[go: up one dir, main page]

WO2018052009A1 - 電池容器用表面処理鋼板の製造方法 - Google Patents

電池容器用表面処理鋼板の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2018052009A1
WO2018052009A1 PCT/JP2017/033003 JP2017033003W WO2018052009A1 WO 2018052009 A1 WO2018052009 A1 WO 2018052009A1 JP 2017033003 W JP2017033003 W JP 2017033003W WO 2018052009 A1 WO2018052009 A1 WO 2018052009A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plating layer
nickel plating
steel sheet
treated steel
nickel
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2017/033003
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雄二 中野
大輔 松重
三奈木 秀幸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Kohan Co Ltd
Original Assignee
Toyo Kohan Co Ltd
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
Application filed by Toyo Kohan Co Ltd filed Critical Toyo Kohan Co Ltd
Priority to CN201780055880.4A priority Critical patent/CN109689942A/zh
Priority to KR1020197007831A priority patent/KR102479919B1/ko
Priority to DE112017004606.8T priority patent/DE112017004606T5/de
Priority to JP2018539741A priority patent/JP7187313B2/ja
Publication of WO2018052009A1 publication Critical patent/WO2018052009A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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
    • 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
    • C25D5/48After-treatment of electroplated surfaces
    • C25D5/50After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment
    • 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
    • C25D5/60Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
    • C25D5/605Surface topography of the layers, e.g. rough, dendritic or nodular layers
    • 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
    • C25D5/60Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
    • C25D5/605Surface topography of the layers, e.g. rough, dendritic or nodular layers
    • C25D5/611Smooth layers
    • 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
    • C25D5/60Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
    • C25D5/615Microstructure of the layers, e.g. mixed structure
    • C25D5/617Crystalline layers
    • 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00Electroplating characterised by the article coated
    • 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
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • 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
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/1245Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure characterised by the external coating on the casing
    • 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
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/126Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • H01M50/128Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers with two or more layers of only inorganic material
    • 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
    • H01M50/131Primary casings; Jackets or wrappings characterised by physical properties, e.g. gas permeability, size or heat resistance
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/12Electroplating: Baths therefor from solutions of nickel or cobalt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C25D3/562Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of iron or nickel or cobalt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0614Strips or foils
    • 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
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117Inorganic material
    • H01M50/119Metals
    • 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 relates to a method for producing a surface-treated steel sheet for battery containers.
  • alkaline batteries that are primary batteries, nickel-hydrogen batteries that are secondary batteries, lithium ion batteries, and the like are frequently used as operating power sources.
  • a battery is required to have a long life and high performance as the performance of the mounted device increases, and a battery container filled with a power generation element made of a positive electrode active material or a negative electrode active material is also a battery.
  • a power generation element made of a positive electrode active material or a negative electrode active material is also a battery.
  • Patent Document 1 discloses a battery container obtained by press-molding a surface-treated steel sheet in which a nickel plating layer and an iron-nickel alloy plating layer are formed on a steel sheet.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a surface-treated steel sheet for a battery container which is excellent in press workability even when a semi-gloss nickel plating layer is formed on a surface in contact with a press die.
  • the inventors of the present invention form a nickel-plated layer under specific conditions for a surface-treated steel sheet for a battery container in which a semi-bright nickel-plated layer is formed on at least the outer surface side of the battery container in the steel sheet.
  • a semi-glossy nickel plating layer is formed by electrolytic plating on at least the outer surface side of the battery container in the steel sheet.
  • the manufacturing method of the surface-treated steel sheet for battery containers which forms the said nickel plating layer is provided by performing a plating process on the conditions which satisfy
  • T is the bath temperature (° C.) of the plating bath used for the plating process (where 60 ⁇ T ⁇ 80)
  • D is the value when performing the plating process.
  • X is the thickness of the nickel plating layer to be formed ( ⁇ m) (where 1.0 ⁇ X))
  • the manufacturing method of the present invention it is preferable not to perform thermal diffusion treatment of the nickel plating layer after the nickel plating layer is formed.
  • an iron-nickel diffusion layer is formed on the steel plate, and the nickel plating layer is interposed at least in the steel plate via the iron-nickel diffusion layer. It is preferable to form on the surface which becomes the outer surface side of a battery container.
  • a surface-treated steel sheet for a battery container having a semi-glossy nickel plating layer on at least the outermost surface of the battery container in the steel sheet, the atomic force microscope (AFM) Provided is a surface-treated steel sheet for battery containers, wherein the surface of the nickel plating layer has an arithmetic average roughness (Ra) of 10 nm or less when measured in a 1.0 ⁇ m ⁇ 1.0 ⁇ m region.
  • Ra arithmetic average roughness
  • the nickel plating layer preferably has a thickness of 1.0 to 3.0 ⁇ m.
  • the dynamic friction coefficient of the surface of the nickel plating layer is 0.45 or less when measured under the conditions of a 6 mm diameter chrome steel ball, 100 gf load, a rotation radius of 10 mm, and 10 rotations. It is preferable that In the surface-treated steel sheet for a battery container according to the present invention, the nickel plating layer preferably has a ratio of the 200 planes in the crystal plane orientation of the 111 plane, the 200 plane, the 220 plane, and the 311 plane exceeding 40%. .
  • a battery container provided with the surface-treated steel sheet for battery containers mentioned above is provided. Moreover, according to this invention, a battery provided with the battery container mentioned above is provided.
  • the present invention by setting the plating treatment conditions for forming the nickel plating layer to specific conditions, the hardness of the nickel plating layer to be formed increases, and the dynamic friction coefficient on the surface of the nickel plating layer decreases. To do. As a result, it is possible to provide a surface-treated steel sheet for a battery container that is suppressed in frictional heat generated during contact with a press mold and is excellent in press workability.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows one Embodiment of the battery to which the surface treatment steel plate for battery containers which concerns on this invention is applied. It is sectional drawing which follows the II-II line of FIG. It is one Embodiment of the surface treatment steel plate for battery containers which concerns on this invention, Comprising: It is an expanded sectional view of the III section of FIG. It is other embodiment of the surface treatment steel plate for battery containers which concerns on this invention. It is the image obtained by measuring the surface of the surface treatment steel plate for battery containers obtained by the Example and the comparative example with an atomic force microscope (AFM). It is the image obtained by measuring the surface of the surface treatment steel plate for battery containers obtained by the Example and the comparative example with the scanning electron microscope (SEM).
  • AFM atomic force microscope
  • SEM scanning electron microscope
  • the surface-treated steel sheet for battery containers according to the present invention is processed into an outer shape corresponding to a desired battery shape.
  • the alkaline battery which is a primary battery, the nickel hydride battery which is a secondary battery, a lithium ion battery etc. can be illustrated, As a member of the battery container of these batteries, it concerns on this invention.
  • a surface-treated steel sheet for battery containers can be used.
  • the present invention will be described in an embodiment in which the surface-treated steel sheet for a battery container according to the present invention is used for a positive electrode can constituting a battery container of an alkaline battery.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an alkaline battery 2 to which a surface-treated steel sheet for battery containers according to the present invention is applied
  • FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • the alkaline battery 2 of the present example is filled with a positive electrode mixture 23 and a negative electrode mixture 24 through a separator 25 in a bottomed cylindrical positive electrode can 21, and on the inner surface side of the opening of the positive electrode can 21, a negative electrode
  • a sealing body composed of the terminal 22, the current collector 26 and the gasket 27 is caulked.
  • a convex positive electrode terminal 211 is formed at the center of the bottom of the positive electrode can 21.
  • the positive electrode can 21 is provided with an exterior 29 via an insulating ring 28 in order to impart insulation and improve design.
  • the positive electrode can 21 of the alkaline battery 2 shown in FIG. 1 is obtained by subjecting the surface-treated steel sheet for battery containers according to the present invention to a deep drawing method, a drawing and ironing method (DI processing method), a drawing stretch processing method (DTR processing method), Alternatively, it can be obtained by forming by a processing method that uses stretching and ironing together after drawing.
  • DI processing method drawing and ironing method
  • DTR processing method drawing stretch processing method
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion III in FIG. 2.
  • the lower side is the inner surface of the alkaline battery 2 in FIG. 1 (the surface in contact with the positive electrode mixture 23 of the alkaline battery 2) and the upper side is the alkali. This corresponds to the outer surface of the battery 2.
  • the surface-treated steel sheet 1 (surface-treated steel sheet 1a) of this example shown in FIG. 3 has a semi-glossy nickel plating layer 12 on both principal surfaces of the steel sheet 11 with respect to the steel sheet 11 constituting the base material of the surface-treated steel sheet 1. Further, a nickel-cobalt alloy plating layer 13 is formed on the nickel plating layer 12 on the surface serving as the inner surface of the alkaline battery 2.
  • the nickel plating layer 12 and the nickel-cobalt alloy plating layer 13 on the inner surface of the alkaline battery 2 may be arbitrarily formed according to the use of the surface-treated steel sheet 1, and the nickel plating layer 12 and the nickel-cobalt alloy plating layer 13 are used. Either of the nickel plating layer 12 and the nickel-cobalt alloy plating layer 13 may be omitted.
  • the steel plate 11 of the present embodiment is not particularly limited as long as it has excellent formability, but, for example, a low carbon aluminum killed steel (carbon content 0.01 to 0.15 wt%), the carbon content is 0. 0.003 wt% or less of ultra-low carbon steel, or non-aging ultra-low carbon steel obtained by adding Ti, Nb or the like to ultra-low carbon steel can be used.
  • a low carbon aluminum killed steel carbon content 0.01 to 0.15 wt%)
  • the carbon content is 0. 0.003 wt% or less of ultra-low carbon steel
  • non-aging ultra-low carbon steel obtained by adding Ti, Nb or the like can be used.
  • these steel hot-rolled plates are pickled to remove the scale (oxide film) on the surface, then cold-rolled, and then subjected to electrolytic cleaning, followed by annealing and temper rolling.
  • the annealing may be either continuous annealing or box annealing, and is not particularly limited.
  • the nickel plating layer 12 is a semi-glossy nickel plating layer formed on at least the outer surface side of the steel plate 11 or both main surfaces by applying nickel plating to the steel plate 11 described above.
  • nickel plating bath for forming the nickel plating layer 12
  • nickel plating layer 12 is formed by electrolytic plating using a watt bath having a bath composition of nickel sulfate 200 to 350 g / L, nickel chloride 20 to 60 g / L, and boric acid 10 to 50 g / L. Can do.
  • the method for making the nickel plating layer 12 semi-gloss is not particularly limited.
  • a nickel plating bath is used by adding a semi-gloss agent to a nickel plating bath and using the nickel plating bath to which the semi-gloss agent is added.
  • the method of forming a layer is mentioned.
  • the semi-bright nickel plating layer 12 is formed using the semi-brightening agent, the glossiness of the surface becomes higher than when the matte nickel plating layer is formed without using the semi-brightening agent. .
  • a semi-glossy layer in which a nickel plating layer is formed on a steel sheet so that the plating thickness is the same thickness on a steel sheet having the same surface roughness Nickel plating layer 12 (plating conditions were current density 20 A / dm 2 , bath temperature 70 ° C.) and matte nickel plating layer 12 (plating conditions were current density 20 A / dm 2 , bath temperature)
  • VG-2000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.
  • the glossiness of the sample is 223.2, and the glossiness of the sample on which the matte nickel plating layer 12 is formed is 96.0, and there is a clear difference between them.
  • the glossiness value varies depending on the thickness and surface roughness of the nickel plating layer 12, but the semi-glossy nickel plating layer 12 in this embodiment uses a stylus-type roughness meter (SURFCOM 1400D manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.).
  • SURFCOM 1400D manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.
  • the glossiness measured by a gloss meter is usually 150 or more and 300 or less.
  • the semi-brightening agent is not particularly limited, but for example, aliphatic unsaturated alcohols such as polyoxy-ethylene adducts of unsaturated alcohols, unsaturated carboxylic acids, formaldehyde, and coumarin-free compounds are preferable.
  • the nickel plating layer 12 formed using such a nickel plating bath is measured by a glow discharge optical emission spectrometer, the observed sulfur intensity is a noise level (or an intensity of about the amount of impurities).
  • the nickel plating layer 12 can be regarded as substantially free of sulfur.
  • the nickel plating layer 12 formed using a plating bath that uses a compound that does not contain sulfur as a semi-brightening agent and that does not use any other sulfur-containing additive is substantially free of sulfur. It can be regarded as not.
  • the pressure is set to 600 Pa, the output is set to 35 W, and the HV (photomultiplier voltage) is set as follows.
  • the ratio (S strength / Ni strength) of S strength (strength derived from sulfur) obtained in the nickel plating layer 12 to Ni strength (strength derived from nickel) is a semi-brightening agent that does not contain sulfur.
  • the semi-bright nickel plating layer 12 formed by using a semi-brighting agent that does not contain the above-mentioned ratio (S strength / Ni strength) is usually less than 0.001, and the nickel plating layer 12 has Qualitatively, it can be considered that sulfur is not included, and when the nickel plating layer 12 is glossy, the ratio (S strength / Ni strength) is 0.001 or more, and it is determined that sulfur is included. It is possible.
  • the HV for each element was nickel 700, iron 850, carbon 900, oxygen 700, and sulfur 999.
  • the plating bath used for nickel plating includes a brightener (having an effect of refining the crystals constituting the nickel plating layer 12 and, as a result, increasing the surface hardness), in particular, an organic sulfur compound. It is preferable not to add an agent (for example, a brightener such as saccharin or sodium naphthalene sulfonate).
  • a brightener such as saccharin or sodium naphthalene sulfonate.
  • the additive made of an organic sulfur compound from being added to the plating bath, a problem caused by excessive sulfur in the nickel plating layer 12, that is, the obtained alkaline battery 2 is obtained.
  • the contact resistance value of the nickel plating layer 12 constituting the battery container increases, and the battery performance of the alkaline battery 2 can be prevented from being deteriorated.
  • an additive for example, a pit inhibitor
  • a pit inhibitor having a small effect of increasing the surface hardness of the nickel plating layer 12 may be appropriately added to the plating bath.
  • the plating conditions for forming the nickel plating layer 12 may satisfy the following formula (1) and the following formula (2).
  • T is the bath temperature (° C.) of the plating bath used for the plating process (where 60 ⁇ T ⁇ 80)
  • D is the value when performing the plating process.
  • Current density (A / dm 2 ) (where 1 ⁇ D ⁇ 10)
  • X is the thickness of the nickel plating layer to be formed ( ⁇ m) (where 1.0 ⁇ X))
  • the hardness of the nickel plating layer can be improved, thereby reducing the dynamic friction coefficient on the surface of the nickel plating layer. it can.
  • a surface-treated steel sheet for a battery container that is suppressed in frictional heat generated upon contact with a press die and is excellent in press workability.
  • the surface-treated steel sheet 1 in the surface-treated steel sheet 1 is matte or semi-glossy and has poor slidability
  • the surface-treated steel sheet 1 Excessive heat is generated due to friction with the press mold when pressing, so that the locally heated surface-treated steel sheet during molding is baked on the press mold and the molded battery container is removed from the press mold.
  • the nickel plating layer 12 In order to increase the hardness of the nickel plating layer 12 in a plating bath for forming the nickel plating layer 12 in order to prevent fogging of the surface-treated steel sheet 1 and seizure and wrinkling of the press mold.
  • an additive containing sulfur is added and the nickel plating layer 12 is formed on both main surfaces of the steel plate 11 using this plating bath, but in this method, due to the influence of sulfur or the like contained in the additive
  • the formed nickel plating layer 12 has an increased contact resistance value after long-term storage, and a battery obtained using this has a problem that the battery performance is deteriorated.
  • the surface that is the outer surface of the battery container in the steel sheet 11 is nickel.
  • the surface hardness of the nickel plating layer 12 is increased by forming the nickel plating layer 12 on the outer surface of the battery container under the above-described conditions.
  • the coefficient of dynamic friction between the nickel plating layer 12 and the press die is lowered, and as a result, the frictional heat when the surface-treated steel plate 1 is pressed is lowered, and the fog of the surface-treated steel plate 1 and the press die are reduced. Seizure and wrinkle are effectively prevented, and the press workability of the surface-treated steel sheet 1 is improved.
  • by effectively preventing the seizing and wrinkling of the press mold it is possible to suppress the consumption of the mold, and thus it is possible to extend the life of the mold, which is advantageous in terms of cost.
  • the surface hardness of the nickel plating layer 12 is increased even when the thickness of the nickel plating layer 12 is relatively thin. be able to. Therefore, it becomes possible to form the nickel plating layer 12 thin, and when the surface-treated steel sheet 1 to be obtained is formed into a battery container, the side wall of the battery container is also thinned by thinning the nickel plating layer 12, As a result, the internal volume of the battery container increases, the amount of power generation elements filled in the battery container can be increased, and the battery performance of the resulting battery can be improved.
  • a plating bath having the same composition is used for the outer surface of the alkaline battery 2 and the inner surface of the alkaline battery 2 in the steel plate 11 in one step (one pass). Since the nickel plating layer 12 can be formed, the production efficiency of the surface-treated steel sheet 1 is improved, which is advantageous in terms of cost. At this time, the thickness of the nickel plating layer 12 on the outer surface and the inner surface may be the same, or may be different by changing the current density, and at least the outer surface is the nickel plating of this embodiment. Any layer 12 may be used.
  • the surface-treated steel sheet 1 is obtained by incorporating sulfur into the nickel plating layer 12. The increase in the contact resistance value can be prevented. Furthermore, since it is not necessary to add an additive such as a brightener containing sulfur to the plating bath, the plating bath for other nickel plating products (nickel plating products that do not require the surface quality to be bright) The bathtub can be shared, and the production efficiency of the surface-treated steel sheet 1 and other nickel-plated products is improved.
  • an additive such as a brightener
  • the bath temperature T of the plating bath may be 60 to 80 ° C., preferably 65 to 80 ° C., more preferably 70 to 80 ° C.
  • the bath temperature T of the plating bath may be 60 to 80 ° C., preferably 65 to 80 ° C., more preferably 70 to 80 ° C.
  • the current density D may be 1 to 10 A / dm 2 , preferably 1 to 8 A / dm 2 , more preferably 3 to 8 A / dm 2. 2 . Furthermore, the current density D is particularly preferably 3 to 5 A / dm 2 from the viewpoint of further improving the hardness of the nickel plating layer 12 to be formed, and from the viewpoint of further improving the production efficiency of the surface-treated steel sheet 1. 5-8 A / dm 2 is particularly preferred.
  • the ratio (T / D) of the bath temperature T of the plating bath to the current density D may be in a range satisfying the above formula (1) (that is, The lower limit is preferably 7.0 or more, more preferably 12.0 or more, still more preferably 14.0 or more, and the upper limit is preferably 80.0 or less, more preferably 30 or less. If the ratio (T / D) is too low, the hardness of the nickel plating layer 12 to be formed decreases, thereby increasing the dynamic friction coefficient between the surface-treated steel sheet 1 and the press die, and as a result, the surface treatment. The press workability of the steel sheet 1 tends to be reduced.
  • the thickness X of the nickel plating layer 12 to be formed is 1.0 ⁇ m or more and may satisfy the above formula (2), but is preferably 1.2 ⁇ m or more, more preferably 1.5 ⁇ m or more. . Although there is no upper limit, in the present invention, a sufficient effect is exhibited at 3.0 ⁇ m or less, and the press workability is improved with respect to the film thickness even in a thin nickel plating layer of 2.0 ⁇ m or less. It is what has. Moreover, it is more preferable if the thickness X of the nickel plating layer 12 to be formed satisfies the following formula (3).
  • the pH of the plating bath when forming the nickel plating layer 12 is preferably 2.0 to 5.3, more preferably 3.3 to 5.0, and even more preferably 3.8 to 4.9.
  • the pH of the plating bath is preferably 2.0 to 5.3, more preferably 3.3 to 5.0, and even more preferably 3.8 to 4.9.
  • the Vickers hardness (HV) measured with the load of 10 gf becomes like this.
  • HV Vickers hardness
  • the nickel plating layer 12 on the surface which is the outer surface of the alkaline battery 2 in the surface-treated steel sheet 1 preferably has a dynamic friction coefficient measured under the conditions of a 6 mm diameter chrome steel ball, a load of 100 gf, a rotation radius of 10 mm, and 10 rotations. Is 0.45 or less, more preferably 0.40 or less.
  • the arithmetic average roughness (Ra) of the surface of the nickel plating layer 12 is 10 nm or less, preferably 7 nm or less when a 1.0 ⁇ m ⁇ 1.0 ⁇ m region is measured with an atomic force microscope (AFM). is there.
  • the arithmetic average roughness (Ra) obtained by measuring a 1.0 ⁇ m ⁇ 1.0 ⁇ m region indicates a micro surface roughness on the surface of the nickel plating layer 12, and constitutes the nickel plating layer 12.
  • the arithmetic average roughness (Ra) in the 1.0 ⁇ m ⁇ 1.0 ⁇ m region By setting the arithmetic average roughness (Ra) in the 1.0 ⁇ m ⁇ 1.0 ⁇ m region to the above range, the hardness of the nickel plating layer 12 to be formed is increased, whereby the surface-treated steel sheet 1 and the press die are As a result, the press workability of the surface-treated steel sheet 1 is improved.
  • the arithmetic average roughness (Ra) of the surface of the nickel plating layer 12 is preferably 120 nm or less, more preferably 110 nm or less, when an area of 50 ⁇ m ⁇ 50 ⁇ m is measured with an atomic force microscope (AFM). Preferably it is 100 nm or less.
  • the arithmetic average roughness (Ra) obtained by measuring a 50 ⁇ m ⁇ 50 ⁇ m region indicates a macro surface roughness on the surface of the nickel plating layer 12.
  • the arithmetic average roughness (Ra) in the region of 50 ⁇ m ⁇ 50 ⁇ m is affected by the roughness of the original steel plate, but by setting the above range, the hardness of the formed nickel plating layer 12 tends to be high. As a result, the dynamic friction coefficient between the surface-treated steel sheet 1 and the press die is lowered, and as a result, the press workability of the surface-treated steel sheet 1 is improved.
  • the presence ratio of the 200 planes among the 111 plane, the 200 plane, the 220 plane, and the 311 plane is preferably more than 40%. More preferably, it is 50% or more.
  • each integrated intensity of the peak based on each crystal plane is obtained, and each integrated intensity is obtained by a known correction value (111 plane is 1, 200 plane is 0.42, 220 plane is 0.21, 311 plane. 0.2), and then (200 plane integrated intensity / total of 111 plane, 200 plane, 220 plane, and 311 plane integrated intensity) is calculated to calculate 200 planes on the surface of the nickel plating layer 12.
  • the existence ratio can be obtained.
  • the inventors set the existence ratio of 200 surfaces of the formed nickel plating layer 12 within the above range, and the surface hardness of the nickel plating layer 12 As a result, it was found that the dynamic friction coefficient between the surface-treated steel sheet 1 and the press die thus obtained was further reduced. Therefore, the present inventors based on such knowledge, the nickel plating layer 12 formed on the outer surface side of the battery container has a higher surface hardness than the characteristics such as corrosion resistance, and press workability. As an example of a method for increasing the surface hardness of the nickel plating layer 12, the present inventors have found that the ratio of the 200 surfaces of the surface of the nickel plating layer 12 is preferably within the above range. .
  • the method of setting the ratio of the 200 planes in the nickel plating layer 12 in the above range is not particularly limited.
  • the bath temperature T and the current density D of the plating bath when forming the nickel plating layer 12 are in the above ranges, respectively.
  • the method of making the nickel plating layer 12 semi-glossy is mentioned.
  • Example 17 to be described later an example in which a semi-bright nickel plating layer 12 is formed with a bath temperature T of 70 ° C. and a current density D of 5 A / dm 2 ), the presence of 200 surfaces in the nickel plating layer 12 exists.
  • Example 20 an example in which a semi-bright nickel plating layer 12 is formed with a bath temperature T of the plating bath of 60 ° C. and a current density D of 5 A / dm 2 ) described later, the nickel plating layer 12 The presence ratio of 200 planes in was 72%.
  • the nickel plating layer 12 is formed on the steel plate 11 as described above.
  • the nickel plating layer 12 may be formed directly on the steel plate 11, or a base layer is previously formed on the steel plate 11, and the nickel plating layer 12 is formed on the base layer. You may do it.
  • the underlayer is not particularly limited, and examples thereof include an iron-nickel diffusion layer 14 of the surface-treated steel sheet 1b as shown in FIG.
  • the iron-nickel diffusion layer 14 can be formed by heat-treating the steel plate 11 on which the nickel plating layer for the underlayer has been previously formed. That is, before forming the above-described nickel plating layer 12 on the steel plate 11, a nickel plating layer for the base layer is formed on the steel plate 11, and the steel plate 11 on which the nickel plating layer for the base layer is formed is heat-treated. Thus, the nickel plating layer for the underlayer can be thermally diffused, whereby the iron-nickel diffusion layer 14 can be formed.
  • the nickel plating adhesion amount of the nickel plating layer for the underlayer is, for example, 1 to 9 g / m 2 , preferably 1 to 5 g / m 2
  • the iron-nickel diffusion layer 14 is formed of the nickel plating for the underlayer.
  • the iron may be diffused to the surface layer, and the nickel plating iron for the underlayer does not diffuse to the surface layer, and a part of the nickel plating layer for the underlayer remains softened by heat treatment on the surface layer. There may be.
  • the nickel plating layer 12 is formed on the steel plate 11 via the iron-nickel diffusion layer 14.
  • the adhesion of the nickel plating layer 12 to the steel plate 11 is further improved. Further, by forming the iron-nickel diffusion layer 14 as the base of the nickel plating layer 12, even when the thickness of the nickel plating layer 12 is reduced, the hardness of the nickel plating layer 12 can be made higher.
  • the nickel-cobalt alloy plating layer 13 is a plating layer formed on the nickel plating layer 12 on the surface serving as the inner surface of the alkaline battery 2 by electrolytic plating using a nickel-cobalt alloy plating bath.
  • the conductivity of the obtained surface-treated steel sheet 1 is further improved, and the alkaline battery obtained by processing this is processed.
  • the battery performance of 2 is further improved.
  • the nickel-cobalt alloy plating bath for forming the nickel-cobalt alloy plating layer 13 is not particularly limited. For example, it is based on a watt bath containing nickel sulfate, nickel chloride, cobalt sulfate and boric acid. A plating bath can be used.
  • the cobalt / nickel ratio in the plating bath is preferably 0.10 to 0.29, more preferably 0.10 to 0.24 in terms of a cobalt / nickel molar ratio.
  • the conditions for forming the nickel-cobalt alloy plating layer 13 are preferably a bath temperature of 40 to 80 ° C., a pH of 2.0 to 5.0, and a current density of 1 to 40 A / dm 2 .
  • an edge mask is applied to the steel plate 11, and the nickel-cobalt alloy plating layer is formed on the nickel plating layer 12 on the outer surface of the alkaline battery 2. It is preferable that 13 is not formed.
  • the thickness of the nickel-cobalt alloy plating layer 13 formed on the surface serving as the inner surface of the alkaline battery 2 is preferably 0.1 to 0.4 ⁇ m, more preferably 0.15 to 0.2 ⁇ m.
  • the nickel-cobalt alloy plating layer 13 preferably has a thickness of 0 from the viewpoint of not inhibiting the effects of the present invention. 0.03 ⁇ m or less, more preferably 0.01 ⁇ m or less, and most preferably not formed.
  • the surface-treated steel sheet 1 of the present embodiment is configured as described above.
  • the surface-treated steel sheet 1 of this embodiment is a deep drawing method, a drawing ironing method (DI processing method), a drawing stretch processing method (DTR processing method), or a processing method that uses ironing together with drawing after stretching.
  • DI processing method drawing ironing method
  • DTR processing method drawing stretch processing method
  • the positive electrode can 21 of the alkaline battery 2 shown in FIGS. 1 and 2 and the battery container of other batteries are molded and used.
  • the surface-treated steel sheet 1 of the present embodiment is excellent in press workability as described above, it is possible to use a low-viscosity press oil having excellent degreasing properties when being molded into a battery container, It is possible to easily degrease the press oil after the molding process. That is, when the press oil has a high viscosity, it tends to be easy to prevent the press mold from being wrinkled, but it becomes difficult to degrease the press oil after press working. In the steel plate 1, even when a low-viscosity press oil is used, the press mold can be prevented from being wrinkled, so that the press oil after the press working can be easily degreased and washed.
  • a steel plate for constituting the steel plate 11 is prepared, and the nickel plating layer 12 is formed on at least the outer surface side of the steel plate 11 by applying nickel plating to the steel plate 11 as described above.
  • a nickel plating layer may be formed on the inner surface at the same time.
  • plating baths having different compositions are provided on the surface of the steel plate 11 that is the outer surface of the alkaline battery 2 and the surface that is the inner surface of the alkaline battery 2.
  • the nickel plating layers 12 having different compositions and surface roughnesses may be formed, but from the viewpoint of improving manufacturing efficiency, one step (one pass) using the same plating bath on both surfaces of the steel plate 11.
  • the nickel plating layer 12 may be formed.
  • the conditions of the plating process for forming the nickel plating layer 12 shall be the conditions which satisfy
  • the steel plate 11 and the nickel plating layer 12 are not thermally diffused after the nickel plating layer 12 is formed. That is, since the iron constituting the steel plate 11 is lower in hardness than nickel, when the iron of the steel plate 11 is thermally diffused into the nickel plating layer 12, the hardness of the nickel plating layer 12 is lowered, and the press workability of the surface-treated steel plate 1 obtained is reduced. May decrease. Therefore, in this embodiment, after the nickel plating layer 12 is formed, the hardness of the nickel plating layer 12 may be increased by not performing the thermal diffusion treatment of the steel plate 11 or the nickel plating layer 12. This can improve the press workability of the surface-treated steel sheet 1.
  • a nickel-cobalt alloy plating layer 13 is formed on the nickel plating layer 12 on the inner surface of the alkaline battery 2 by electrolytic plating using a nickel-cobalt alloy plating bath.
  • the surface-treated steel sheet 1 shown in 3 is obtained.
  • the surface-treated steel sheet 1 of this embodiment is manufactured.
  • the nickel plating layer 12 is formed on the surface serving as the outer surface of the battery container by performing the plating process under the conditions satisfying the above formula (1) and the above formula (2).
  • the surface hardness of the nickel plating layer 12 is increased, thereby reducing the dynamic friction coefficient between the nickel plating layer 12 and the press die.
  • frictional heat generated when the surface-treated steel sheet 1 is pressed is suppressed, and fogging of the surface-treated steel sheet 1 and seizure and wrinkling of the press mold are effectively prevented.
  • the press workability of No. 1 can be improved and consumption of the press die can be suppressed, and the life of the press die can be extended.
  • the surface-treated steel sheet 1 of the present embodiment is suitably used as a battery container formed by pressing, for example, a battery using an alkaline electrolyte such as an alkaline battery or a nickel metal hydride battery, or a battery container such as a lithium ion battery. Can be used.
  • a battery container formed by pressing for example, a battery using an alkaline electrolyte such as an alkaline battery or a nickel metal hydride battery, or a battery container such as a lithium ion battery. Can be used.
  • the surface-treated steel sheet 1 of the present embodiment is a battery that is scheduled to be stored or mounted for a long period of time, in particular, a storage battery for use in an emergency such as an earthquake disaster, a remote control of an electrical product, a flashlight, etc. It can use suitably as a battery container of the battery used for.
  • ⁇ Surface hardness> By measuring the Vickers hardness (HV) of the surface-treated steel sheet 1 by using a diamond indenter with a microhardness meter (manufactured by Akashi Seisakusho Co., Ltd., MVK-G2) under the conditions of load: 10 gf and holding time: 10 seconds. The surface hardness of the nickel plating layer 12 was measured.
  • HV Vickers hardness
  • ⁇ Dynamic friction coefficient> For the surface-treated steel sheet 1, a tribometer (manufactured by CSEM, contactor: SUJ-2 (chrome steel steel), contactor diameter 6 mm) was used under the conditions of load load: 100 gf, rotation radius 10 mm, rotation speed 10 rpm. The test was performed, and the dynamic friction coefficient of the nickel plating layer 12 was read from the recording chart after 10 rotations. The vertical load converted from the contact area after 10 rotations was 1 N / mm 2 .
  • the surface treated steel sheet 1 was measured with a gloss meter (VG-2000, manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) to measure the gloss of the nickel plating layer 12.
  • VG-2000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.
  • Example 1 A steel plate 11 obtained by annealing a cold rolled plate (thickness 0.25 mm) of low carbon aluminum killed steel was prepared as a substrate.
  • the nickel plating layer 12 was used in an area of 1.0 ⁇ m ⁇ 1.0 ⁇ m by using an atomic force microscope (Dimmerion icon manufactured by Bruker AXS Co., Ltd.). When the arithmetic average roughness (Ra) of the surface of was measured, it was 4.54 nm.
  • Example 2 and 3 The surface-treated steel sheet 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the bath temperature and current density of electrolytic plating when forming the nickel plating layer 12 were changed as shown in Table 1, and evaluated in the same manner. . The results are shown in Table 1.
  • Comparative Examples 1 to 3 The surface-treated steel sheet 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the bath temperature and current density of electrolytic plating when forming the nickel plating layer 12 were changed as shown in Table 1, and evaluated in the same manner. . The results are shown in Table 1.
  • Examples 4 to 7 The electrolytic plating bath temperature and current density when forming the nickel plating layer 12 are changed as shown in Table 2, and the electroplating energization is performed so that the thickness of the formed nickel plating layer 12 is 1.5 ⁇ m.
  • a surface-treated steel sheet 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the time was adjusted, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 2.
  • the arithmetic average roughness (Ra) of the surface of the nickel plating layer 12 in the region of 1.0 ⁇ m ⁇ 1.0 ⁇ m. ) Were 5.65 nm (Example 4), 6.90 nm (Example 5), 10.00 nm (Example 6) and 7.79 nm (Example 7), respectively.
  • Comparative Examples 4 to 6 The electrolytic plating bath temperature and current density when forming the nickel plating layer 12 are changed as shown in Table 2, and the electroplating energization is performed so that the thickness of the formed nickel plating layer 12 is 1.5 ⁇ m.
  • a surface-treated steel sheet 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the time was adjusted, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 2.
  • Examples 8 to 11 While changing the bath temperature and current density of the electrolytic plating when forming the nickel plating layer 12 as shown in Table 3, energization of the electrolytic plating so that the thickness of the formed nickel plating layer 12 is 2.0 ⁇ m.
  • a surface-treated steel sheet 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the time was adjusted, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 3.
  • the arithmetic average roughness (Ra) of the surface of the nickel plating layer 12 was measured in the region of 50 ⁇ m ⁇ 50 ⁇ m using the above atomic force microscope. However, they were 93.20 nm (Example 8) and 80.40 nm (Example 9), respectively. Images obtained by measuring an area of 50 ⁇ m ⁇ 50 ⁇ m are shown in FIGS. 5A and 5B. Further, for the surface-treated steel sheet 1 obtained in Examples 8 to 10, using the above-described atomic force microscope, the arithmetic average roughness (Ra) of the surface of the nickel plating layer 12 in the region of 1.0 ⁇ m ⁇ 1.0 ⁇ m. ) Were 8.85 nm (Example 8), 4.95 nm (Example 9) and 8.56 nm (Example 10), respectively.
  • the surface of the nickel plating layer 12 of the surface-treated steel sheet 1 obtained in Examples 8 and 9 was measured using a scanning electron microscope (SEM) (manufactured by JEOL Ltd., JSM-7100F). Images obtained by measurement are shown in FIGS. 6A and 6B.
  • SEM scanning electron microscope
  • a gray part shows the nickel particle
  • a black part shows the clearance gap between nickel particles.
  • Comparative Examples 7 to 10 While changing the bath temperature and current density of the electrolytic plating when forming the nickel plating layer 12 as shown in Table 3, energization of the electrolytic plating so that the thickness of the formed nickel plating layer 12 is 2.0 ⁇ m.
  • a surface-treated steel sheet 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the time was adjusted, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 3.
  • the arithmetic average roughness (Ra) of the surface of the nickel plating layer 12 was measured in the region of 50 ⁇ m ⁇ 50 ⁇ m using the atomic force microscope. However, they were 115.00 nm (Comparative Example 9) and 124.00 nm (Comparative Example 10), respectively. Images obtained by measuring an area of 50 ⁇ m ⁇ 50 ⁇ m are shown in FIGS. 5C and 5D.
  • the surface of the nickel plating layer 12 of the surface-treated steel sheet 1 obtained in Comparative Examples 9 and 10 was measured using the scanning electron microscope (SEM). Images obtained by measurement are shown in FIGS. 6C and 6D.
  • a gray part shows the nickel particle
  • Examples 12 to 15 The electrolytic plating bath temperature and current density when forming the nickel plating layer 12 are changed as shown in Table 4, and the electroplating energization is performed so that the thickness of the formed nickel plating layer 12 is 2.5 ⁇ m.
  • a surface-treated steel sheet 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the time was adjusted, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 4.
  • Comparative Examples 11-14 >> The electrolytic plating bath temperature and current density when forming the nickel plating layer 12 are changed as shown in Table 4, and the electroplating energization is performed so that the thickness of the formed nickel plating layer 12 is 2.5 ⁇ m.
  • a surface-treated steel sheet 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the time was adjusted, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 4.
  • Examples 16 to 19 The electroplating bath temperature and current density when forming the nickel plating layer 12 are changed as shown in Table 5, and the electroplating energization is performed so that the thickness of the formed nickel plating layer 12 is 3.0 ⁇ m.
  • a surface-treated steel sheet 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the time was adjusted, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 5.
  • the arithmetic average roughness (Ra) of the surface of the nickel plating layer 12 in the region of 1.0 ⁇ m ⁇ 1.0 ⁇ m. ) Were measured to be 2.16 nm (Example 17) and 6.83 nm (Example 18), respectively.
  • Comparative Examples 15 to 17 >> The electroplating bath temperature and current density when forming the nickel plating layer 12 are changed as shown in Table 5, and the electroplating energization is performed so that the thickness of the formed nickel plating layer 12 is 3.0 ⁇ m.
  • a surface-treated steel sheet 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the time was adjusted, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 5.
  • Comparative Examples 18-25 The electrolytic plating bath temperature and current density when forming the nickel plating layer 12 are changed as shown in Table 6, and the electroplating energization is performed so that the thickness of the formed nickel plating layer 12 is 0.5 ⁇ m.
  • a surface-treated steel sheet 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the time was adjusted, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 6.
  • the surface-treated steel sheet 1 of 19 had a higher surface hardness and a dynamic friction coefficient equal to or less than that of the surface-treated steel sheets 1 of Comparative Examples 1 to 17 in which the thickness of the nickel plating layer 12 was the same. That is, when Examples 1 to 3 in Table 1 in which the thickness of the nickel plating layer 12 is 1.0 ⁇ m are compared with Comparative Examples 1 to 3, Examples 1 to 3 have a surface hardness higher than that of Comparative Examples 1 to 3. Was high and the coefficient of dynamic friction was low.
  • the nickel-plated layers 12 of the surface-treated steel sheets 1 of Examples 1 to 19 were confirmed to be semi-gloss because the glossiness was 150 or more and 300 or less. Further, as shown in FIGS.
  • the nickel plating layer 12 of the surface-treated steel sheet 1 of Examples 8 and 9 has a gap between the nickel particles (black in the image) as compared with Comparative Examples 9 and 10. Part) is filled with nickel particles (gray part in the image), that is, the gaps between the nickel particles are smoothed, thereby increasing the surface hardness of the nickel plating layer 12. It is thought that.
  • Example 20 A steel plate 11 obtained by annealing a cold rolled plate (thickness 0.25 mm) of low carbon aluminum killed steel was prepared as a substrate.
  • the surface of the steel plate 11 is subjected to electrolytic plating under the following conditions in a plating bath obtained by adding a semi-brightening agent containing acid, 0.3 ml / L formaldehyde and 0.064 ml / L methanol to the following base composition bath.
  • the surface-treated steel sheet 1 in which the nickel plating layer 12 was formed on the steel plate 11 was obtained by forming the nickel plating layer 12 having a thickness of 2.0 ⁇ m.
  • Base bath composition nickel sulfate 250 g / L, nickel chloride 45 g / L, boric acid 45 g / L pH: 4.3 Bath temperature: 60 ° C Current density: 5 A / dm 2
  • Examples 21 to 25 The surface-treated steel sheet 1 was produced in the same manner as in Example 20 except that the bath temperature and current density of the electrolytic plating when forming the nickel plating layer 12 were changed as shown in Table 7, and were evaluated in the same manner. . The results are shown in Table 7.
  • Comparative Examples 26 to 28 >> The surface-treated steel sheet 1 was produced in the same manner as in Example 20 except that the bath temperature and current density of the electrolytic plating when forming the nickel plating layer 12 were changed as shown in Table 7, and were evaluated in the same manner. . The results are shown in Table 7.
  • the nickel plating layer 12 was formed by performing plating on the surface serving as the outer surface of the battery container under the conditions satisfying the above formulas (1) and (2).
  • the surface-treated steel sheet 1 has a higher surface hardness than the surface-treated steel sheets 1 of Comparative Examples 26 to 28 in which the nickel plating layer 12 has the same thickness, and thus has a low dynamic friction coefficient. it is conceivable that.
  • the surface-treated steel sheet 1 of Example 20 had a low coefficient of dynamic friction of 0.11.
  • the nickel-plated layers 12 of the surface-treated steel sheets 1 of Examples 20 to 25 all have a glossiness of 150 or more and 300 or less, and thus were confirmed to be semi-glossy.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

鋼板における少なくとも電池容器の外面側となる面に、電解めっきにより、半光沢のニッケルめっき層を形成する電池容器用表面処理鋼板の製造方法において、下記式(1)および下記式(2)を満たす条件でめっき処理を行うことで、前記ニッケルめっき層を形成する電池容器用表面処理鋼板の製造方法を提供する。 T/D≧6.0 ・・・(1) X≧-0.5×T/D+4.5 ・・・(2) (上記式(1)および上記式(2)中、Tは前記めっき処理に用いるめっき浴の浴温(℃)(だたし、60≦T≦80)、Dは前記めっき処理を行う際の電流密度(A/dm)(だたし、1≦D≦10)、Xは形成する前記ニッケルめっき層の厚み(μm)(ただし、1.0≦X))

Description

電池容器用表面処理鋼板の製造方法
 本発明は、電池容器用表面処理鋼板の製造方法に関する。
 近年、オーディオ機器や携帯電話など、多方面において携帯用機器が用いられ、その作動電源として一次電池であるアルカリ電池、二次電池であるニッケル水素電池、リチウムイオン電池などが多用されている。このような電池は、搭載される機器の高性能化に伴い、長寿命化及び高性能化などが求められており、正極活物質や負極活物質などからなる発電要素を充填する電池容器も電池の重要な構成要素としての性能の向上が求められている。
 このような電池容器として、例えば、特許文献1では、鋼板上にニッケルめっき層及び鉄-ニッケル合金めっき層を形成してなる表面処理鋼板をプレス成形して得られる電池容器が開示されている。
特開2000-123797号公報
 しかしながら、上記特許文献1に開示されている電池容器では、表面処理鋼板における電池容器外面となる面(プレス加工時にプレス金型と接触する面)が無光沢又は半光沢である場合には、当該面の滑り性が悪いことから、表面処理鋼板をプレス加工する際の摩擦により過度に発熱する。これにより、局部的に加熱された成形中の表面処理鋼板がプレス金型に焼き付いて成形後の電池容器がプレス金型から外れにくくなるという問題、この表面処理鋼板の焼き付きに起因して金型が消耗し、金型の寿命が低下してしまうという問題、電池容器外面側に疵付きが発生するという問題、およびプレス金型の熱膨張により電池容器の側壁厚み寸法精度が低下するという問題がある。
 本発明の目的は、プレス金型と接触する面に半光沢のニッケルめっき層を形成した場合においてもプレス加工性に優れた電池容器用表面処理鋼板の製造方法を提供することである。
 本発明者らは、鋼板における少なくとも電池容器の外面側となる面に、半光沢のニッケルめっき層を形成してなる電池容器用表面処理鋼板について、該ニッケルめっき層を特定の条件で形成することにより、上記目的を達成することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
 すなわち、本発明によれば、鋼板における少なくとも電池容器の外面側となる面に、電解めっきにより、半光沢のニッケルめっき層を形成する電池容器用表面処理鋼板の製造方法において、下記式(1)および下記式(2)を満たす条件でめっき処理を行うことで、前記ニッケルめっき層を形成する電池容器用表面処理鋼板の製造方法が提供される。
  T/D≧6.0  ・・・(1)
  X≧-0.5×T/D+4.5  ・・・(2)
 (上記式(1)および上記式(2)中、Tは前記めっき処理に用いるめっき浴の浴温(℃)(だたし、60≦T≦80)、Dは前記めっき処理を行う際の電流密度(A/dm)(ただし、1≦D≦10)、Xは形成する前記ニッケルめっき層の厚み(μm)(ただし、1.0≦X))
 本発明の製造方法において、前記ニッケルめっき層を形成した後には、前記ニッケルめっき層の熱拡散処理を行わないことが好ましい。
 本発明の製造方法において、前記ニッケルめっき層を形成する前に、前記鋼板上に鉄-ニッケル拡散層を形成し、前記ニッケルめっき層を、前記鉄-ニッケル拡散層を介して、前記鋼板における少なくとも電池容器の外面側となる面に形成することが好ましい。
 また、本発明によれば、鋼板における少なくとも電池容器の外面側となる面の最表面に、半光沢のニッケルめっき層を有する電池容器用表面処理鋼板であって、原子間力顕微鏡(AFM)により1.0μm×1.0μmの領域で測定した場合における前記ニッケルめっき層の表面の算術平均粗さ(Ra)が、10nm以下である電池容器用表面処理鋼板が提供される。
 本発明の電池容器用表面処理鋼板において、前記ニッケルめっき層の厚みが1.0~3.0μmであることが好ましい。
 本発明の電池容器用表面処理鋼板において、接触子6mm直径のクロムスチール球、100gf荷重、回転半径10mm、10回転の条件で測定した場合における前記ニッケルめっき層の表面の動摩擦係数が0.45以下であることが好ましい。
 本発明の電池容器用表面処理鋼板において、前記ニッケルめっき層は、結晶面方位の111面、200面、220面および311面の中での200面の存在割合が40%超であることが好ましい。
 また、本発明によれば、上述した電池容器用表面処理鋼板を備える電池容器が提供される。
 また、本発明によれば、上述した電池容器を備える電池が提供される。
 本発明によれば、ニッケルめっき層を形成するためのめっき処理の条件を、特定の条件とすることにより、形成されるニッケルめっき層の硬度が高くなって、ニッケルめっき層表面の動摩擦係数が低下する。その結果、プレス金型との接触時に発生する摩擦熱が抑制され、プレス加工性に優れた電池容器用表面処理鋼板を提供することができる。
本発明に係る電池容器用表面処理鋼板を適用した電池の一実施の形態を示す斜視図である。 図1のII-II線に沿う断面図である。 本発明に係る電池容器用表面処理鋼板の一実施の形態であって図2のIII部の拡大断面図である。 本発明に係る電池容器用表面処理鋼板の他の実施の形態である。 実施例および比較例で得られた電池容器用表面処理鋼板の表面を、原子間力顕微鏡(AFM)で測定して得られた画像である。 実施例および比較例で得られた電池容器用表面処理鋼板の表面を、走査型電子顕微鏡(SEM)で測定して得られた画像である。
 以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態について説明する。本発明に係る電池容器用表面処理鋼板は、所望の電池の形状に応じた外形形状に加工される。電池としては、特に限定されないが、一次電池であるアルカリ電池、二次電池であるニッケル水素電池、リチウムイオン電池などを例示することができ、これらの電池の電池容器の部材として、本発明に係る電池容器用表面処理鋼板を用いることができる。以下においては、アルカリ電池の電池容器を構成する正極缶に本発明に係る電池容器用表面処理鋼板を用いた実施形態にて本発明を説明する。
 図1は、本発明に係る電池容器用表面処理鋼板を適用したアルカリ電池2の一実施の形態を示す斜視図、図2は、図1のII-II線に沿う断面図である。本例のアルカリ電池2は、有底円筒状の正極缶21の内部に、セパレータ25を介して正極合剤23及び負極合剤24が充填され、正極缶21の開口部内面側には、負極端子22、集電体26及びガスケット27から構成される封口体がカシメ付けられてなる。なお、正極缶21の底部中央には凸状の正極端子211が形成されている。そして、正極缶21には、絶縁性の付与及び意匠性の向上等のために、絶縁リング28を介して外装29が装着されている。
 図1に示すアルカリ電池2の正極缶21は、本発明に係る電池容器用表面処理鋼板を、深絞り加工法、絞りしごき加工法(DI加工法)、絞りストレッチ加工法(DTR加工法)、又は絞り加工後ストレッチ加工としごき加工を併用する加工法などにより成形加工することで得られる。以下、図3を参照して、本発明に係る電池容器用表面処理鋼板(表面処理鋼板1)の構成について説明する。
 図3は、図2のIII部を拡大して示す断面図であり、同図において下側が図1のアルカリ電池2の内面(アルカリ電池2の正極合剤23と接触する面)、上側がアルカリ電池2の外面に相当する。図3に示す本例の表面処理鋼板1(表面処理鋼板1a)は、表面処理鋼板1の基材を構成する鋼板11に対して、鋼板11の両主面に半光沢のニッケルめっき層12が形成され、さらに、アルカリ電池2の内面となる面のニッケルめっき層12上にニッケル-コバルト合金めっき層13が形成されてなる。なお、アルカリ電池2の内面におけるニッケルめっき層12及びニッケル-コバルト合金めっき層13は、表面処理鋼板1の用途に応じて任意に形成すればよく、ニッケルめっき層12及びニッケル-コバルト合金めっき層13をどちらも形成しない構成としてもよく、ニッケルめっき層12及びニッケル-コバルト合金めっき層13のうちいずれか一方を省略する構成としてもよい。
<鋼板11>
 本実施形態の鋼板11としては、成形加工性に優れているものであればよく特に限定されないが、例えば、低炭素アルミキルド鋼(炭素量0.01~0.15重量%)、炭素量が0.003重量%以下の極低炭素鋼、又は極低炭素鋼にTiやNbなどを添加してなる非時効性極低炭素鋼を用いることができる。
 本実施形態においては、これらの鋼の熱間圧延板を酸洗して表面のスケール(酸化膜)を除去した後、冷間圧延し、次いで電解洗浄後に、焼鈍、調質圧延したものを基板として用いる。この場合における、焼鈍は、連続焼鈍あるいは箱型焼鈍のいずれでもよく、特に限定されない。
<ニッケルめっき層12>
 ニッケルめっき層12は、上述した鋼板11にニッケルめっきを施すことにより鋼板11の少なくとも外面側となる面、または両主面に形成される、半光沢のニッケルめっき層である。
 ニッケルめっき層12を形成するためのニッケルめっき浴としては、特に限定されないが、ニッケルめっきで通常用いられているめっき浴、すなわち、ワット浴や、スルファミン酸浴、ほうフッ化物浴、塩化物浴などを用いることができる。例えば、ニッケルめっき層12は、ワット浴として、硫酸ニッケル200~350g/L、塩化ニッケル20~60g/L、ホウ酸10~50g/Lの浴組成のものを用いて、電解めっきにより形成することができる。
 また、ニッケルめっき層12を半光沢とする方法としては、特に限定されないが、たとえば、ニッケルめっき浴に半光沢剤を添加し、この半光沢剤が添加されたニッケルめっき浴を用いて、ニッケルめっき層を形成する方法が挙げられる。このように半光沢剤を用いて半光沢のニッケルめっき層12を形成した場合には、半光沢剤を用いずに無光沢ニッケルめっき層を形成した場合と比べて、表面の光沢度が高くなる。例えば、半光沢剤の添加有無以外は同じニッケルめっき浴を用いて、同程度の表面粗度を有する鋼板にめっき厚が同じ厚みとなるように、鋼板上にニッケルめっき層を形成した半光沢のニッケルめっき層12(なお、めっき条件は、電流密度20A/dm、浴温70℃とした)と、無光沢のニッケルめっき層12(なお、めっき条件は、電流密度20A/dm、浴温60℃とした)とについて、光沢度として、光沢計(日本電色工業株式会社製、VG-2000)を用いて60度鏡面光沢を測定すると、それぞれ、半光沢のニッケルめっき層12を形成したサンプルの光沢度は223.2、無光沢のニッケルめっき層12を形成したサンプルの光沢度は96.0であり、両者には明らかな差が出る。光沢度の値はニッケルめっき層12の厚み、表面粗度によって変わるが、本実施形態における半光沢のニッケルめっき層12は、触針式粗度計(株式会社東京精密社製、SURFCOM1400D)を用いて測定した算術平均粗さ(Ra)が0.1~0.8μmとなるようにしたとき、光沢計によって測定される光沢度が、通常、150以上であり、300以下となる。
 半光沢剤としては、特に限定されないが、たとえば、不飽和アルコールのポリオキシーエチレン付加物等の脂肪族不飽和アルコール、不飽和カルボン酸、ホルムアルデヒド、クマリンなど硫黄を含有しない化合物が好ましい。
 また、本実施形態においては、半光沢剤として硫黄を含有しない化合物を用いることが好ましいことに加えて、ニッケルめっき浴に、実質的に硫黄を含むその他の添加剤を使用しないことが好ましい。本実施形態においては、このようなニッケルめっき浴を用いて形成されたニッケルめっき層12をグロー放電発光分光分析装置により測定した場合、観測される硫黄の強度はノイズレベル(または不純物量程度の強度)以下であることが好ましく、この場合には、ニッケルめっき層12には、実質的に硫黄が含まれないとみなすことができる。たとえば、半光沢剤として硫黄を含有しない化合物を使用し、かつ、その他の硫黄を含む添加物を使用しなかっためっき浴を用いて形成されたニッケルめっき層12は、実質的に硫黄が含まれないとみなすことができる。具体的には、グロー放電発光分光分析装置(株式会社堀場製作所製、HORIBA GD-OES)にて、圧力を600Pa、出力を35Wと設定し、HV(フォトマル電圧)を各々下記のように設定した際に、ニッケルめっき層12内で得られるS強度(硫黄に由来する強度)のNi強度(ニッケルに由来する強度)に対する比(S強度/Ni強度)は、硫黄を含有しない半光沢剤を用いた際には、たとえば0.00057程度と0.001未満であり、一方で硫黄を含む光沢剤を用いた際には、たとえば0.00723程度と0.001を大きく超えることからも、硫黄を含有しない半光沢剤を用いて形成された半光沢のニッケルめっき層12は、通常、上記比(S強度/Ni強度)が0.001未満であり、ニッケルめっき層12には実質的に硫黄は含まれないとみなすことができ、ニッケルめっき層12が光沢である場合には、上記比(S強度/Ni強度)が0.001以上であり、硫黄を含むものと判断することが可能である。各元素のHVはニッケル700、鉄850、炭素900、酸素700、硫黄999にて行った。
 本実施形態では、ニッケルめっきに用いるめっき浴には、光沢剤(ニッケルめっき層12を構成する結晶を微細化し、その結果として表面硬度を高める作用を有するもの)、特に、有機硫黄化合物からなる添加剤(例えば、サッカリン、ナフタレンスルフォン酸ナトリウムなどの光沢剤)を添加しないようにすることが好ましい。
 特に、本実施形態では、有機硫黄化合物からなる添加剤をめっき浴に添加させないようにすることにより、ニッケルめっき層12中に硫黄が過度に存在することによる不具合、すなわち、得られるアルカリ電池2を長期保存した際に、電池容器を構成するニッケルめっき層12の接触抵抗値が上昇してしまい、アルカリ電池2の電池性能が低下してしまうという不具合を防止することができる。
 なお、本実施形態では、ニッケルめっき層12の表面硬度を高める作用が小さい添加剤(例えば、ピット抑制剤など)は、上記めっき浴に適宜添加してもよい。
 本実施形態においては、ニッケルめっき層12を形成する際のめっき条件は、下記式(1)および下記式(2)を満たすものとすればよい。
  T/D≧6.0  ・・・(1)
  X≧-0.5×T/D+4.5  ・・・(2)
 (上記式(1)および上記式(2)中、Tは前記めっき処理に用いるめっき浴の浴温(℃)(だたし、60≦T≦80)、Dは前記めっき処理を行う際の電流密度(A/dm)(だたし、1≦D≦10)、Xは形成する前記ニッケルめっき層の厚み(μm)(ただし、1.0≦X))
 本実施形態によれば、上記のめっき条件にてニッケルめっき層12を形成することにより、ニッケルめっき層の硬度を向上させることができ、これにより、ニッケルめっき層表面の動摩擦係数を低下させることができる。その結果、プレス金型との接触時に発生する摩擦熱が抑制され、プレス加工性に優れた電池容器用表面処理鋼板を提供することができるようになる。
 すなわち、従来においては、表面処理鋼板1における電池容器の外面となる面(プレス加工時にプレス金型と接触する面)が無光沢又は半光沢であり滑り性が悪い場合には、表面処理鋼板1をプレス加工する際におけるプレス金型との摩擦により過度に発熱し、これにより、局部的に加熱された成形中の表面処理鋼板がプレス金型に焼き付いて成形後の電池容器がプレス金型から外れにくくなるという問題、この表面処理鋼板の焼き付きに起因して金型が消耗し、金型の寿命が低下してしまうという問題、電池容器外面側に疵付きが発生するという問題、およびプレス金型の熱膨張により電池容器の側壁厚み寸法精度が低下するという問題があった。
 また、このような表面処理鋼板1のカブリや、プレス金型の焼き付き及び疵付きを防止するために、ニッケルめっき層12を形成するためのめっき浴に、ニッケルめっき層12の硬度を高くするために、硫黄を含む添加剤を添加し、このめっき浴を用いて鋼板11の両主面にニッケルめっき層12を形成する方法もあるが、この方法では、添加剤に含まれる硫黄などの影響により、形成されるニッケルめっき層12は長期保存後の接触抵抗値が上昇するものとなってしまい、これを用いて得られる電池は電池性能が低下してしまうという問題があった。
 あるいは、表面処理鋼板1のカブリや、プレス金型の焼き付き及び疵付きを防止するために、鋼板11における電池容器の外面となる面(プレス加工時にプレス金型と接触する面)についてのみ、ニッケルめっき層12の硬度を高くするために、硫黄を含む添加剤を添加しためっき浴を用いてニッケルめっき層12を形成する方法もあるが、この方法では、鋼板11の外面側及び内面側に、それぞれ別のめっき浴を用いる必要があるため、めっき浴を管理する浴槽を増設し、鋼板11の外面側及び内面側に個別にニッケルめっき層12を形成しなければならず、表面処理鋼板1の生産効率が著しく低下し、コスト的にも不利であるという問題があった。
 加えて、ニッケルめっき層12の硬度を高くするために、硫黄を含む添加剤を添加しためっき浴を用いる場合には、高い硬度を必要としない別のニッケルめっき製品(すなわち、上記添加剤を用いることなく製造されるニッケルめっき製品)の製造ラインを流用することができず、当該製造ラインとは別の製造ラインを設置するか、当該製造ラインの浴槽をフラッシングしてめっき浴を入れ替える必要があり、この点によっても、表面処理鋼板1の生産効率が著しく低下し、コスト的にも不利であるという問題があった。
 これに対し、本実施形態では、電池容器の外面となる面に、上記条件にてニッケルめっき層12を形成することで、上述したように、ニッケルめっき層12の表面硬度が高くなり、これにより、ニッケルめっき層12とプレス金型との動摩擦係数が低下することとなり、その結果、表面処理鋼板1をプレス加工する際の摩擦熱が低下し、表面処理鋼板1のカブリや、プレス金型の焼き付き及び疵付きが有効に防止され、表面処理鋼板1のプレス加工性が向上する。しかも、プレス金型の焼き付き及び疵付きが有効に防止されることにより、金型の消耗を抑制することができるため、金型を長寿命化させることができ、コスト的に有利になる。
 さらに、本実施形態によれば、上記条件にてニッケルめっき層12を形成することで、ニッケルめっき層12の厚みを比較的薄いものとした場合においても、ニッケルめっき層12の表面硬度を高くすることができる。そのため、ニッケルめっき層12を薄く形成することが可能となり、これにより、得られる表面処理鋼板1を電池容器に成形した場合に、ニッケルめっき層12を薄くしたことによって電池容器の側壁も薄くなり、その結果、電池容器の内部の容積が大きくなり、電池容器に充填する発電要素の量を増加させることができ、得られる電池の電池性能を向上させることができる。
 加えて、本実施形態によれば、鋼板11におけるアルカリ電池2の外面となる面と、アルカリ電池2の内面となる面とに、同じ組成のめっき浴を用いて、1工程(1パス)でニッケルめっき層12を形成可能であるため、表面処理鋼板1の生産効率が向上し、コスト的に有利となる。なお、このとき、外面となる面と内面となる面のニッケルめっき層12の厚みは同じでもよく、電流密度を変えることにより異なる厚みとしてもよく、少なくとも外面となる面が本実施形態のニッケルめっき層12であればよい。また、ニッケルめっき層12の形成に用いるめっき浴には、有機硫黄化合物からなる添加剤(光沢剤など)を添加する必要がないため、ニッケルめっき層12に硫黄が取り込まれることによる表面処理鋼板1の接触抵抗値の上昇を防止できる。さらには、めっき浴に、硫黄を含む光沢剤などの添加剤を添加する必要がないことから、他のニッケルめっき製品(表面の面質を光沢にする必要がないニッケルめっき製品)のめっき浴と浴槽を共通化することができ、表面処理鋼板1及び他のニッケルめっき製品の生産効率が向上する。
 なお、本実施形態においては、ニッケルめっき層12を形成する際のめっき条件のうち、めっき浴の浴温Tは、60~80℃であればよいが、好ましくは65~80℃、より好ましくは70~80℃である。めっき浴の浴温Tを上記範囲とすることにより、得られるニッケルめっき層12は、結晶粒径が小さくなることで表面硬度が高くなり、これにより、表面処理鋼板1とプレス金型との動摩擦係数が低下して、その結果、表面処理鋼板1のプレス加工性が向上する。
 また、ニッケルめっき層12を形成する際のめっき条件のうち、電流密度Dは、1~10A/dmであればよいが、好ましくは1~8A/dm、より好ましくは3~8A/dmである。さらに、電流密度Dは、形成されるニッケルめっき層12の硬度をより向上させるという観点からは、3~5A/dmが特に好ましく、表面処理鋼板1の製造効率をより向上させるという観点からは、5~8A/dmが特に好ましい。電流密度Dが高すぎると、得られるニッケルめっき層12の硬度が低下し、これにより、表面処理鋼板1とプレス金型との動摩擦係数が増加して、その結果、表面処理鋼板1のプレス加工性が低下する傾向にある。一方、電流密度Dが低すぎると、ニッケルめっき層12の形成速度が低下し、表面処理鋼板1の製造効率が低下してしまう。
 ニッケルめっき層12を形成する際のめっき条件のうち、電流密度Dに対する、めっき浴の浴温Tの比(T/D)は、上記式(1)を満たす範囲であればよいが(すなわち、6.0以上であればよいが)、下限は好ましくは7.0以上、より好ましくは12.0以上、さらに好ましくは14.0以上であり、上限は好ましくは80.0以下、より好ましくは30以下である。上記比(T/D)が低すぎると、形成されるニッケルめっき層12の硬度が低下し、これにより、表面処理鋼板1とプレス金型との動摩擦係数が増加して、その結果、表面処理鋼板1のプレス加工性が低下する傾向にある。
 形成するニッケルめっき層12の厚みXは、1.0μm以上であり、かつ、上記式(2)を満たす範囲であればよいが、好ましくは1.2μm以上、より好ましくは1.5μm以上である。上限は特にないが、本発明においては3.0μm以下で十分な効果を発揮するものであり、特に2.0μm以下の薄いニッケルめっき層においても膜厚に対してプレス加工性が向上するという効果を有するものである。また、形成するニッケルめっき層12の厚みXは、下記式(3)を満たすものであればより好ましい。
  X≧-0.5×T/D+5.0  ・・・(3)
 形成するニッケルめっき層12の厚みXを上記範囲とすることにより、形成されるニッケルめっき層12の硬度が高くなり、これにより、表面処理鋼板1とプレス金型との動摩擦係数が低下して、その結果、表面処理鋼板1のプレス加工性が向上する。
 ニッケルめっき層12を形成する際のめっき浴のpHは、好ましくは2.0~5.3、より好ましくは3.3~5.0、さらに好ましくは3.8~4.9である。めっき浴のpHを上記範囲とすることにより、形成されるニッケルめっき層12の硬度が高くなり、これにより、表面処理鋼板1とプレス金型との動摩擦係数が低下して、その結果、表面処理鋼板1のプレス加工性が向上する。
 なお、表面処理鋼板1におけるアルカリ電池2の外面となる面のニッケルめっき層12の硬度は、荷重10gfで測定したビッカース硬度(HV)が、好ましくは240以上、より好ましくは280以上である。
 また、表面処理鋼板1におけるアルカリ電池2の外面となる面のニッケルめっき層12は、接触子6mm直径のクロムスチール球、100gf荷重、回転半径10mm、10回転の条件で測定した動摩擦係数が、好ましくは0.45以下、より好ましくは0.40以下である。
 ニッケルめっき層12の表面の算術平均粗さ(Ra)は、原子間力顕微鏡(AFM)で1.0μm×1.0μmの領域を測定した場合には、10nm以下であり、好ましくは7nm以下である。なお、1.0μm×1.0μmの領域を測定して得られる算術平均粗さ(Ra)は、ニッケルめっき層12の表面におけるミクロな表面粗さを示すものであり、ニッケルめっき層12を構成するニッケルの粒子の特性に依存する。1.0μm×1.0μmの領域における算術平均粗さ(Ra)を上記範囲とすることにより、形成されるニッケルめっき層12の硬度が高くなり、これにより、表面処理鋼板1とプレス金型との動摩擦係数が低下して、その結果、表面処理鋼板1のプレス加工性が向上する。
 また、ニッケルめっき層12の表面の算術平均粗さ(Ra)は、原子間力顕微鏡(AFM)で50μm×50μmの領域を測定した場合には、好ましくは120nm以下、より好ましくは110nm以下、さらに好ましくは100nm以下である。なお、50μm×50μmの領域を測定して得られる算術平均粗さ(Ra)は、ニッケルめっき層12の表面におけるマクロな表面粗さを示すものである。50μm×50μmの領域における算術平均粗さ(Ra)は原板である鋼板の粗度にも影響されるが、上記範囲とすることにより、形成されるニッケルめっき層12の硬度が高くなりやすく、これにより、表面処理鋼板1とプレス金型との動摩擦係数が低下して、その結果、表面処理鋼板1のプレス加工性が向上する。
 本実施形態のニッケルめっき層12は、ニッケルめっき層12の表面の結晶方位について、111面、200面、220面、及び311面の中での200面の存在割合が、好ましくは40%超、より好ましくは50%以上である。
 上述した200面の存在割合は、例えば、ニッケルめっき層12の表面を、X線回折分析することにより測定することができる。具体的には、X線回折装置(株式会社リガク製、SmartLab)を使用し、X線:Cu-45kV―200mA、測定範囲:40°≦2θ≦90°の条件にて測定する方法が挙げられる。このX線回折分析において、各結晶面に基づくピークは、111面が2θ=44.5°、200面が2θ=51.8°、220面が2θ=76.3°、311面が2θ=92.9°にそれぞれ現れるため、各結晶面に基づくピークの積分強度を求め各積分強度を公知の補正値(111面は1、200面は0.42、220面は0.21、311面は0.2)で補正した後、(200面の積分強度/111面、200面、220面及び311面の積分強度の合計)を計算することにより、ニッケルめっき層12の表面における200面の存在割合を求めることができる。
 なお、本発明者等は、上述しためっき条件にてニッケルめっき層12を形成した場合には、形成されるニッケルめっき層12の200面の存在割合を上記範囲となり、ニッケルめっき層12の表面硬度がより高くなり、これにより、得られる表面処理鋼板1とプレス金型との動摩擦係数がより低下するとの知見を得た。そのため、本発明者等は、このような知見に基づき、電池容器の外面側となる面に形成されるニッケルめっき層12については、耐食性等の特性よりも、表面硬度を高くしてプレス加工性を向上させることに着目し、ニッケルめっき層12の表面硬度を高くする方法の一例として、ニッケルめっき層12の表面の200面の存在割合を上記範囲とすることが好ましいことを見出したものである。
 ニッケルめっき層12における200面の存在割合を上記範囲とする方法としては、特に限定されないが、例えば、ニッケルめっき層12を形成する際のめっき浴の浴温Tおよび電流密度Dをそれぞれ上記範囲とし、かつ、ニッケルめっき層12を半光沢とする方法が挙げられる。たとえば、後述する実施例17(めっき浴の浴温Tを70℃、電流密度Dを5A/dmとして半光沢のニッケルめっき層12を形成した例)では、ニッケルめっき層12における200面の存在割合は65%であり、後述する実施例20(めっき浴の浴温Tを60℃、電流密度Dを5A/dmとして半光沢のニッケルめっき層12を形成した例)では、ニッケルめっき層12における200面の存在割合は72%であった。
 本実施形態においては、以上のようにして、鋼板11上にニッケルめっき層12が形成される。なお、ニッケルめっき層12は、鋼板11上に直接形成されたものであってもよいし、鋼板11上に予め下地層を形成しておき、この下地層上に、ニッケルめっき層12を形成するようにしてもよい。
 下地層としては、特に限定されないが、例えば、図4に示すような表面処理鋼板1bの鉄-ニッケル拡散層14が挙げられる。鉄-ニッケル拡散層14は、予め下地層用ニッケルめっき層を形成した鋼板11を熱処理することで形成することができる。すなわち、鋼板11上に上述したニッケルめっき層12を形成する前に、鋼板11上に、下地層用ニッケルめっき層を形成しておき、この下地層用ニッケルめっき層を形成した鋼板11を熱処理することで、下地層用ニッケルめっき層を熱拡散させ、これにより鉄-ニッケル拡散層14を形成することができる。このとき、下地層用ニッケルめっき層のニッケルめっき付着量は例えば1~9g/m、好ましくは1~5g/mであり、また、鉄-ニッケル拡散層14は、下地層用ニッケルめっきの鉄が表層まで拡散したものであってもよく、下地層用ニッケルめっきの鉄が表層まで拡散せずに、表層に下地層用ニッケルめっき層の一部が熱処理により軟化した状態で残ったものであってもよい。本実施形態においては、下地層として、このような鉄-ニッケル拡散層14を形成することにより、ニッケルめっき層12が、鉄-ニッケル拡散層14を介して鋼板11上に形成されることとなり、ニッケルめっき層12の鋼板11に対する密着性がより向上する。また、ニッケルめっき層12の下地として鉄-ニッケル拡散層14を形成することで、ニッケルめっき層12の厚みを薄くした場合でも、ニッケルめっき層12の硬度をより高いものとすることができる。
<ニッケル-コバルト合金めっき層13>
 ニッケル-コバルト合金めっき層13は、ニッケル-コバルト合金めっき浴を用いた電解めっきにより、アルカリ電池2の内面となる面のニッケルめっき層12に形成されるめっき層である。本実施形態では、アルカリ電池2の内面となる面にニッケル-コバルト合金めっき層13を形成することにより、得られる表面処理鋼板1の導電性がより向上し、これを加工して得られるアルカリ電池2の電池性能がより向上する。
 ニッケル-コバルト合金めっき層13を形成するためのニッケル-コバルト合金めっき浴としては、特に限定されないが、例えば、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、硫酸コバルト及びホウ酸を含有してなるワット浴をベースとしためっき浴を用いることができる。なお、めっき浴中における、コバルト/ニッケル比は、コバルト/ニッケルのモル比で、好ましくは0.10~0.29、より好ましくは0.10~0.24である。
 ニッケル-コバルト合金めっき層13を形成する際の条件としては、浴温40~80℃、pH2.0~5.0、電流密度1~40A/dmの条件とすることが好ましい。なお、ニッケル-コバルト合金めっき層13を形成するためのめっきを行う際には、鋼板11にエッジマスクを施し、アルカリ電池2の外面となる面のニッケルめっき層12上にニッケル-コバルト合金めっき層13が形成されないようにすることが好ましい。
 アルカリ電池2の内面となる面に形成されるニッケル-コバルト合金めっき層13の厚みは、好ましくは0.1~0.4μmであり、より好ましくは0.15~0.2μmである。アルカリ電池2の外面となる面にニッケル-コバルト合金めっき層13が形成される場合、該ニッケル-コバルト合金めっき層13は、本発明の効果を阻害しないようにするという観点より、好ましくは厚み0.03μm以下、より好ましくは厚み0.01μm以下であり、形成されないのが最も好ましい。
 本実施形態の表面処理鋼板1は、以上のようにして構成される。
 本実施形態の表面処理鋼板1は、深絞り加工法、絞りしごき加工法(DI加工法)、絞りストレッチ加工法(DTR加工法)、又は絞り加工後ストレッチ加工としごき加工を併用する加工法などにより、図1,2に示すアルカリ電池2の正極缶21や、その他の電池の電池容器などに成形加工されて用いられる。
 本実施形態の表面処理鋼板1は、上述したようにプレス加工性に優れたものであるため、電池容器に成形加工する際において、脱脂性に優れた低粘度のプレス油を使用可能であり、成形加工後のプレス油の脱脂を容易に行うことができる。すなわち、プレス油が高粘度であると、プレス金型の疵付き等を防止し易くなる傾向がある一方で、プレス加工後にプレス油の脱脂がし難くなってしまうが、本実施形態の表面処理鋼板1では、低粘度のプレス油を用いた場合でもプレス金型の疵付き等を防止できるため、プレス加工後のプレス油の脱脂洗浄が容易になる。
<表面処理鋼板1の製造方法>
 次いで、本実施形態の表面処理鋼板1の製造方法について、説明する。
 まず、鋼板11を構成するための鋼板を準備し、上述したように、鋼板11に対してニッケルめっきを施すことにより、鋼板11の少なくとも外面側にニッケルめっき層12を形成する。なお、内面にも同時にニッケルめっき層を形成してもよく、その場合、鋼板11におけるアルカリ電池2の外面となる面と、アルカリ電池2の内面となる面とに、別々の組成のめっき浴を用いて、組成や表面粗度などが異なるニッケルめっき層12をそれぞれ形成してもよいが、製造効率を向上させる観点より、鋼板11の両面に、同じめっき浴を用いて1工程(1パス)でニッケルめっき層12を形成してもよい。なお、ニッケルめっき層12を形成するためのめっき処理の条件は、上記式(1)および上記式(2)を満たす条件とする。
 本実施形態では、ニッケルめっき層12を形成した後には、鋼板11とニッケルめっき層12とが熱拡散しないようにすることが好ましい。すなわち、鋼板11を構成する鉄はニッケルより硬度が低いため、鋼板11の鉄がニッケルめっき層12に熱拡散すると、ニッケルめっき層12の硬度が低下し、得られる表面処理鋼板1のプレス加工性が低下するおそれがある。そのため、本実施形態では、ニッケルめっき層12を形成した後は、鋼板11やニッケルめっき層12の熱拡散処理を行わないようにすることにより、ニッケルめっき層12の硬度を高いものとすることができ、これにより、表面処理鋼板1のプレス加工性が向上する。
 次いで、本実施形態においては、アルカリ電池2の内面となる面のニッケルめっき層12に、ニッケル-コバルト合金めっき浴を用いて、電解めっきによりニッケル-コバルト合金めっき層13を形成することで、図3に示す表面処理鋼板1を得る。
 以上のようにして、本実施形態の表面処理鋼板1は製造される。
 本実施形態によれば、上述したように、電池容器の外面となる面に、上記式(1)および上記式(2)を満たす条件でめっき処理を行うことでニッケルめっき層12を形成することにより、ニッケルめっき層12の表面硬度が高くなり、これにより、ニッケルめっき層12とプレス金型との動摩擦係数が低下することとなる。その結果、表面処理鋼板1をプレス加工する際に発生する摩擦熱が抑制され、表面処理鋼板1のカブリや、プレス金型の焼き付き及び疵付きが有効に防止されるようになり、表面処理鋼板1のプレス加工性が向上するとともに、プレス金型の消耗を抑制することが可能となり、プレス金型の長寿命化を図ることができる。したがって、本実施形態の表面処理鋼板1は、プレス加工により成形される電池容器、たとえば、アルカリ電池、ニッケル水素電池などのアルカリ性の電解液を用いる電池や、リチウムイオン電池などの電池容器として好適に用いることができる。
 また、本実施形態によれば、ニッケルめっき層12の形成に用いるめっき浴に、ニッケルめっき層12の硬度を高くすることを目的とする添加剤(例えば、有機硫黄化合物などが用いられる)を使用しない場合においても、ニッケルめっき層の硬度を高くすることが可能である。これにより、得られる電池容器は、長期保存後の接触抵抗値の上昇を防止できる。そのため、本実施形態の表面処理鋼板1は、長期間にわたる保管や搭載が予定されている電池、特に、震災時などの非常時に用いるための備蓄用電池や、電気製品のリモコン、懐中電灯などに用いられる電池の電池容器として好適に用いることができる。
 以下に、実施例を挙げて、本発明についてより具体的に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
 なお、各特性の評価方法は、以下のとおりである。
<表面硬度>
 表面処理鋼板1について、微小硬度計(株式会社明石製作所製、MVK-G2)により、ダイヤモンド圧子を用いて、荷重:10gf、保持時間:10秒の条件でビッカース硬度(HV)を測定することにより、ニッケルめっき層12の表面硬度の測定を行った。
<動摩擦係数>
 表面処理鋼板1について、トライボメータ(CSEM社製、接触子:SUJ-2(クロムスチール鋼)、接触子の直径6mm)を用いて、負荷荷重:100gf、回転半径10mm、回転速度10rpmの条件で試験を行い、10回転後の記録チャートからニッケルめっき層12の動摩擦係数を読み取った。10回転後の接触面積から換算した垂直荷重は1N/mmの条件であった。
<光沢度>
 表面処理鋼板1について、光沢計(日本電色工業株式会社製、VG-2000)を用いて測定することにより、ニッケルめっき層12の光沢度の測定を行った。
《実施例1》
 基体として、低炭素アルミキルド鋼の冷間圧延板(厚さ0.25mm)を焼鈍して得られた鋼板11を準備した。
 そして、準備した鋼板11について、アルカリ電解脱脂、硫酸浸漬の酸洗を行った後、下記ベース浴組成と同じ組成の無光沢ニッケルめっき浴にて、浴温60℃、電流密度27A/dmの条件にて下地層用ニッケルめっき層を電解めっきにて形成した後、700℃、1分間の熱処理を行い鉄-ニッケル拡散層14を形成した。その後、さらに下記ベース組成浴に対して0.16ml/Lの脂肪族不飽和アルコール、0.38ml/Lの不飽和カルボン酸、0.3ml/Lのホルムアルデヒド、0.064ml/Lのメタノールを含む半光沢剤を、下記ベース組成浴に添加してなるめっき浴にて、下記条件で電解めっきを行い、鋼板11の鉄-ニッケル拡散層14上の表面に厚さ1.0μmのニッケルめっき層12を形成することで、鋼板11上にニッケルめっき層12が形成されてなる表面処理鋼板1を得た。
 ベース浴組成:硫酸ニッケル250g/L、塩化ニッケル45g/L、ホウ酸45g/L
 pH:4.3
 浴温:60℃
 電流密度:5A/dm
 そして、得られた表面処理鋼板1について、上述した方法にしたがって表面硬度および動摩擦係数の評価を行った。結果を表1に示す。
 さらに、実施例1で得られた表面処理鋼板1について、原子間力顕微鏡(ブルカー・エイエックスエス株式会社製、Dimension icon)を用いて、1.0μm×1.0μmの領域でニッケルめっき層12の表面の算術平均粗さ(Ra)を測定したところ、4.54nmであった。
《実施例2,3》
 ニッケルめっき層12を形成する際の電解めっきの浴温および電流密度を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして表面処理鋼板1を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
《比較例1~3》
 ニッケルめっき層12を形成する際の電解めっきの浴温および電流密度を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして表面処理鋼板1を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 なお、表1に記載の実施例1~3および比較例1~3について、上述した方法にしたがって表面処理鋼板1の光沢度の測定を行ったところ、光沢度はいずれも150~200であった。
《実施例4~7》
 ニッケルめっき層12を形成する際の電解めっきの浴温および電流密度を表2に示すように変更するとともに、形成されるニッケルめっき層12の厚みが1.5μmとなるように、電解めっきの通電時間を調整した以外は、実施例1と同様にして表面処理鋼板1を作製し、同様に評価を行った。結果を表2に示す。
 さらに、実施例4~7で得られた表面処理鋼板1について、上記の原子間力顕微鏡を用いて、1.0μm×1.0μmの領域でニッケルめっき層12の表面の算術平均粗さ(Ra)を測定したところ、それぞれ、5.65nm(実施例4)、6.90nm(実施例5)、10.00nm(実施例6)および7.79nm(実施例7)であった。
《比較例4~6》
 ニッケルめっき層12を形成する際の電解めっきの浴温および電流密度を表2に示すように変更するとともに、形成されるニッケルめっき層12の厚みが1.5μmとなるように、電解めっきの通電時間を調整した以外は、実施例1と同様にして表面処理鋼板1を作製し、同様に評価を行った。結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 なお、表2に記載の実施例4~7および比較例4~6について、上述した方法にしたがって表面処理鋼板1の光沢度の測定を行ったところ、光沢度はいずれも150~220であった。
《実施例8~11》
 ニッケルめっき層12を形成する際の電解めっきの浴温および電流密度を表3に示すように変更するとともに、形成されるニッケルめっき層12の厚みが2.0μmとなるように、電解めっきの通電時間を調整した以外は、実施例1と同様にして表面処理鋼板1を作製し、同様に評価を行った。結果を表3に示す。
 さらに、実施例8,9で得られた表面処理鋼板1について、上記の原子間力顕微鏡を用いて、50μm×50μmの領域でニッケルめっき層12の表面の算術平均粗さ(Ra)を測定したところ、それぞれ、93.20nm(実施例8)および80.40nm(実施例9)であった。50μm×50μmの領域を測定して得られた画像を、図5Aおよび図5Bに示す。また、実施例8~10で得られた表面処理鋼板1について、上記の原子間力顕微鏡を用いて、1.0μm×1.0μmの領域でニッケルめっき層12の表面の算術平均粗さ(Ra)を測定したところ、それぞれ、8.85nm(実施例8)、4.95nm(実施例9)および8.56nm(実施例10)であった。
 加えて、実施例8,9で得られた表面処理鋼板1のニッケルめっき層12の表面を、走査型電子顕微鏡(SEM)(日本電子株式会社製、JSM-7100F)を用いて測定した。測定して得られた画像を、図6Aおよび図6Bに示す。図6Aおよび図6Bにおいては、灰色部分がニッケルめっき層12を構成するニッケルの粒子を示し、黒い部分がニッケルの粒子間の隙間を示す。
《比較例7~10》
 ニッケルめっき層12を形成する際の電解めっきの浴温および電流密度を表3に示すように変更するとともに、形成されるニッケルめっき層12の厚みが2.0μmとなるように、電解めっきの通電時間を調整した以外は、実施例1と同様にして表面処理鋼板1を作製し、同様に評価を行った。結果を表3に示す。
 さらに、比較例9,10で得られた表面処理鋼板1について、上記の原子間力顕微鏡を用いて、50μm×50μmの領域でニッケルめっき層12の表面の算術平均粗さ(Ra)を測定したところ、それぞれ、115.00nm(比較例9)および124.00nm(比較例10)であった。50μm×50μmの領域を測定して得られた画像を、図5Cおよび図5Dに示す。また、比較例9,10で得られた表面処理鋼板1について、上記の原子間力顕微鏡を用いて、1.0μm×1.0μmの領域でニッケルめっき層12の表面の算術平均粗さ(Ra)を測定したところ、それぞれ、11.70nm(比較例9)および11.00nm(比較例10)であった。
 加えて、比較例9,10で得られた表面処理鋼板1のニッケルめっき層12の表面を、上記の走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定した。測定して得られた画像を、図6Cおよび図6Dに示す。図6Cおよび図6Dにおいては、灰色部分がニッケルめっき層12を構成するニッケルの粒子を示し、黒い部分がニッケルの粒子間の隙間を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 なお、表3に記載の実施例8~11および比較例7~10について、上述した方法にしたがって表面処理鋼板1の光沢度の測定を行ったところ、光沢度はいずれも170~240であった。
《実施例12~15》
 ニッケルめっき層12を形成する際の電解めっきの浴温および電流密度を表4に示すように変更するとともに、形成されるニッケルめっき層12の厚みが2.5μmとなるように、電解めっきの通電時間を調整した以外は、実施例1と同様にして表面処理鋼板1を作製し、同様に評価を行った。結果を表4に示す。
《比較例11~14》
 ニッケルめっき層12を形成する際の電解めっきの浴温および電流密度を表4に示すように変更するとともに、形成されるニッケルめっき層12の厚みが2.5μmとなるように、電解めっきの通電時間を調整した以外は、実施例1と同様にして表面処理鋼板1を作製し、同様に評価を行った。結果を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 なお、表4に記載の実施例12~15および比較例11~14について、上述した方法にしたがって表面処理鋼板1の光沢度の測定を行ったところ、光沢度はいずれも180~260であった。
《実施例16~19》
 ニッケルめっき層12を形成する際の電解めっきの浴温および電流密度を表5に示すように変更するとともに、形成されるニッケルめっき層12の厚みが3.0μmとなるように、電解めっきの通電時間を調整した以外は、実施例1と同様にして表面処理鋼板1を作製し、同様に評価を行った。結果を表5に示す。
 さらに、実施例17,18で得られた表面処理鋼板1について、上記の原子間力顕微鏡を用いて、1.0μm×1.0μmの領域でニッケルめっき層12の表面の算術平均粗さ(Ra)を測定したところ、それぞれ、2.16nm(実施例17)および6.83nm(実施例18)であった。
《比較例15~17》
 ニッケルめっき層12を形成する際の電解めっきの浴温および電流密度を表5に示すように変更するとともに、形成されるニッケルめっき層12の厚みが3.0μmとなるように、電解めっきの通電時間を調整した以外は、実施例1と同様にして表面処理鋼板1を作製し、同様に評価を行った。結果を表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 なお、表5に記載の実施例16~19および比較例15~17について、上述した方法にしたがって表面処理鋼板1の光沢度の測定を行ったところ、光沢度はいずれも200~280であった。
《比較例18~25》
 ニッケルめっき層12を形成する際の電解めっきの浴温および電流密度を表6に示すように変更するとともに、形成されるニッケルめっき層12の厚みが0.5μmとなるように、電解めっきの通電時間を調整した以外は、実施例1と同様にして表面処理鋼板1を作製し、同様に評価を行った。結果を表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 なお、表6に記載の比較例18~25について、上述した方法にしたがって表面処理鋼板1の光沢度の測定を行ったところ、光沢度はいずれも130~180であった。
 表1~5に示すように、電池容器の外面となる面に、上記式(1)および上記式(2)を満たす条件でめっき処理を行うことでニッケルめっき層12を形成した実施例1~19の表面処理鋼板1は、ニッケルめっき層12の厚みが同じである比較例1~17の表面処理鋼板1と比較して、表面硬度が高く、動摩擦係数は同等以下であった。すなわち、ニッケルめっき層12の厚みが1.0μmである表1の実施例1~3と比較例1~3とを比較した場合に、実施例1~3は、比較例1~3より表面硬度が高く、動摩擦係数が低かった。同様に、ニッケルめっき層12の厚みが1.5μmである表2の実施例4~7および比較例4~6、厚みが2.0μmである表3の実施例8~11および比較例7~10、厚みが2.5μmである表4の実施例12~15および比較例11~14、厚みが3.0μmである実施例16~19および比較例15~17についても、それぞれ、実施例は、比較例より、表面硬度が高く、動摩擦係数が低かった。
 なお、実施例1~19の表面処理鋼板1のニッケルめっき層12は、いずれも光沢度が150以上、かつ300以下であったため、半光沢であることが確認された。
 また、図6A~図6Dに示すように、実施例8,9の表面処理鋼板1のニッケルめっき層12は、比較例9,10と比較して、ニッケルの粒子間の隙間(画像中の黒い部分)が、ニッケルの粒子(画像中の灰色部分)によって埋められており、すなわち、ニッケルの粒子間の隙間の溝が平滑化されており、これにより、ニッケルめっき層12の表面硬度が高くなっていると考えられる。
 一方、表1~5に示すように、ニッケルめっき層12を形成する際に、上記式(1)および上記式(2)のうち少なくとも一方の条件を満たさなかった比較例1~17の表面処理鋼板1は、ニッケルめっき層12の厚みが同じである実施例1~19と比較して、表面硬度が低く、動摩擦係数が高かった。
 また、表6に示すように、ニッケルめっき層12の厚みを1.0μm未満とした比較例18~25の表面処理鋼板1は、いずれも表面硬度が比較的低く、動摩擦係数が比較的高かった。
 《実施例20》
 基体として、低炭素アルミキルド鋼の冷間圧延板(厚さ0.25mm)を焼鈍して得られた鋼板11を準備した。
 そして、準備した鋼板11について、アルカリ電解脱脂、硫酸浸漬の酸洗を行った後、下記ベース組成浴に対して0.16ml/Lの脂肪族不飽和アルコール、0.38ml/Lの不飽和カルボン酸、0.3ml/Lのホルムアルデヒド、0.064ml/Lのメタノールを含む半光沢剤を、下記ベース組成浴に添加してなるめっき浴にて、下記条件で電解めっきを行い、鋼板11の表面に厚さ2.0μmのニッケルめっき層12を形成することで、鋼板11上にニッケルめっき層12が形成されてなる表面処理鋼板1を得た。
 ベース浴組成:硫酸ニッケル250g/L、塩化ニッケル45g/L、ホウ酸45g/L
 pH:4.3
 浴温:60℃
 電流密度:5A/dm
 そして、得られた表面処理鋼板1について、上述した方法にしたがって表面硬度の評価を行った。結果を表7に示す。
 さらに、実施例20で得られた表面処理鋼板1について、上述した方法にしたがって動摩擦係数の評価を行ったところ、0.11であった。
《実施例21~25》
 ニッケルめっき層12を形成する際の電解めっきの浴温および電流密度を表7に示すように変更した以外は、実施例20と同様にして表面処理鋼板1を作製し、同様に評価を行った。結果を表7に示す。
《比較例26~28》
 ニッケルめっき層12を形成する際の電解めっきの浴温および電流密度を表7に示すように変更した以外は、実施例20と同様にして表面処理鋼板1を作製し、同様に評価を行った。結果を表7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 表7に示すように、電池容器の外面となる面に、上記式(1)および上記式(2)を満たす条件でめっき処理を行うことでニッケルめっき層12を形成した実施例20~25の表面処理鋼板1は、ニッケルめっき層12の厚みが同じである比較例26~28の表面処理鋼板1と比較して、表面硬度が高いという結果であり、これにより、動摩擦係数が低いものであると考えられる。実際に、実施例20の表面処理鋼板1は、動摩擦係数が0.11と低い値であった。
 なお、実施例20~25の表面処理鋼板1のニッケルめっき層12は、いずれも光沢度が150以上、かつ300以下であったため、半光沢であることが確認された。
 一方、表7に示すように、ニッケルめっき層12を形成する際に、上記式(1)および上記式(2)のうち少なくとも一方の条件を満たさなかった比較例26~28の表面処理鋼板1は、ニッケルめっき層12の厚みが同じである実施例20~25と比較して、表面硬度が低いという結果であり、これにより、動摩擦係数が高いものであると考えられる。
1a、1b…表面処理鋼板
 11…鋼板
 12…ニッケルめっき層
 13…ニッケル-コバルト合金めっき層
 14…鉄-ニッケル拡散層
2…アルカリ電池
 21…正極缶
  211…正極端子
 22…負極端子
 23…正極合剤
 24…負極合剤
 25…セパレータ
 26…集電体
 27…ガスケット
 28…絶縁リング
 29…外装

Claims (10)

  1.  鋼板における少なくとも電池容器の外面側となる面に、電解めっきにより、半光沢のニッケルめっき層を形成する電池容器用表面処理鋼板の製造方法において、
     下記式(1)および下記式(2)を満たす条件でめっき処理を行うことで、前記ニッケルめっき層を形成する電池容器用表面処理鋼板の製造方法。
      T/D≧6.0  ・・・(1)
      X≧-0.5×T/D+4.5  ・・・(2)
     (上記式(1)および上記式(2)中、Tは前記めっき処理に用いるめっき浴の浴温(℃)(だたし、60≦T≦80)、Dは前記めっき処理を行う際の電流密度(A/dm)(だたし、1≦D≦10)、Xは形成する前記ニッケルめっき層の厚み(μm)(ただし、1.0≦X))
  2.  前記ニッケルめっき層を形成した後には、前記ニッケルめっき層の熱拡散処理を行わない請求項1に記載の電池容器用表面処理鋼板の製造方法。
  3.  前記ニッケルめっき層を形成する前に、前記鋼板上に鉄-ニッケル拡散層を形成し、
     前記ニッケルめっき層を、前記鉄-ニッケル拡散層を介して、前記鋼板における少なくとも電池容器の外面側となる面に形成する請求項1または2に記載の電池容器用表面処理鋼板の製造方法。
  4.  鋼板における少なくとも電池容器の外面側となる面の最表面に、半光沢のニッケルめっき層を有する電池容器用表面処理鋼板であって、
     原子間力顕微鏡(AFM)により1.0μm×1.0μmの領域で測定した場合における前記ニッケルめっき層の表面の算術平均粗さ(Ra)が、10nm以下である電池容器用表面処理鋼板。
  5.  前記ニッケルめっき層の厚みが1.0~3.0μmである請求項4に記載の電池容器用表面処理鋼板。
  6.  接触子6mm直径のクロムスチール球、100gf荷重、回転半径10mm、10回転の条件で測定した場合における前記ニッケルめっき層の表面の動摩擦係数が0.45以下である請求項4または5に記載の電池容器用表面処理鋼板。
  7.  前記ニッケルめっき層は、結晶面方位の111面、200面、220面および311面の中での200面の存在割合が40%超である請求項4~6の何れか一項に記載の電池容器用表面処理鋼板。
  8.  前記鋼板と前記ニッケルめっき層との間に鉄-ニッケル拡散層をさらに有する請求項4~7の何れか一項に記載の電池容器用表面処理鋼板。
  9.  請求項4~8の何れか一項に記載の電池容器用表面処理鋼板を備える電池容器。
  10.  請求項9に記載の電池容器を備える電池。
PCT/JP2017/033003 2016-09-13 2017-09-13 電池容器用表面処理鋼板の製造方法 Ceased WO2018052009A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201780055880.4A CN109689942A (zh) 2016-09-13 2017-09-13 电池容器用表面处理钢板的制造方法
KR1020197007831A KR102479919B1 (ko) 2016-09-13 2017-09-13 전지 용기용 표면 처리 강판의 제조 방법
DE112017004606.8T DE112017004606T5 (de) 2016-09-13 2017-09-13 Verfahren zur Herstellung eines oberflächenbehandelten Stahlbleches für Batteriegehäuse
JP2018539741A JP7187313B2 (ja) 2016-09-13 2017-09-13 電池容器用表面処理鋼板の製造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-178887 2016-09-13
JP2016178887 2016-09-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018052009A1 true WO2018052009A1 (ja) 2018-03-22

Family

ID=61619503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/033003 Ceased WO2018052009A1 (ja) 2016-09-13 2017-09-13 電池容器用表面処理鋼板の製造方法

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP7187313B2 (ja)
KR (1) KR102479919B1 (ja)
CN (1) CN109689942A (ja)
DE (1) DE112017004606T5 (ja)
WO (1) WO2018052009A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210032397A (ko) * 2018-07-19 2021-03-24 도요 고한 가부시키가이샤 조화 니켈 도금판
CN113166966A (zh) * 2018-12-27 2021-07-23 日本制铁株式会社 加工后耐腐蚀性优异的镀镍钢板及镀镍钢板的制造方法
CN113881991A (zh) * 2021-11-19 2022-01-04 山东省路桥集团有限公司 钢结构桥梁涂装前处理方法
US20220235482A1 (en) * 2019-04-27 2022-07-28 Toyo Kohan Co., Ltd. Surface-treated steel sheet and production method therefor
WO2025206407A1 (ja) * 2024-03-29 2025-10-02 東洋鋼鈑株式会社 Niめっき表面処理鋼板、電池容器、およびNiめっき表面処理鋼板の製造方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019135382A1 (de) 2019-12-20 2021-06-24 Audi Ag Verfahren zum Herstellen einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs sowie entsprechende Herstellungseinrichtung
CN114221068B (zh) * 2021-12-14 2024-03-19 四川长虹新能源科技股份有限公司 碱性电池壳及其表面处理方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1161484A (ja) * 1997-06-10 1999-03-05 Nippon Steel Corp 耐食性と表面外観に優れたニッケルメッキ鋼板およびその製造方法
WO2000065672A1 (fr) * 1999-04-23 2000-11-02 Toyo Kohan Co., Ltd. Boitier de batterie et tole d'acier traitee en surface pour boitier de batterie
JP2004218043A (ja) * 2003-01-17 2004-08-05 Nippon Steel Corp 電池缶用Niメッキ鋼板
WO2011083559A1 (ja) * 2010-01-08 2011-07-14 東洋鋼鈑株式会社 表面処理金属板及びその表面処理金属板を用いた成形品の製造方法
WO2011083562A1 (ja) * 2010-01-08 2011-07-14 東洋鋼鈑株式会社 プレス性に優れた電池缶用Niめっき鋼板

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4130989B2 (ja) 1998-08-10 2008-08-13 東芝電池株式会社 アルカリ乾電池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1161484A (ja) * 1997-06-10 1999-03-05 Nippon Steel Corp 耐食性と表面外観に優れたニッケルメッキ鋼板およびその製造方法
WO2000065672A1 (fr) * 1999-04-23 2000-11-02 Toyo Kohan Co., Ltd. Boitier de batterie et tole d'acier traitee en surface pour boitier de batterie
JP2004218043A (ja) * 2003-01-17 2004-08-05 Nippon Steel Corp 電池缶用Niメッキ鋼板
WO2011083559A1 (ja) * 2010-01-08 2011-07-14 東洋鋼鈑株式会社 表面処理金属板及びその表面処理金属板を用いた成形品の製造方法
WO2011083562A1 (ja) * 2010-01-08 2011-07-14 東洋鋼鈑株式会社 プレス性に優れた電池缶用Niめっき鋼板

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210032397A (ko) * 2018-07-19 2021-03-24 도요 고한 가부시키가이샤 조화 니켈 도금판
KR102684520B1 (ko) 2018-07-19 2024-07-11 도요 고한 가부시키가이샤 조화 니켈 도금판
KR20240113609A (ko) * 2018-07-19 2024-07-22 도요 고한 가부시키가이샤 조화 니켈 도금판
KR102746732B1 (ko) 2018-07-19 2024-12-24 도요 고한 가부시키가이샤 조화 니켈 도금판
CN113166966A (zh) * 2018-12-27 2021-07-23 日本制铁株式会社 加工后耐腐蚀性优异的镀镍钢板及镀镍钢板的制造方法
EP3904565A4 (en) * 2018-12-27 2022-09-07 Nippon Steel Corporation NI-PLATED STEEL SHEET WITH EXCELLENT CORROSION RESISTANCE POST-TREATMENT AND ITS PRODUCTION PROCESS
US20220235482A1 (en) * 2019-04-27 2022-07-28 Toyo Kohan Co., Ltd. Surface-treated steel sheet and production method therefor
US12448697B2 (en) * 2019-04-27 2025-10-21 Toyo Kohan Co., Ltd. Surface-treated steel sheet and production method therefor
CN113881991A (zh) * 2021-11-19 2022-01-04 山东省路桥集团有限公司 钢结构桥梁涂装前处理方法
CN113881991B (zh) * 2021-11-19 2023-08-11 山东省路桥集团有限公司 钢结构桥梁涂装前处理方法
WO2025206407A1 (ja) * 2024-03-29 2025-10-02 東洋鋼鈑株式会社 Niめっき表面処理鋼板、電池容器、およびNiめっき表面処理鋼板の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP7187313B2 (ja) 2022-12-12
DE112017004606T5 (de) 2019-08-29
CN109689942A (zh) 2019-04-26
KR20190049738A (ko) 2019-05-09
KR102479919B1 (ko) 2022-12-20
JPWO2018052009A1 (ja) 2019-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12199294B2 (en) Surface-treated steel sheet for cell container
KR102479919B1 (ko) 전지 용기용 표면 처리 강판의 제조 방법
JP5570078B2 (ja) Niめっき鋼板及びそのNiめっき鋼板を用いた電池缶の製造方法
KR20120130076A (ko) 프레스성이 우수한 전지 캔용 Ni 도금 강판
WO2016148084A1 (ja) 電池容器用表面処理鋼板の製造方法、及び電池容器用表面処理鋼板
JP3678347B2 (ja) 電池ケース及び電池ケース用表面処理鋼板
JPH08260191A (ja) 電池ケース

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: 17850910

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018539741

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20197007831

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17850910

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1