專利名稱：表面處理金屬板及使用該表面處理金屬板的成形品的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有抑制了 200面的結(jié)晶取向(crystal orientation)的鎳層的表面處理金屬板及使用該表面處理金屬板的成形品的制造方法。
背景技術(shù)：
以往，電鍍鎳被廣泛地用來進(jìn)行裝飾或防蝕，尤其是被用于電池罐或管(pipe)
坐寸ο例如，電池罐是借由拉拔加工(drawing)而成形，且通常是將水溶性乳液用于壓 制潤滑材料并經(jīng)過多個(gè)步驟而成為電池罐。這時(shí)，作為電池罐外面?zhèn)鹊拿姹仨氁锌沙惺軌褐瞥尚蔚钠つ?。而且，在電池罐的壓制成形時(shí)，因由鍍鎳的鎳粉引起的模具磨耗而產(chǎn)生模具壽命縮短的問題，對(duì)生產(chǎn)性有較大的影響，從而要求一種在作為電池罐外面?zhèn)鹊拿婢邆洳粫?huì)產(chǎn)生鎳粉的硬質(zhì)鍍鎳皮膜的表面處理金屬板。因此，如專利文獻(xiàn)I所示，提出了鍍鎳后在其上層形成錫-鎳擴(kuò)散層而使表面硬度提升的表面處理金屬板。另外，在將鋼鐵或鋅合金基底以具有電性上比它們高的電位的鍍鎳來防蝕的情況下，如果鍍鎳層中存在孔，那么基底的腐蝕會(huì)受到促進(jìn)，因此，鍍鎳中到達(dá)底層基底的孔(針孔)必須盡量少。雖然也取決于底層基底的狀態(tài)，但是只要未使附著量增大至不經(jīng)濟(jì)的范圍以消除鍍鎳的針孔，便難以避免因鍍層針孔而引起的耐蝕性降低。由此，要求以防蝕為目標(biāo)的鍍鎳鋼板中孔盡量少。因此，如專利文獻(xiàn)2所示，提出了如下方法鍍鎳后在含有如亞硝酸鈉或乙酸鉀之類的氧化劑的堿性溶液中實(shí)施浸潰處理或陽極電解處理，以在鍍層的針孔部形成四氧化三鐵層。專利文獻(xiàn)I :日本專利特開平7-300695號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本專利特開平5-33189號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
[發(fā)明所要解決的問題]本發(fā)明的目的在于提供一種使耐蝕性提升的表面處理金屬板及使用該表面處理金屬板的成形品的制造方法。[解決問題的技術(shù)手段](I)技術(shù)方案I所記載的表面處理金屬板是在基板上形成著鎳層，且其特征在于具有鎳層，所述鎳層就其結(jié)晶面方位而言111面、200面、220面及311面中的200面的存在比率為40%以下。只要不妨礙所述鎳層中的200面的存在比率成為40%以下，那么也可以在所述鎳層中添加微量的其它元素。而且，只要不妨礙所述鎳層中的200面的存在比率成為40%以下,那么也可以對(duì)表面處理金屬板施加熱處理或平整軋制(temper rolling)等。
(2)技術(shù)方案2所記載的表面處理金屬板的特征在于在所述⑴中，所述鎳層是無光澤鎳層。(3)技術(shù)方案3所記載的表面處理金屬板的特征在于在所述⑴中，在所述鎳層的下層具有金屬層。(4)技術(shù)方案4所記載的表面處理金屬板的特征在于在所述⑴中，在所述鎳層的上層具有金屬層。即便所述上層的金屬層的耐蝕性較差，所述表面處理金屬板也由于在該金屬層的下層具有所述鎳層，而獲得耐蝕性的提升。(5)技術(shù)方案5所記載的表面處理金屬板的特征在于在所述(I)至(4)的任一項(xiàng)中，所述基板是鋼板。(6)技術(shù)方案6所記載的表面處理金屬板的特征在于在所述(5)中，所述表面處 理金屬板是電池罐形成用鋼板。(7)技術(shù)方案7所記載的表面處理金屬板的特征在于在所述(5)中，所述表面處理金屬板是管形成用鋼板。(8)技術(shù)方案8所記載的成形品的制造方法是使用基板上形成著鎳層的表面處理金屬板的成形品的制造方法，且其特征在于利用模具對(duì)具有鎳層的表面處理金屬板進(jìn)行加工，所述鎳層就其結(jié)晶面方位而言111面、200面、220面及311面中的200面的存在比率為40%以下。(9)技術(shù)方案9所記載的成形品的制造方法的特征在于在所述(8)中，所述成形品是電池te。(10)技術(shù)方案10所記載的成形品的制造方法的特征在于在所述(8)中，所述成
形品是管。[發(fā)明的效果]技術(shù)方案I所記載的表面處理金屬板的鎳層的針孔較少，耐蝕性優(yōu)異。而且，鎳層為硬質(zhì)，表面硬度優(yōu)異。由此，抑制壓制成形時(shí)的鎳粉的產(chǎn)生，而抑制模具磨耗。而且，因?yàn)榧夹g(shù)方案8所記載的利用模具進(jìn)行加工的成形品的制造方法是使用所述表面處理金屬板的成形品的制造方法，所以鎳層為硬質(zhì)，表面硬度優(yōu)異，從而可以抑制壓制成形時(shí)的鎳粉的產(chǎn)生，而抑制模具磨耗。


圖I是表不具有鎳層的表面處理金屬板的構(gòu)成的剖面圖。圖2是示意性地表示表面處理金屬板的鎳層的組織的說明圖，(a)是具有200面的取向率經(jīng)無規(guī)則化的組織的表面處理金屬板，(b)是200面的取向率較高的柱狀組織的組織。圖3是表示對(duì)于200面的取向率經(jīng)改變的鍍鎳鋼板測(cè)定維氏硬度的結(jié)果的圖表。圖4是表示對(duì)200面的取向率經(jīng)改變的鍍鎳鋼板實(shí)施鹽水噴霧試驗(yàn)的結(jié)果的圖表。
具體實(shí)施例方式圖I是表示具有鎳層的表面處理金屬板的構(gòu)成的剖面圖。以下，利用實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的表面處理金屬板詳細(xì)地進(jìn)行說明。< 基板 >作為表面處理金屬板的基板，可列舉鋼板，其中，通常使用低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼(aluminium killed steel)熱車匕板卷。另外，也可以使用由碳為O. 003重量％以下的極低碳鋼、或進(jìn)一步向所述極低碳鋼中添加鈮、鈦而由無時(shí)效連續(xù)鑄鋼制造的板卷(coil)。<預(yù)處理>作為表面處理的預(yù)處理，通常在以苛性鈉為主劑的堿性液中借由電解或浸潰進(jìn)行脫脂，而除去冷軋鋼板表面的銹皮(氧化膜)。除去后，在冷軋步驟中軋制至產(chǎn)品厚度。< 退火 > 在電解清洗軋制時(shí)附著的軋制油后進(jìn)行退火。退火可以是連續(xù)退火或箱式退火(box annealing)的任一種,并無特別限制。在退火后進(jìn)行形狀修正。<表面處理>其次，在基板上實(shí)施表面處理。作為表面處理，只要可以將200面的取向率控制在40%以下，那么任何形式都可以，優(yōu)選使用鍍鎳。作為鍍鎳的種類，在使用光澤鍍敷來實(shí)施的情況下，即便不控制電流密度，200面的存在比率也容易成為40%以下。在使用無光澤鍍敷來實(shí)施的情況下，必須將電流密度控制得較低，詳細(xì)內(nèi)容在下文敘述。但是，在以光澤鍍敷實(shí)施的情況下，由于添加例如硫化合物等，所以存在對(duì)于鹽水噴霧試驗(yàn)等的耐蝕性降低的擔(dān)憂，因此優(yōu)選無光澤鍍敷。作為鍍鎳浴，主要使用稱為瓦特浴(Watts bath)的硫酸鎳浴，此外，可以使用氨基磺酸、硼氟化物浴、氯化物浴等。使用這些浴進(jìn)行鍍敷時(shí)的鍍鎳的厚度優(yōu)選O. 5μπι 5. O μ m的范圍。作為獲得該鍍敷厚度的電解條件，例如在使用代表性的瓦特浴實(shí)施鍍鎳的情況下，可以在浴組成為硫酸鎳200g/l 350g/l、氯化鎳20g/l 50g/l、硼酸20g/l 50g/l且PH值為3. 6 4. 6、浴溫為40 70°C的浴中，在電流密度為lA/dm2 40A/dm2的電解條件下獲得。而且，作為穩(wěn)定劑而添加的硼酸也可以是檸檬酸，使用檸檬酸可以獲得更硬質(zhì)的鎳皮膜。在所述無光澤鍍鎳時(shí)，借由控制電流密度來改變200面的取向率。也就是，借由降低電流密度來抑制基于200面的波峰的取向率，相反地，借由提高電流密度來使基于200面的波峰優(yōu)先取向?？紤]到在電流密度較低的情況下，在從絡(luò)合物(在瓦特浴的情況下為硼酸鎳絡(luò)合物)到成為核心的鎳的電沉積中抑制了面取向。由此，認(rèn)為在電流密度較低的情況下，鎳無規(guī)則地析出，在電流密度較高的情況下，向200面的一方向進(jìn)行電沉積。200面的取向率是利用根據(jù)X射線衍射分析的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算的方法算出。使用Rigaku制造的自動(dòng)X射線衍射裝置(RINT2500/PC)，在X射線Cu-40kV-200mA、發(fā)散狹縫2deg、散射狹縫ldeg、受光狹縫0. 3mm的條件下進(jìn)行測(cè)定。將測(cè)定范圍設(shè)為40° 2 Θ 90°?！慈∠蚵实臏y(cè)定〉在利用X射線衍射進(jìn)行分析的情況下，鎳主要在111面、200面、220面、311面的4面具有取向性，且在2 Θ為44. 5°、51.8。、76.3。、92· 9。時(shí)分別確認(rèn)到波峰。就各自的相對(duì)強(qiáng)度比而言，在將111面設(shè)為100的情況下，200面為42. 0，220面為21. 0，311面為20. 0，將各面的最大波峰強(qiáng)度(CPS)減去基線的強(qiáng)度，之后以各自的相對(duì)強(qiáng)度比進(jìn)行修正。由修正值算出200面在4面整體中所占的比率(200面的最大波峰強(qiáng)度/(111面+200面+220面+311面)的最大波峰強(qiáng)度的合計(jì))，由此求出200面的取向率。200面的取向率較高的情況可以根據(jù)X射線的方向指數(shù)而表現(xiàn)為柱狀組織。與此相對(duì)，認(rèn)為在200面的取向率較低，即，向111面、220面、311面的取向率較高的情況下，鎳結(jié)晶粒在鍍敷皮膜內(nèi)無規(guī)則。圖2中表示示意圖，認(rèn)為與200面的取向率較高的柱狀組織(圖2(b))相比，經(jīng)無規(guī)則化的組織(圖2(a))可以抑制針孔，也就是說，底層的鐵基底的露出得到抑制，由此認(rèn)為耐蝕性提升。而且，借由進(jìn)行無規(guī)則化，與表面層垂直的方向、即與200面水平的方向上存在的接口變少，因此認(rèn)為表面硬度也提升。
本發(fā)明的效果是借由抑制了 200面的存在比率的層均勻地覆蓋基板而顯現(xiàn)出的。而且，所述鎳層越厚，耐蝕性越進(jìn)一步提升，因此如果只從耐蝕性的觀點(diǎn)來看，那么所述鎳層優(yōu)選為厚。然而，為了以低電流密度獲得較厚的鍍敷厚度，必須延長通電時(shí)間，如果想以低電流密度獲得較厚的無光澤鍍鎳層，那么存在生產(chǎn)性變差的情況。尤其是在卷對(duì)卷式(Rollto Roll)的連續(xù)生產(chǎn)的情況下，因?yàn)榫€速度明顯降低，所以生產(chǎn)性變差。因此，在假定安裝材料并考慮生產(chǎn)性的情況下，可以借由在抑制了 200面的存在比率的鎳層上或下設(shè)置金屬層來應(yīng)對(duì)。也就是，只要抑制了 200面的存在比率的鎳層均勻地覆蓋在基板上，那么技術(shù)方案I所記載的發(fā)明的效果即耐蝕性便得以顯現(xiàn)，因此，其它金屬層可以設(shè)置在所述鎳層的上層或下層。例如在Roll to Roll的采用無光澤鍍鎳的連續(xù)生產(chǎn)中，借由并用200面的存在比率成為40以下的程度的低電流密度下所形成的鍍鎳層、與比所述低電流密度高的用來設(shè)置一定鍍敷厚度的高電流密度下所形成的鍍鎳層，也可以應(yīng)對(duì)連續(xù)生產(chǎn)。而且，這時(shí)不論是在下層設(shè)置所述低電流密度鎳層并在上層設(shè)置所述高電流密度鎳層，還是在上層設(shè)置所述低電流密度鎳層并在下層設(shè)置所述高電流密度鎳層，只要不妨礙所述低電流密度鎳層均勻地覆蓋基板，那么哪種情況都可以。〈評(píng)價(jià)方法I>制作鎳層的200面的取向率經(jīng)改變且鎳膜厚為3. Oym的鍍鎳鋼板，利用維氏(Vickers)硬度(JIS(Japanese Industrial Standards,日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))Z 2244)實(shí)施表面硬度的調(diào)查。在維氏硬度測(cè)定中使用明石制作所股份有限公司制造的微小硬度計(jì)(型式MVK-G2)。根據(jù)多個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知借由降低鎳層的200面的取向率，使取向率為40%以下，可以使鍍敷皮膜硬質(zhì)化?？芍栌墒谷∠蚵蕛?yōu)選為30%以下的范圍，可以表現(xiàn)出較高的表面硬度。在鎳層的200面的取向率未滿5%的情況下，利用鍍敷的穩(wěn)定制作非常困難，外觀凈化性也變差。因此，鎳層的200面的取向率優(yōu)選設(shè)為5%以上。而且，如果200面的取向率超過40%，那么鎳層的表面硬度降低。因此，從表面硬度的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選的范圍是40%以下，更優(yōu)選的是30%以下，進(jìn)而優(yōu)選的是5 40%，進(jìn)而更優(yōu)選的是5 30%。
<評(píng)價(jià)方法2>制作鎳層的200面的取向率經(jīng)改變且鎳膜厚為3. O μ m的鍍鎳鋼板，利用鹽水噴霧試驗(yàn)(JIS Z 2371)調(diào)查耐蝕性。耐蝕性是借由經(jīng)過鹽水噴霧且歷時(shí)4小時(shí)后的紅銹的個(gè)數(shù)(鍍敷皮膜的針孔的數(shù)量)來確認(rèn)。根據(jù)多個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知借由降低鎳層的200面的取向率，使取向率為40%以下，可以使鍍層的針孔減少。可知借由使取向率優(yōu)選為30%以下的范圍，而對(duì)于鹽水噴霧試驗(yàn)表現(xiàn)優(yōu)異。在鎳層的200面的取向率未滿5%的情況下，利用鍍敷的穩(wěn)定制作非常困難，外觀凈化性也變差。因此，取向率優(yōu)選設(shè)為5%以上。

而且，如果取向率超過40%，那么鍍層針孔增加，耐蝕性變差。而且，特性較多偏差，難以獲得穩(wěn)定的特性。因此，從耐蝕性的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選的范圍是取向率為40%以下，更優(yōu)選的是30%以下，進(jìn)而優(yōu)選的是5 40%，進(jìn)而更優(yōu)選的是5 30%。<電池罐的形成>作為成形品的一例，可列舉使用根據(jù)本發(fā)明的制造方法制造的鍍鎳鋼板而制造的電池罐。電池罐的成形方法為利用拉拔加工的成形，通常是將水溶性乳液用于壓制潤滑材料，在第I步驟中使杯(CUP)成形，之后，經(jīng)過合計(jì)3 6個(gè)步驟的拉拔加工以成為電池罐的直徑的方式進(jìn)行加工，再經(jīng)過4個(gè)步驟而制成電池罐。作為壓制加工條件，以罐壁的厚度隨著從電池罐的底(正極端子部)向安裝負(fù)極頂蓋的電池罐的開口部前進(jìn)而變厚的方式形成電池罐。也就是，以各步驟中的罐壁的厚度從罐的底向開口部變厚的方式使罐成形。作為用于所述壓制加工的模具材料，優(yōu)選使用超硬合金，不過并不特別限制該材料。<管的形成>使用實(shí)施了該鍍敷的鋼板，利用矯直機(jī)(Leveler)進(jìn)行形狀修正，且利用切條機(jī)切割成規(guī)定的外尺寸直徑后，利用成形機(jī)制成管狀，利用高頻感應(yīng)焊接來焊接端面彼此，由此使管成形。實(shí)施例以下，利用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)地進(jìn)行說明。<實(shí)施例1>將板厚為O. 25mm且冷軋、退火完畢的低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼板作為基板。作為基板的鋼板的成分如下所述。C 0. 045% (質(zhì)量％，以下相同),Mn 0. 23%,Si 0. 02%,P 0. 012%,S 0. 009%,Al :0. 063%、N :0. 0036%、剩余部分:Fe及不可避免的雜質(zhì)。對(duì)該鋼板進(jìn)行堿性電解脫脂、硫酸浸潰的酸洗后，利用瓦特浴在浴溫為60°C、電流密度為10A/dm2下進(jìn)行無光澤鍍鎳。鍍鎳厚度設(shè)為3. O μ m。<實(shí)施例2 11、比較例I 11>
改變?cè)丶半娏髅芏?，其它條件與實(shí)施例I相同而獲得鍍鎳鋼板。實(shí)施例9 11及比較例10、11是在鍍鎳后以700°C、I分鐘在非氧化性環(huán)境下實(shí)施熱處理。將對(duì)于200面的取向率經(jīng)改變的各鍍鎳鋼板測(cè)定維氏硬度的結(jié)果、及實(shí)施鹽水噴 霧試驗(yàn)(4小時(shí))的結(jié)果不于表I。而且，圖3及圖4中表不以圖表表述的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種表面處理金屬板，其是在基板上形成著鎳層，其特征在于具有鎳層，所述鎳層就其結(jié)晶面方位而言111面、200面、220面及311面中的200面的存在比率為40%以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面處理金屬板，其特征在于所述鎳層是無光澤鎳層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面處理金屬板，其特征在于在所述鎳層的下層具有金屬層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面處理金屬板，其特征在于在所述鎳層的上層具有金屬層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一權(quán)利要求所述的表面處理金屬板，其特征在于所述基板是鋼板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的表面處理金屬板，其特征在于所述表面處理金屬板是電池 罐形成用鋼板。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的表面處理金屬板，其特征在于所述表面處理金屬板是管形成用鋼板。
8.一種成形品的制造方法，其是使用基板上形成著鎳層的表面處理金屬板的成形品的制造方法，其特征在于 利用模具對(duì)具有鎳層的表面處理金屬板進(jìn)行加工，所述鎳層就其結(jié)晶面方位而言111面、200面、220面及311面中的200面的存在比率為40%以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成形品的制造方法，其特征在于所述成形品是電池罐。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成形品的制造方法，其特征在于所述成形品是管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具備使耐蝕性提升的鎳層的表面處理金屬板及成形品的制造方法。該表面處理金屬板是在基板上形成著鎳層，且具有鎳層，所述鎳層就其結(jié)晶面方位而言111面、200面、220面及311面中的200面的存在比率為40％以下。該成形品的制造方法是用以制造使用基板上形成著鎳層的表面處理金屬板的成形品，且利用模具對(duì)具有鎳層的表面處理金屬板進(jìn)行加工，所述鎳層就其結(jié)晶面方位而言111面、200面、220面及311面中的200面的存在比率為40％以下。
文檔編號(hào)C25D5/12GK102782193SQ20108006352
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者友森龍夫, 吉岡興 申請(qǐng)人:東洋鋼鈑株式會(huì)社