DE1671802B2

DE1671802B2 - METHOD FOR MANUFACTURING CUPS OR CONTAINERS MADE OF MULTILAYER METAL, IN PARTICULAR FOR GALVANIC ELEMENTS

Info

Publication number: DE1671802B2
Application number: DE1968G0052381
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Muller, Dietrich, Dr rer nat, 2000 Hamburg
Priority date: 1967-02-17
Filing date: 1968-02-10
Publication date: 1977-07-21
Also published as: DE1671802A1

Description

2525th

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Bechern, Behältern u.dgl. aus mehrschichtigem Metall, insbesondere für galvanische Elemente, vornehmlich Trockenbatterien.The invention relates to a method for making cups, containers and the like from multilayer Metal, especially for galvanic elements, mainly dry batteries.

Bei galvanischen Elementen, insbesondere Trockenbatterien, dient als Elektrode das Metall Zink in Form eines Bechers, um einerseits einen Behälter für die Chemikalien der Trockenbatterie zu haben. Andererseits stellt der Becher eine Opferelektrode dar, die im Laufe der Stromentnahme verzehrt wird. Damit beim längeren Lagern teilweise verbrauchter Batterien die in dem Becher befindlichen Chemikalien nach außen nicht austreten können, umschließt man zur Erzielung dichter Trockenbatterien den Zinkbecher mit einem Stahlgehäuse, wobei zwischen Zinkbecher und Stahlgehäuse eine isolierschicht angebracht sein kann. Die aus dem Inneren der Batterie herausquellenden Chemikalien treffen zunächst auf die Isolierschicht, ehe sie zu dem Stahlmantel gelangen. Solche Stahlgehäuse werden bisher zweiteilig ausgebildet und bestehen aus einem Mantel und einem Boden, die miteinander verfalzt werden. Die dichten Trockenbatterien haben ein wegen des Gehäuses größeres Volumen und Gewicht als Batterien ohne den Schutzmantel. Die Innenbecher, d. h., Zinkbecher, werden in üblicher Weise entweder in einem mehrstufigen Tiefziehvorgang aus einer Ronde oder in einem einstufigen Fließpreßvorgang aus einer ungleich dickeren und kleineren Butze hergestellt. Das Umgeben mit dem Schutzmantel stellt einen gesonderten Arbeitsgang dar, der durch die Falzverbindung noch verteuert wird. Außerdem müssen bestimmte Toleranzen zwischen Zinkbecher und Schutzmantel eingehalten werden, damit diese Behälterteile satt ineinander passend zusammengesteckt werden können.In the case of galvanic elements, especially dry batteries, the metal zinc serves as the electrode a cup to have a container for the chemicals of the dry battery on the one hand. on the other hand the cup represents a sacrificial electrode that is consumed in the course of the current draw. So with If partially used batteries are stored for a longer period of time, the chemicals in the can are not exposed to the outside world can escape, the zinc cup is enclosed in a steel housing to achieve leak-proof dry batteries, An insulating layer can be attached between the zinc cup and the steel housing. The ones from the Chemicals oozing out inside the battery first hit the insulating layer before they become the Steel jacket. Such steel housings have so far been made in two parts and consist of one Mantle and a bottom that are crimped together. The sealed dry batteries have a way of the housing is larger in volume and weight than batteries without the protective jacket. The inner cups, d. That is, zinc cups are made in the usual way either in a multi-stage deep-drawing process from a round blank or produced in a one-step extrusion process from an unequal thicker and smaller butt. That Surrounded by the protective jacket represents a separate work step that is still due to the seam connection becomes more expensive. In addition, certain tolerances must be observed between the zinc cup and the protective jacket so that these container parts can be snugly plugged together to fit together.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Bechern, Behältern u.dgl. aus mehrschichtigem Metall, insbesondere für galvanische Elemente wie Trockenbatterien u. dgl., zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweisen und in der Herstellung zeitsparender und dadurch billiger produzierbar sind. Das; Verfahren zur Herstellung der mehrschichtigen Metallbecher, Behälter u. dgl. zeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch aus, daß die Schaffung der Verbundeinheit und die Formarbeit in einem Arbeitsgang nämlich dem Fließpressen - auch Kaltspritzen genannt - geschieht, wobei der Innenbecher und der äußere Schutzmantel eine Verbundmetalleinheit bilden. Bei Verwendung einer zwischenliegenden Isolierschicht können der Innenbecher, die Isolierschicht und der Schutzmantel eine mehrschichtige Verbundeinheit bil-The object of the invention is to provide a method for producing cups, containers and the like from multilayer Metal, especially for galvanic elements such as dry batteries and the like. To create the have a simple structure and can be produced in a more time-saving manner and therefore more cheaply are. That; Process for the production of the multilayer metal cups, containers and the like is characterized according to of the invention in that the creation of the composite unit and the molding work in one operation namely the extrusion - also called cold spraying - happens, with the inner cup and the outer protective jacket form a composite metal unit. When using an intermediate insulating layer the inner cup, the insulating layer and the protective jacket can form a multi-layer composite unit

FOr die Herstellung der Verbundmetalleinheit für Becher und Schutzmantel dienen als Ausgangsmaterial zwei Butzen unterschiedlichen Materials, die die Herstellung der Bechereinheit in einem Arbeitsgang erlauben. Man erzielt auf diese Weise dichte BehäKer für galvanische Elemente, die einen vereinfachten Aufbau aufweisen. Der Schutzmantel braucht nicht mehr zweiteilig und mit einer Verbindungsfalzung versehen zu sein. Der Becher aus Zink wird dicht von dem Schutzmantelbecher umschlossen. Ein Ineinanderstecken dieser Teile ist nicht mehr notwendig. Damit entfallen auch Toleran/schwierigkeiten u.dgl. Der innere und der äußere Becher sind fest miteinander an ihrer gemeinsamen Grenzfläche verbunden. Es ergibt sich eine feste und standhafte Behältereinheit, bei der Sicherheitszuschläge wegen der Behälterfunktion der Einzelbecher nicht mehr notwendig sind.For making the composite metal unit for Cup and protective jacket are used as the starting material for two slugs of different materials that form the Allow production of the cup unit in one operation. In this way, tight containers are obtained for galvanic elements that have a simplified structure. The protective coat does not need to be more in two parts and provided with a connecting fold. The zinc cup is tight from enclosed in the protective jacket cup. It is no longer necessary to plug these parts into one another. In order to There are also no tolerance / difficulties and the like inner and outer cups are firmly connected to one another at their common interface. It results a solid and steadfast container unit, with safety margins due to the container function of the Individual cups are no longer necessary.

Es werden zwei Butzen, d. h., je eine Butze der beiden miteinander zu verbindenden Metalle, entsprechender Dicke verwendet, die nacheinander in das Gesenk der Presse eingelegt werden. Beide übereinanderliegenden Butzen werden durch nur einen Stempelhub so verpreßt, daß sich ein Verbundmetall-Becher ergibt, bei dem beide Becherteile fest miteinander verbunden sind. Da nur ein Arbeitsgang für den Verbundmetall-Becher notwendig ist, ergibt sich gegenüber der herkömmlichen Herstellungsmethode eine wesentliche Ersparung an Arbeitsvorgängen und auch hinsichtlich des Materialeinsatzes. Die beiden Becherkörper des Verbundmetall-Bechers ergänzen sich hinsichtlich der Festigkeit und Steifigkeit. Die Dicke der Materialien der einzelnen Becher richtet sich nunmehr noch lediglich nach den ihnen zugedachten Zwecken.There are two slugs, i. that is, one pin of each of the two metals to be joined, more appropriate Thickness is used, which are inserted one after the other into the die of the press. Both superimposed Slugs are pressed with just one punch stroke in such a way that a composite metal cup results the two cup parts are firmly connected to each other. There is only one work step for the composite metal cup is necessary, there is a substantial saving compared to the conventional manufacturing method Work processes and also with regard to the use of materials. The two cup bodies of the composite metal cup complement each other in terms of strength and rigidity. The thickness of the materials of each Becher is now based only on the purposes intended for them.

Für die Herstellung des Verbundmetall-Bechers kann jedes geeignete Metall eingesetzt werden, das sich gut fließpressen läßt Die Metalle des Verbundmetalles sind jedoch hinsichtlich der Werkstoffestigkeiten aufeinander abzustimmen. Eine solche Abstimmung kann auch mit dem Werkstoff der gegebenenfalls vorhandenen dritten Schicht vorgenommen werden. Wenn die Zwischenschicht eine Isolierschicht sein soll, verwendet man zweckmäßig einen Kunststoff, z. B. Polyäthylen. Dieser Kunststoff kann durch seine innere Zusammensetzung oder auch durch Einwirkung der Temperatur Fließpreßeigenschaften erhalten, die denjenigen der Metalle für den inneren und äußeren Becher angepaßt sind. Auf diese Weise läßt sich auch ein Verbund-Becher bzw. -Behälter erhalten, der mehr als zweischichtig ist, wobei beispielsweise zwischen dem Innenbecher und dem äußeren Schutzmantel eine dünne Isolierschicht bei dem Fließpreßvorgang erzeugt wird und alle Schichten zusammen einen einheitlichen Verbundschichtkörper bilden. Es hat sich ferner bei dem Verbundschicht-Becher ergeben, daß dieser gleichmäßige Wandstärken aufweist, was für den in erster Linie verfolgten Zweck, dichte Becher für galvanische Elemente zu erhalten, mit von wesentlicher Bedeutung ist.Any suitable metal that works well can be used to make the composite metal cup The metals of the composite metal are, however, one on the other in terms of material strength to vote. Such coordination can also be done with the material of the existing third layer to be made. If the intermediate layer is to be an insulating layer, used one expediently a plastic, z. B. polyethylene. This plastic can be due to its internal composition or obtained by the action of temperature extrusion properties similar to those of Metals for the inner and outer cups are matched. A composite cup can also be used in this way or container that has more than two layers, for example between the inner cup and a thin insulating layer is created in the extrusion process for the outer protective jacket and all layers together form a uniform composite laminate. It has also been found in the composite layer cup show that this has uniform wall thicknesses, which is for the primary purpose, Maintaining tight cups for galvanic elements is essential.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbundschicht-Becher können für beliebige Zwecke eingesetzt werden. Sie sind insbesondere dortThe composite layer cups produced by the process according to the invention can be used for any Purposes. They are there in particular

von Vorteil, wc es darauf ankommt, daß der innere Becher aus einem anderen Metall als der Mantel besteht Dies ist vielfach in der chemischen und auch elektrischen Industrie erwünscht Besondere Vorteile und Vorzüge liegen bei den Verbund-Bechern für die s elektrische Industrie. z.B. als Kondensatorbehälter, wobei Metalle verschiedener Leitfähigkeit eine Rolle spielen. Weiterhin ergeben sich wichtige Vorzüge bei Verwendung solcher Becher im Batteriebau, insbesondere für die Trockenbatterien. In dem letzteren Fall wird man den Innenbecher aus Zink gestalten, während für den Schutzmantel ein Metall in Frage kommt, das den chemischen Angriffen der elektrischen Zelle zu widerstehen vermag und das sich im Sinne der Erfindung gut verarbeiten läßt Es wirde gefunden, daß im Zusammenhang mit dem Zinkbecher ein Mantel aus Aluminium den gestellten Bedingungen entspricht Bei einem solchen Verbundschicht-Becher können die beiden Funktionen, die ein solcher Becher auszuüben hat, von jedem Metall übernommen werden: Das Zink bleibt Opferelektrode, das andere Metall, z. B. Aluminium, erfüllt die Funktion des Behälters und des Schutzmantels.an advantage, wc it is important that the inner cup is made of a different metal than the jacket This is often desired in the chemical and electrical industries. Special advantages and advantages lie in the composite cups for the s electrical industry. e.g. as a condenser container, whereby metals of different conductivity are involved to play. Furthermore, there are important advantages when using such cups in battery construction, in particular for the dry cell batteries. In the latter case, the inner cup will be made of zinc while a metal that can withstand chemical attacks on the electrical cell can be used for the protective jacket able to withstand and which can be easily processed in the context of the invention. It is found that In connection with the zinc cup, a jacket made of aluminum complies with the specified conditions Such a composite layer cup can perform both of the functions that such a cup performs has to be taken over by every metal: The zinc remains a sacrificial electrode, the other metal, e.g. B. aluminum, fulfills the function of the container and the protective jacket.

Zur Herstellung von dichten Becherteilen, z. B. für die Trockenbatterien, geht man beispielsweise wie folgt vor:For the production of tight cup parts, e.g. B. for the For example, dry batteries:

A pin made of aluminum with a purity of z. B.

99,5 %, mit einer Stärke von etwa 2 mm und eine Butze aus Zink, vorzugsweise in der Zusammensetzung 99.3 % Zn, 0.6 % Pb und Spuren anderer Metalle und von einer Stärke von etwa 3 mm werden nach Reinigung nacheinander in das Gesenk der Fließpresse eingelegt Die Butze des Metalles, das beim Fertigprodukt den Außenmantel darstellt entsteht durch die untere, der Innenmantel durch die obere Butze. Nach der Fließpressung entsteht ein Verbundschicht-Becher aus einem dichten zusammenhängenden Aluminiumaußenteil und einem dichten zusammenhängenden Zinkinnenteil, die auch in mechanischer Hinsicht eine feste Einheit bilden. Die Wandstärke beider Becherteile ist in sich gleichmäßig. Bei einem Durchmesser der Butze von etwa 31 mm wird ein Verbundschicht-Becher von etwa 70 mm Wandhöhe erzielt Die Wandstärken der Einzelbecher, die die Verbundeinheit bilden, entsprechen dem Dickenverhältnis des verwendeten Ausgangsmaterials. Bei dieser Herstellung des Verbundschicht-Bechers durch Fließpressen ist eine voraufgehende Plattierung des Ausgangsmaterials nicht erforderlich.99.5%, with a thickness of about 2 mm and a butt of zinc, preferably in the composition 99.3% Zn, 0.6% Pb and traces of other metals and of a thickness of about 3 mm are successively in the die of the extrusion press after cleaning inserted The butt of the metal, which represents the outer jacket of the finished product, is created by the lower, the inner jacket through the upper butt. A composite layer cup is created after extrusion from a tight, connected aluminum outer part and a tight, connected zinc inner part, which also form a solid unit from a mechanical point of view. The wall thickness of both cup parts is in evenly. With a diameter of the pin of about 31 mm, a composite layer cup of about 70 mm wall height achieved The wall thicknesses of the individual cups, which form the composite unit, correspond the thickness ratio of the raw material used. In this production of the composite layer cup by extrusion, a previous plating of the starting material is not necessary.

Es können alle geeigneten Metalle zusammengebracht werden, wenn diese hinsichtlich der Fließpreßeigenschaften in bezug auf die Werkstoffestigkeiten aufeinander abgestimmt sind, wie beispielsweise Aluminium, Blei, Kupfer, Zink, Zinn und deren Legierungen sowie kohlenstoffarme, weichgeglühte Stähle.All suitable metals can be brought together if they are relevant in terms of extrusion properties are matched to one another with regard to the material strengths, such as aluminum, Lead, copper, zinc, tin and their alloys as well as low-carbon, soft-annealed steels.

Claims

Patent claims:

1. A method for producing a cup or container made of multilayer metal, in particular for galvanic elements, wobc: a cup z. B. from S. Zinc is surrounded by a protective metal jacket and the inner cup and the outer protective jacket form a composite metal unit, characterized in that the inner tube and protective metal jacket can be produced in a composite of superimposed slugs by joint extrusion in one operation.

2. The method according to claim 1, characterized in that an extrudable plastic, for. B. Polyethylene, if necessary brought between the slugs with preheating and through joint Extrusion a composite unit is formed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a through for the extrusion a known plating roll formed multilayer composite slug is used.