脉冲激光焊用铝合金材及电池外壳制造技术

技术编号:5468915 阅读:236 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
目的在于提供一种在对于A1000系铝材进行脉冲激光焊时,异常部的发生得到防止,能够形成均一良好的焊接部的脉冲激光焊接用铝合金材和电池外壳。脉冲激光焊接用铝合金材,由A1000系铝材构成,液相的粘度为0.0016Pa.s以下。或者,脉冲激光焊接用铝合金材,作为以气孔的截面积与个数的积表示的气孔总截面积(μm2)除以观察区间的长度(mm)的数值而定义的脉冲激光焊接后的焊接部的气孔发生率为1.5(μm2/mm)以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及以脉冲激光焊进行封焊所适用的脉冲激光焊用铝合金材及使用该铝 合金材通过脉冲激光焊制造的电池外壳。
技术介绍
作为汽车用燃料电池,历来主要使用镍氢电池,但近年来,移动电话和个人电脑等 所使用的锂离子电池,由于轻量以及工作电压高等理由,使得对其的采用受到研究。锂离子电池,在其构成上要想使包含壳体和盖的电池外壳具有作为电极的作用, 在电池外壳用材料上就要使用导电性高的铝材。另外,因为铝材可以进行深拉伸,所以能够 通过成型加工制造电池外壳用的方形或圆形的容器。单体使用移动电话等的电池时,为了防止膨胀,电池外壳的壳体和盖使用的是有 强度的AA3000系铝合金。这种电池外壳是沿着盖的边缘,通过激光焊接接合由铝合金材构 成的壳体和盖。在专利文献1和2中公开有一种电池外壳的制造方法,由A3003铝合金构成的外 壳主体和盖,使其接合界面介有比铝合金材熔点低的钎料,通过铝材的固相扩散接合将接 合界面加以接合。在专利文献3中公开有一种电池外壳,其是在铝或铝合金制的电池外壳的外表面 形成合金树脂涂料的被膜,或形成陶瓷涂层构成的被膜,或者形成经铝氧化被膜处理而成 的被膜,由此使外壳的耐腐蚀性提高。在专利文献4中,公开有一种制造锂离子二次电池的方法,其是在由JIS-A3003铝 合金构成的有底角筒形的外装罐的开口部,通过激光焊接合由JIS-A3003铝合金构成的盖 体。还有,在专利文献4中,作为电池外壳的材质还记载了一种JIS-A1050铝材。专利文献1 特开平10-180438号公报专利文献2 特开2000-11964号公报专利文献3 特开2000-106152号公报专利文献4 特开2000-123822号公报如上述,现有的锂离子电池被用于移动电话和个人电脑,为了防止外壳的膨胀,作 为电池外壳用材料,使用高强度的AA3000系铝合金。但是,汽车用燃料电池因为是使多个 燃料电池之间介有树脂隔板而层叠配置,所以,即使不是高强度的原材也不会发生膨胀等 问题。因此,在汽车用燃料电池用的锂电池中,低强度但高导电率的A1000系铝材(纯铝 材)的使用得到研究。图5是表示脉冲激光焊接后的焊接部20的模式化的立体图,图6和图7是图5的 X-X线的剖面图,图6显示良好的焊接部20,图7显示具有异常部22的焊接部20。对接一 对被焊接材10而形成I型坡口,通过对该坡口(对接部)进行脉冲激光焊,形成由连续的 圆弧构成的焊接部(焊道)20。A1000系铝材热传导性也良好,因此在该封焊所使用的脉冲激光焊中,可使用能量密度高的脉冲激光焊。该脉冲激光焊接法是一边沿着焊接线使激光照射部移动,一边依次 照射脉冲状的激光,从而一边依次形成熔池一边进行焊接的方法。由此,如图4所示,在被 焊接材10的对接部形成由连续的圆弧形成的焊接部(焊道)20。但是,该A1000系铝材的脉冲激光焊存在的问题点是,原材中的杂质等的材料成 分和原材的表面状态会影响焊接的熔宽和熔深,熔融部容易突发性地变化。因此如图7所 示,在焊接线上突发性地形成大的熔池后,其固化而局部性地形成异常部22,容易发生焊接 部20的不连续性。该异常部22成为突出的熔深直达被焊接材10的背面,有给导电性和工 作电压等的性能造成不利影响的可能性。
技术实现思路
本专利技术鉴于这样的问题而做,其目的在于,提供一种在对于A1000系铝材进行脉 冲激光焊时,异常部的发生得到防止,能够形成均一良好的焊接部的脉冲激光焊接用铝合 金材和电池外壳。本申请第一专利技术的脉冲激光焊接用铝合金材,由A1000系铝材构成,液相的粘度 为 0. 0016Pa · S 以下。在该脉冲激光焊接用铝合金材中,所述粘度优选为0. 0012Pa · s以下。另外,本申请第二专利技术的脉冲激光焊用铝合金材,由A1000系铝材构成,作为以气 孔(porosity)的截面积与个数的积表示的气孔总截面积(μ m2)除以观察区间的长度(mm) 的数值而定义的脉冲激光焊接后的焊接部的气孔发生率为1.5(ym2/mm)以下。这时,优选所述气孔发生率为1. 1 ( μ m2/mm)以下。在这些脉冲焊接用铝合金材中,优选具有如下组成Si :0. 35质量%以下、Fe 0. 6 质量%以下、Cu 0. 1质量%以下、Mn 0. 05质量%以下、Mg 0. 05质量%以下、Zn 0. 1质 量%以下、Ti 0. 1质量%以下、B :6ppm以下,余量为Al和不可避免的杂质。此外,本专利技术的电池外壳,是将上述的脉冲激光焊用铝合金材用于外壳主体和盖, 通过脉冲激光焊来焊接密封该外壳主体和盖。该电池外壳例如被用于锂离子电池。根据本专利技术,在A1000系铝材中,通过规定液相的粘度或脉冲激光焊接后的焊接 部的气孔发生率,能够防止因脉冲激光焊进行焊接时的局部性的异常部的形成。附图说明图1是表示A1000系铝材(组成表1中的实施例1)的粘度测定的结果的图。图2是表示A1000系铝材(组成表1中的比较例4)的粘度测定的结果的图。图3是表示由振动法进行粘度测定的装置的图。图4是表示气孔发生率的测定方法的图。图5是表示由脉冲激光形成的焊接部的立体图。图6是沿图5的X-X线的剖面图,为良好的焊接部。图7是沿图5的X-X线的剖面图,为异常部。符号说明10被焊接材(铝材)20焊接部(焊道)422异常部(非正常的熔深)24 气孔30振动发生器32振动片34激光位移计具体实施例方式以下,对于本专利技术进行详细地说明。以下说明中的铝合金的合金标号遵照日本工 业规格(JIS)。A1000系铝材,特别是A1035 A1080的铝材具有如下组成=Si 0. 35质量% 以下、Fe :0. 6质量%以下、Cu 0. 1质量%以下、Mn 0. 05质量%以下、Mg 0. 05质量%以下 (含0% )、Ζη :0· 1质量%以下(含0% )、Ti :0· 1质量%以下(含0% )、B :6ppm以下(含 0% ),余量为Al和不可避免的杂质。该A1000系铝材有高导电率,焊接性也优异。还有, 在本专利技术中,称为铝合金材时,不仅包括合金化,也包括冶金上的不完全地合金化。另外,从 脉冲激光的焊接性,即抑制不规则焊道的观点出发,优选极力不含有Mg、Zn、Ti和B。关于 Si、Fe、Cu、Mn,这些元素的含量在通常的1000系合金的范围内即可。(第一专利技术液相的粘度)本专利技术者等为了开发这样一种原材,其作为锂离子电池外壳用的原材既发挥出优 异的A1000系铝材的优点,又能够消除通过脉冲激光焊对其进行焊接时的缺点,而进行了 各种实验研究。其结果发现,原材在熔融时(660 750°C)的粘性,对作为脉冲激光的不规 则焊道的异常部22的发生会产生重大的影响。在焊接时,被焊接材的激光照射部及其邻域会超过熔点的温度而成为熔融状态, 在该熔池内存在由氢、保护气体或金属蒸气等形成的气泡。若激光照射结束则温度降低,向 凝固过程过渡,而特别是到达熔点的700°C附近的温度域的被焊接材的粘性若是比某个值 高,则前述的气泡难以排出,容易直接作为气孔缺陷残留。若参照图5至图7,在脉冲焊接 时,大体上已经凝固完毕的焊道20上,焊道20重新重叠而照射下面的激光。凝固完毕的焊 道20由于激光的照射而再度熔融时,残留的气孔受到激光照射,从而再度成为气泡本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种脉冲激光焊接用铝合金材,其特征在于,由A1000系铝材构成,液相的粘度为0.0016Pa.s以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:松本刚小林一德笹部诚二
申请(专利权)人:株式会社神户制钢所
类型:发明
国别省市:JP[日本]

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