下、
を含有することを特徴とする請求項１に記載の矩形断面電池容器用アルミニウム合金板。As the composition of the aluminum alloy plate,
Cr: 0.35 wt% or less,
The aluminum alloy plate for rectangular cross-section battery containers according to claim 1, comprising: