KR20180123520A - 알루미늄 합금박 - Google Patents

Abstract

박 두께를 얇게 한 경우에도, 높은 연신과 강도를 양립시키는 것이 가능한 알루미늄 합금박을 제공한다. 알루미늄 합금박은 화학 성분이 질량%로, Fe: 1.0% 이상 2.0% 이하, Cu: 0.1% 이상 0.5% 이하, Mn: 0.05% 이하를 함유하고, 잔부가 Al 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 알루미늄 합금박은 박 두께가 20㎛ 이하이고, El≥100×t/UTS를 충족시킨다. 단, t는 박 두께(㎛)이고, UTS는 인장 강도(MPa)이고, El은 연신(%)이다.

Description

알루미늄 합금박

본 발명은 알루미늄 합금박에 관한 것이다.

종래, 2차 전지, 전기 2중층 커패시터, 리튬 이온 커패시터 등의 축전 디바이스에서의 전극의 집전체 등으로서 알루미늄 합금박이 사용되고 있다. 예를 들면, 리튬 이온 2차 전지에서는 통상 집전체로서의 알루미늄 합금박의 표면에, 전극 활물질을 포함하는 합재 슬러리를 도포하고, 건조시켜, 프레스기로 압축 가공을 실시함으로써 양극이 제조된다. 제조된 양극은 일반적으로, 세퍼레이터, 음극과 적층된 상태, 또는 적층 상태 그대로 권회된 상태로 되어 케이스에 수용된다.

최근, 전지 용량의 향상 등을 목적으로, 집전체에 사용되는 알루미늄 합금박의 박육화(薄肉化)가 요구되고 있다. 박육화된 알루미늄 합금박에서는, 전극 제조 공정에서의 항장력의 저하에 의한 알루미늄 합금박의 파단이 일어나지 않도록, 알루미늄 합금박의 고강도화가 요구된다.

선행하는 특허문헌 1에는, Mn: 0.10 내지 1.50질량%, Fe: 0.20 내지 1.50질량%를 함유하고, Mn과 Fe의 합계가 1.30 내지 2.10질량%이고 잔부(殘部)가 Al 및 불가피 불순물로 이루어진 주괴(鑄塊)에 균질화 처리를 실시한 후, 열간 압연, 냉간 압연, 중간 소둔, 냉간 압연을 실시하고, 중간 소둔 후의 압하율을 95% 이상으로 한 두께 5 내지 25㎛의 알루미늄 합금박 소재를, 70 내지 200℃에서 10분 이상 열처리하여 수득되는, 알루미늄 합금박이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, Fe: 1.4 내지 1.7질량%, Cu: 0.1 내지 0.5질량%를 함유하고, Si: 0.4질량% 이하로 억제하고, 잔부가 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 서브그레인의 사이즈가 두께 방향에서 0.8㎛ 이하, 압연 방향에서 45㎛ 이하인, 알루미늄 합금박이 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 특개2014-40659호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 특개2014-47367호

그러나, 종래 기술은 이하의 점에서 문제가 있다. 즉, 알루미늄 합금박은 일반적으로, 강도의 상승이나 박(箔) 두께의 감소에 따라 연신이 저하된다. 그러므로, 박육화된 알루미늄 합금박은 통상 연신의 저하가 현저하다. 연신이 낮은 알루미늄 합금박은 강도가 높아도 파탄되기 쉽다. 그러므로, 연신이 낮은 알루미늄 합금박을, 예를 들면, 리튬 이온 2차 전지에서의 양극의 집전체 등에 사용한 경우에는, 충방전에 따른 활물질의 팽창 수축에 의한 변형에 알루미늄 합금박이 추종할 수 없고, 알루미늄 합금박의 파단이 생기기 쉽다. 또한, 연신이 낮은 알루미늄 합금박은 전극 제조 공정에서도 파단이 생기기 쉽다.

또한, 특허문헌 2에서는, 중간 소둔시의 결정립 수와 고용 상태를 제어하고, 서브그레인의 사이즈를 미세화함으로써, 알루미늄 합금박의 연신 향상을 도모하고 있다. 그러나, 이 알루미늄 합금박은 박 두께 12㎛에서의 인장 강도 280MPa 전후에서의 연신이 3.4% 이하이고, 충분히 높은 연신을 갖고 있다고는 할 수 없다.

본 발명은 상기 배경을 감안하여 이루어진 것으로, 박 두께를 얇게 한 경우에도, 높은 연신과 강도를 양립시키는 것이 가능한 알루미늄 합금박을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일 형태는 화학 성분이 질량%로, Fe: 1.0% 이상 2.0% 이하, Cu: 0.1% 이상 0.5% 이하, Mn: 0.05% 이하를 함유하고, 잔부가 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지고,

박 두께가 20㎛ 이하이고,

이하의 수학식 1을 충족시키는 알루미늄 합금박에 있다.

수학식 1

El≥100×t/UTS

단, 상기 수학식 1에서, t는 박 두께(㎛)이고, UTS는 인장 강도(MPa)이고, El은 연신(%)이다.

상기 알루미늄 합금박은 상기 특정의 화학 성분, 박 두께를 갖고 있고, 상기 특정의 수학식 1을 충족시키고 있다. 그러므로, 상기 알루미늄 합금박은 박 두께를 얇게 한 경우에도, 높은 연신과 강도를 양립시킬 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 합금박은 비저항을 낮게 유지할 수도 있다. 따라서, 상기 알루미늄 합금박을, 예를 들면, 축전 디바이스에서의 전극의 집전체로서 사용한 경우에는, 박 두께가 얇아도, 전극 제조 공정이나 전지의 충방전이 반복되었을 때 등에서도, 알루미늄 합금박의 파단이 일어나기 어렵다. 또한, 상기 알루미늄 합금박은 비저항이 낮기 때문, 에너지 효율이 좋은 축전 디바이스의 실현에 유리하다.

상기 알루미늄 합금박에서의 화학 성분(단위는 질량%, 이하의 화학 성분의 설명에서는 단지 「%」로 약기)의 의의 및 한정 이유는 이하와 같다.

Fe: 1.0% 이상 2.0% 이하

Fe는, 알루미늄 합금박의 강도를 향상시키는 동시에, 알루미늄 합금박의 회복을 촉진시키는 Al-Fe계 화합물의 형성을 위해 필요한 원소이다. 이들의 기능은 Fe의 고용량과 석출 상태의 쌍방을 제어하고, 알루미늄 합금박 제조시의 가공 변형의 도입량을 제어함으로써 얻을 수 있다.

알루미늄 합금박 중에 고용하고 있는 Fe는 전위의 이동을 억제하고, 알루미늄 합금박의 강도가 지나치게 저하되는 것을 방지한다. 한편, Al-Fe계 화합물로서 석출된 화합물은, Al 소지(매트릭스)와 정합성을 갖지 않는 화합물로서 전체에 다수 분산함으로써, 냉간 압연시에 가공 조직의 회복 촉진에 기여한다. 냉간 압연시에는 가공 변형이 도입되지만, 동시에 가공 조직의 회복도 조금이지만 진행된다. 상세한 기구는 불명료하지만, Al-Fe계 화합물의 존재에 의해 회복이 촉진됨으로써 끊임없이 가공 변형을 도입할 수 있는 여지가 생기고, 그 결과, 박 두께를 얇게 한 경우에도 높은 연신이 유지되는 것이라고 생각된다.

Fe 함유량이 1.0% 미만이 되면, Al 소지(매트릭스)와 정합성을 갖지 않는 Al-Fe계 화합물의 분포 밀도가 작아지고, 알루미늄 합금박의 회복 촉진 효과가 불충분해져서 높은 연신을 얻을 수 없게 된다. 한편, Fe 함유량이 2.0%를 초과하면, 주조시에 수백 ㎛를 초과하는 조대한 Al-Fe계 화합물이 형성되고, 박 압연시에 핀 홀(천공) 생성의 원인이 되고, 건전한 박재(箔材)의 제조가 곤란해진다. 상기의 관점에서, Fe 함유량은, 바람직하게는 1.1% 이상, 보다 바람직하게는 1.2% 이상으로 할 수 있다. 또한, Fe 함유량은, 바람직하게는 1.9% 이하, 보다 바람직하게는 1.8% 이하, 더욱 바람직하게는 1.7% 이하로 할 수 있다.

Cu: 0.1% 이상 0.5% 이하

Cu는 알루미늄 합금박의 강도 향상에 기여하는 원소이다. Cu 첨가에 의한 비저항의 증가의 영향은 원래 낮다. Cu는 Al-Fe계 화합물에도 일부 고용하는 성질이 있고, 상술한 바와 같이 Fe 함유량이 비교적 많은 계에서는, 함유량에 대한 비저항의 증가는 더욱 억제된다. Cu 함유량은 첨가에 의한 강도 향상 효과를 얻는 관점에서, 0.1% 이상으로 한다. 또한, Cu 함유량이 0.1% 미만이 되면, 충분한 강도 향상 효과를 얻을 수 없게 된다. 한편, Cu 함유량이 0.5%를 초과하면, 강도가 지나치게 높아져 압연이 곤란해진다. 상기의 관점에서 Cu 함유량은, 바람직하게는 0.12% 이상, 보다 바람직하게는 0.14% 이상으로 할 수 있다. 또한, Cu 함유량은 박 제조시의 압연 안정성의 관점에서, 바람직하게는 0.45% 이하, 보다 바람직하게는 0.4% 이하, 더욱 바람직하게는 0.35% 이하, 더욱더 바람직하게는 0.3% 이하로 할 수 있다.

Mn: 0.05% 이하

Mn은 알루미늄 합금박의 강도 향상에 기여하는 원소이지만, 한편 비저항을 크게 증가시킨다. 그러므로, 전극의 집전체로서 사용한 경우에, 에너지 효율이 저하되기 때문에 바람직하지 못하다. 따라서, Mn 함유량을 0.05% 이하로 한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 0.03% 이하, 보다 바람직하게는 0.01% 이하이면 좋다. 또한, 통상 사용되는 Al 지금(地金)에는 불순물로서 Mn이 포함되어 있는 경우가 많다. 그러므로, Mn 함유량을 0.001% 미만으로 규제하기 위해서는, 고순도 지금를 사용하게 된다. 따라서, Mn 함유량은 경제성 등의 관점에서, 바람직하게는 0.001% 이상으로 할 수 있다.

상기 화학 성분은 질량%로, Si: 0.01% 이상 0.6% 이하를 추가로 함유할 수 있다. 이 경우의 의의 및 한정 이유는 이하와 같다.

Si: 0.01 이상 0.6% 이하

Si는 알루미늄 합금박의 강도 향상에 기여하는 원소이다. Si 함유량은 첨가에 의한 강도 향상 효과를 얻는 관점에서, 0.01% 이상으로 할 수 있다. 또한, 통상 사용되는 Al 지금에는 불순물로서 Si가 포함되어 있는 경우가 많다. 그러므로, 0.01% 미만의 Si는 불가피적 불순물로서 포함되어 있어도 좋다. 단, Si 함유량을 0.01% 미만으로 규제하기 위해서는 고순도의 지금를 사용하게 된다. 따라서, 경제성의 관점에서, Si 함유량은, 바람직하게는 0.01% 이상, 보다 바람직하게는 0.02% 이상, 더욱 바람직하게는 0.03% 이상으로 할 수 있다. 한편, Si는 함유량이 많아지면, 조대한 Si 단상 입자를 형성한다. 특히, Si 함유량이 0.6%를 초과하면, 조대한 Si 단상 입자가 형성되기 쉬워지고, 20㎛ 이하의 박 두께에서는 핀 홀이나 박 찢어짐의 문제가 생기기 쉬워진다. 그러므로, Si 함유량은, 바람직하게는 0.6% 이하, 보다 바람직하게는 0.5% 이하, 더욱 바람직하게는 0.4% 이하로 할 수 있다.

상기 화학 성분은 Cr, Ni, Zn, Mg, B, V, Zr 등의 원소가 불가피적 불순물로서 포함되어 있어도 좋다. 또한, 이들 원소는 알루미늄 합금박의 연신을 열화시킬 우려가 있다. 그러므로, 이들 원소는 각각 0.02% 이하, 이들 원소의 총량은 0.07% 이하로 규제하는 것이 바람직하다.

상기 알루미늄 합금박은 박 두께가 20㎛ 이하이다. 박 두께가 20㎛를 초과하면, 최근 요구되고 있는 박의 박육화(박 두께 게이지 다운)에 대응할 수 없다. 상기 알루미늄 합금박은 박 두께가 20㎛ 이하이므로, 예를 들면, 박의 박육화의 요구가 큰 축전 디바이스 전극의 집전체 용도에 특히 적합하다.

상기 알루미늄 합금박은, 예를 들면, 집전체로서 사용했을 때에, 전지 용량을 늘릴 목적으로 전지 전체의 체적에서 차지하는 활물질의 비율을 보다 높게 하는 등의 관점에서, 박 두께는, 바람직하게는 18㎛ 이하, 보다 바람직하게는 15㎛ 이하로 할 수 있다. 또한, 박 두께의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 집전체로서의 사용에 적합하다는 등의 관점에서, 박 두께는 8㎛ 이상으로 할 수 있다.

상기 알루미늄 합금박은 이하의 수학식 1을 충족시키고 있다.

수학식 1

El≥100×t/UTS

단, 상기 수학식 1에서, t는 박 두께(㎛)이고, UTS는 인장 강도(MPa)이고, El은 연신(%)이다. 또한, 박 두께(t)는 최종 냉간 압연 후의 두께이다. 또한, 수학식 1의 우변에서의 100의 단위는 MPa/㎛이다.

박 두께가 20㎛ 이하인 경우에, 알루미늄 합금박의 연신(El)이 100×t/UTS의 값을 하회하면, 높은 연신과 강도를 양립시킬 수 없고, 알루미늄 합금박이 파탄하기 쉬워진다. 수학식 1을 충족시키지 않는 알루미늄 합금박을, 예를 들면, 리튬 이온 2차 전지에서의 양극의 집전체 등에 사용한 경우에는, 충방전에 따른 활물질의 팽창 수축에 의한 변형에 알루미늄 합금박이 추종할 수 없고, 알루미늄 합금박의 파단이 생기기 쉬워진다. 이에 대하여, 수학식 1을 충족시키는 상기 알루미늄 합금박은 냉간 압연시의 회복이 촉진된 결과, 박 두께를 20㎛ 이하로 얇게 하여도, 높은 연신과 강도를 양립시킬 수 있다. 또한, 인장 강도 및 연신은 JIS Z2241에 준거하여 측정되는 값이다.

상기 알루미늄 합금박은 또한 이하의 수학식 2를 충족시키고 있으면 좋다.

수학식 2

ρ≤0.002×UTS+0.006

단, 상기 수학식 2에서, ρ은 비저항(μΩ·cm)이고, UTS는 인장 강도(MPa)이다. 또한, ρ은 최종 냉간 압연 후의 비저항이다. 또한, 수학식 2의 우변에서의 0.002의 단위는 μΩ·cm/MPa이고, 0.006의 단위는 μΩ·cm이다.

비저항은 주로 상기 알루미늄 합금박에 포함되는 원소의 고용량과 상관이 있는 물성값이고, 강도를 향상시키기 위해서 고용량을 증가시키면 증가한다. 상기 알루미늄 합금박은 강도를 향상시키기 위한 원소로서, 주로 Cu를 사용함으로써 비저항을 낮게 유지하고 있다. 그러므로, 상기 알루미늄 합금박은 도전성이 우수하다. 그 때문에, 상기 알루미늄 합금박을 축전 디바이스의 집전체에 사용한 경우에는, 고전류로 충방전했을 때에, 에너지 효율이 저하되는 등의 문제가 일어나기 어렵다. 또한, 비저항은 JIS H0505에 준거하고, 더블 브리지법에 의해 측정되는 값이다. 비저항의 측정은 분위기 온도의 영향을 제거하기 위해, 액체 질소 중에서 수행한다.

상기 알루미늄 합금박은 인장 강도가 250MPa 이상인 것이 바람직하다. 인장 강도가 250MPa 미만이 되면 강도가 부족하고, 전극 제조 공정에서 파단될 경우가 있다. 인장 강도는, 보다 바람직하게는 265MPa 이상, 더욱 바람직하게는 280MPa 이상이면 좋다.

상기 알루미늄 합금박은, 예를 들면, 리튬 이온 2차 전지 등의 2차 전지, 전기 2중층 커패시터, 리튬 이온 커패시터 등의 축전 디바이스에서의 집전체로서 적합하게 사용할 수 있다. 더 구체적으로는, 예를 들면, 상기 알루미늄 합금박을 리튬 이온 2차 전지의 집전체로서 사용할 경우, 집전체로서의 알루미늄 합금박의 표면에는 주로 전극 활물질을 포함한 합재가 부착된다. 구체적으로는, 알루미늄 합금박의 표면에, 전극 활물질을 포함하는 합재 슬러리가 도포되고, 건조 후, 합재층의 압밀화 및 집전체와의 밀착성의 향상을 목적으로 프레스 처리된다. 상기 알루미늄 합금박은 박 두께가 얇아도, 이들 전극 제조 공정이나 전지에 사용했을 때에 파단이 일어나기 어렵고, 또한 비저항이 낮기 때문에, 에너지 효율이 좋은 축전 디바이스를 실현하는데 유용하다.

상기 알루미늄 합금박은, 예를 들면, 다음과 같이 하여 제조할 수 있다. 즉, 상기 알루미늄 합금박은 상기 특정의 화학 성분으로 이루어진 알루미늄 합금 주괴를, 균질화 처리를 실시 또는 실시하지 않고 열간 압연한 후, 박 압연을 포함한 냉간 압연을 수행함으로써 수득할 수 있다. 균질화 처리는 구체적으로는, 400℃ 이상 620℃ 이하에서 1 내지 20시간 정도 가열함으로써 실시할 수 있다.

상기 알루미늄 합금박의 제조 방법에 있어서, 열간 압연은 350℃ 이하의 온도에서 실시할 수 있다. 또한, 열간 압연시의 온도는 온도 측정이 용이한 열간 압연의 개시시와 종료시에서의 온도를 350℃ 이하로 한다. 열간 압연을 350℃ 이하의 온도에서 실시함으로써 재결정이 일어나는 것을 방지하고, 열간 압연시의 가공 변형을 축적시킬 수 있다. 냉간 압연시의 회복을 촉진시키는 요소로서는, Al-Fe계 화합물의 존재 이외에, 가공 변형의 축적 정도도 관여하고 있다. 가공 변형이 축적될수록 전위가 움직이기 쉬워져 회복이 촉진된다. 열간 압연시의 온도의 하한값은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 변형 저항 증대에 의한 압연기로의 부하 증가를 억제하는 등의 관점에서, 150℃로 할 수 있다.

또한, 열간 압연의 개시 온도에 도달하고 나서의 유지 시간은 특별히 한정되는 것은 아니지만, Al-Fe-Si계 화합물의 석출을 억제하기 쉬워지는 등의 관점에서, 12시간 이내로 할 수 있다. 또한, 열간 압연은 1회로 수행하여도 좋고, 조(粗)압연 후에 마무리 압연을 수행하는 등, 복수회로 나누어 수행하여도 좋다.

상기 알루미늄 합금박의 제조 방법에서는 열간 압연 후, 냉간 압연함으로써 알루미늄 합금박을 수득한다. 이때, 냉간 압연의 도중에는 소둔을 수행하지 않는다. 도중 소둔을 수행함으로써 가공 변형이 해방되고, 냉간 압연시에 회복이 일어나기 어려워져, 최종 박 두께에서의 알루미늄 합금박의 연신 저하로 이어지기 때문이다. 또한, 냉간 압연 종료 후에 최종 소둔을 실시하면, 가공 변형이 해방되어, 알루미늄 합금박의 강도가 저하된다. 그러므로, 냉간 압연 종료 후에, 최종 소둔은 실시하지 않는 것이 바람직하다.

냉간 압연 후의 박 두께는 상술한 바와 같이, 20㎛ 이하로 한다. 박 두께는, 바람직하게는 18㎛ 이하, 보다 바람직하게는 15㎛ 이하로 할 수 있다. 또한, 박 두께의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 집전체로서의 사용에 적합하다는 등의 관점에서, 박 두께는 8㎛ 이상으로 할 수 있다. 또한, 냉간 압연은 1회 또는 복수회 이상 수행할 수 있다. 냉간 압연에서의 최종 압연율은 회복을 촉진시키는 관점에서, 바람직하게는 98% 이상, 보다 바람직하게는 99% 이상이면 좋다. 또한, 상기 최종 압연율은 100×(냉간 압연 전의 열간 압연판의 판 두께-최종의 냉간 압연 후의 알루미늄 합금박의 박 두께)/(냉간 압연 전의 열간 압연판의 판 두께)로부터 산출되는 값이다.

또한, 상기한 각 구성은 상기한 각 작용 효과 등을 얻기 위해 필요에 따라 임의로 조합시킬 수 있다.

[실시예]

실시예의 알루미늄 합금박에 대하여 이하에 설명한다.

(실시예 1)

표 1에 나타낸 화학 성분의 알루미늄 합금을 반연속 주조법으로 조괴(造塊)하고, 면삭(面削)함으로써 두께 480mm의 알루미늄 합금 주괴를 준비하였다. 또한, 표 1에 나타낸 화학 성분의 알루미늄 합금 중, 합금 A 내지 M이 실시예에 적합한 화학 성분의 알루미늄 합금이고, 합금 N 내지 S가 비교예로서의 화학 성분의 알루미늄 합금이다.

상기 준비한 알루미늄 합금 주괴를, 균질화 처리를 실시하지 않고 열간 압연 하여, 두께 5.0mm의 열간 압연판을 수득하였다. 이때, 열간 압연은 조압연과 마무리 압연을 연속하여 수행하였다. 또한, 상기 열간 압연에 있어서, 조압연에 제공하기 전의 알루미늄 합금 주괴는, 350℃로 가열하여 6시간 유지함으로써 조압연의 개시 온도(열간 압연의 개시 온도)를 350℃로 하였다. 또한, 조압연의 종료 온도(열간 압연의 도중 온도)는 320℃, 마무리 압연의 종료 온도(열간 압연의 종료 온도)는 180℃로 하였다. 이와 같이 본 예에서는 상기 열간 압연의 개시 온도 및 종료 온도 뿐만 아니라, 열간 압연의 도중 온도인 조압연의 종료 온도, 즉, 마무리 압연의 개시 온도도 350℃ 이하로 하였다.

이어서, 도중에 소둔을 수행하지 않고 냉간 압연을 반복하여 수행하여, 박 두께: t(㎛)가 8 내지 20㎛의 알루미늄 합금박을 수득하였다. 또한, 상기 냉간 압연에서의 최종 압연율은 100×(냉간 압연 전의 열간 압연판의 판 두께 5.0mm-최종의 냉간 압연 후의 알루미늄 합금박의 박 두께(mm))/(냉간 압연 전의 열간 압연판의 판 두께 5.0mm)로부터 구해진다.

다음에, 수득된 알루미늄 합금박을 시험재로 하여, 인장 강도: UTS(MPa), 연신: El(%) 및 비저항: ρ(μΩ·cm)을 측정하였다. 구체적으로는, 인장 강도 및 연신은 JIS Z2241에 준거하고, 시험재로부터 JIS5호 시험편을 채취하여 측정하였다. 그리고, 이하의 수학식 1을 만족하는지 여부를 확인하였다.

수학식 1

El≥100×t/UTS

또한, 비저항: ρ은 JIS H0505에 준거하고, 더블 브리지법에 의해 측정하였다. 또한, 분위기 온도의 영향을 제거하기 위해, 비저항: ρ의 측정은 액체 질소 중에서 수행하였다. 그리고, 이하의 수학식 2를 만족하는지 여부를 확인하였다.

수학식 2

ρ≤0.002×UTS+0.006

또한, 박 압연 상황에 대하여 조사하기 위해, 시험재의 뒷면에서 조명을 비춰, 빛의 누설 유무에 따라 핀 홀의 발생 상황도 함께 조사하였다.

이들 결과를 정리하여 표 2에 나타낸다. 또한, 시험재 E1 내지 E13이 실시예이고, 시험재 C1 내지 C6이 비교예이다. 또한, 시험재 C5는 Cu 함유량이 0.5%를 초과하는 합금(R)을 사용했기 때문에, 강도가 너무 높아 박 두께 20㎛ 이하에서 평가 가능한 알루미늄 합금박을 수득할 수 없었다. 그러므로, 인장 강도, 연신 및 비저항의 측정은 실시할 수 없었다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 시험재 C1은 Si 함유량이 0.6%를 초과하는 합금 N을 사용했기 때문에, 조대한 Si 단상 입자가 형성되고, 이에 의한 핀 홀이 발생하였다.

시험재 C2는 Fe 함유량이 1.0%를 하회하는 합금 O를 사용했기 때문에, 분산되는 Al-Fe계 화합물이 적고, 냉간 압연시에 회복이 촉진되지 않고 연신이 낮았다. 그러므로, 시험재 C2는 수학식 1의 관계를 만족하지 않았다.

시험재 C3은 Fe 함유량이 2.0%를 초과하는 합금 P를 사용했기 때문에, 주조시에 조대 화합물이 형성되고, 박 압연시에 핀 홀이 발생하였다.

시험재 C4는 Cu 함유량이 0.1%를 하회하는 합금 Q를 사용했기 때문에, 가공 경화하기 어렵고, 인장 강도가 250MPa를 하회하였다. 또한, 시험재 C4의 인장 강도는 다른 시험재에 비해 가장 낮은 값이었다.

시험재 C6은 Mn 함유량이 0.05%를 초과하는 합금 S를 사용했기 때문에, 비저항이 높아졌다.

이들에 대하여, 시험재 E1 내지 E13은 모두 상기한 화학 성분, 박 두께를 갖고 있고, 상기 특정의 수학식 1을 충족시키고 있다. 그러므로, 시험재 E1 내지 E13에 의하면, 박 두께를 20㎛ 이하로 얇게 한 경우에도, 높은 연신과 강도를 양립할 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 시험재 E1 내지 E13은 또한 상기 특정의 수학식 2도 충족시키고 있다. 그러므로, 시험재 E1 내지 E13에 의하면, 상기에 더하여, 비저항을 낮게 유지할 수 있는 것도 확인되었다.

(실시예 2)

본 예는, 열간 압연시의 온도 조건이나 균질화 처리의 유무, 냉간 압연시에서의 도중 소둔의 영향 등을 주로 조사한 것이다.

표 1에 나타낸 화학 성분의 알루미늄 합금 A를 반연속 주조법으로 조괴하여 면삭함으로써, 두께 480mm의 알루미늄 합금 주괴를 준비하였다.

알루미늄 합금 주괴(A)를 사용하여, 표 3에 나타낸 제조 조건으로 박 두께 12㎛의 알루미늄 합금박을 제조하였다. 수득된 알루미늄 합금박에 대하여, 실시예 1과 동일하게 하여, 인장 강도, 연신, 비저항 및 박 압연 상황(핀 홀 발생의 유무)을 조사하였다. 이들 결과를 정리하여 표 4에 나타낸다. 또한, 시험재 E14 내지 E17이 실시예이고, 시험재 C7 내지 C9가 비교예이다.

표 4에 나타낸 바와 같이, 시험재 C7 및 C8은 열간 압연시에서의 열간 압연의 개시 온도가 350℃를 초과하고 있었다. 그러므로, 시험재 C7 및 C8은 열간 압연시의 가공 변형의 축적이 적고, 냉간 압연시의 회복이 불충분해져, 연신이 낮았다. 그러므로, 시험재 C7 및 C8은 수학식 1의 관계를 만족하지 않았다.

시험재 C9는 열간 압연의 개시 전에 350℃ 이하였지만, 냉간 압연의 도중, 판 두께 1mm일 때에 350℃를 초과하는 380℃라는 고온에서 도중 소둔을 수행하여 제작된 것이다. 그러므로, 시험재 C9는 도중 소둔에 의해 가공 변형이 해방된 결과, 냉간 압연시의 회복이 불충분해져, 연신이 낮았다. 따라서, 시험재 C9는 수학식 1의 관계를 만족하지 않았다.

이들에 대하여, 시험재 E14 내지 E17은 모두 상기한 화학 성분, 박 두께를 갖고 있고, 상기 특정의 수학식 1을 충족시키고 있다. 그러므로, 시험재 E14 내지 E17에 의하면, 박 두께를 20㎛ 이하로 얇게 한 경우에도, 높은 연신과 강도를 양립할 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 시험재 E14 내지 E17은 또한 상기 특정의 수학식 2도 충족시키고 있다. 그러므로, 시험재 E14 내지 E17에 의하면, 상기에 더하여, 비저항을 낮게 유지할 수 있는 것도 확인되었다.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 손상하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.

Claims (5)

1. 화학 성분이 질량%로, Fe: 1.0% 이상 2.0% 이하, Cu: 0.1% 이상 0.5% 이하, Mn: 0.05% 이하를 함유하고, 잔부(殘部)가 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지고,
   박 두께가 20㎛ 이하이고,
   이하의 수학식 1을 충족시키는, 알루미늄 합금박.
   수학식 1
   El≥100×t/UTS
   단, 상기 수학식 1에서, t는 박 두께(㎛)이고, UTS는 인장 강도(MPa)이고, El은 연신(%)이다.
2. 제1항에 있어서, 상기 화학 성분이 질량%로, Si: 0.01% 이상 0.6% 이하를 추가로 함유하는, 알루미늄 합금박.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 추가로 이하의 수학식 2를 충족시키는, 알루미늄 합금박.
   수학식 2
   ρ≤0.002×UTS+0.006
   단, 상기 수학식 2에서, ρ은 비저항(μΩ·cm)이고, UTS는 인장 강도(MPa)이다.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인장 강도가 250MPa 이상인, 알루미늄 합금박.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 집전체용인, 알루미늄 합금박.