專利名稱：具有低接觸電阻的表面處理鋼板以及由此鋼板制成的接線端子部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面處理鋼板，該鋼板具有低的接觸電阻，優(yōu)異的導電性，即使時效后，導電性也沒有變化或者很穩(wěn)定，以及優(yōu)異的耐蝕性和附著力，而且，本發(fā)明也涉及一種使用所述鋼板的接線端子部件。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，從導電性和耐蝕性的角度考慮，已將一種碳-碳組合用于作為電路接線端子部件的主要材料。然而，碳-碳組合很昂貴，而且在加工性能上存在問題，因此，已著手研究提供一種碳與金屬薄板的組合。但是，碳-金屬薄板的組合存在一個問題，即氧化物或氫氧化物會在與碳組合的金屬薄板的表面上形成，結(jié)果，當發(fā)生時效時，所述碳-金屬薄板組合的導電性會明顯降低。
為了解決上述這一問題，人們越來越強烈要求提供一種電路接線端子材料，該材料比碳便宜但導電性同碳一樣好。
用只含金屬的材料制成的電路接線端子部件便宜但其耐蝕性很差，原因是隨著時間的流逝，氧化物或氫氧化物會在這種金屬制的部件的表面上形成，從而導致導電性劣化。因此，用只含金屬的材料作接線端子部件是不適當?shù)摹?br> 為了解決上述這一問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種表面處理鋼板，該板的接觸電阻低、導電性優(yōu)異，甚至在時效之后，導電性仍無變化或是穩(wěn)定的，以及耐蝕性和附著力都很好，而且，本發(fā)明也提供一種使用這種鋼板的接線端子部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一種表面處理鋼板，其特征在于在鋼板上形成一種含有碳黑或石墨、羧甲基纖維素和一種水性有機樹脂的涂層，而且，由所述涂層覆蓋的所述鋼板具有低的接觸電阻。
本發(fā)明的一種表面處理的鋼板，其特征還在于在鋼板上形成一層含有碳黑或石墨、羧甲基纖維素、一種水性有機樹脂和一種所述水性有機樹脂的交聯(lián)劑的涂層，而且由所述涂層覆蓋的所述鋼板具有低的接觸電阻。
在這種表面處理鋼板中，所述水性有機樹脂可優(yōu)選為丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂或酚醛樹脂。
所述鋼板可優(yōu)選鍍有Zn,Ni,Sn或Co或所述金屬的任何一種合金。而且所述鋼板可優(yōu)選具有一多層鍍層，所述多層鍍層由一Ni鍍層底層和一Zn,Sn或Co鍍層的上層構(gòu)成，并且，如此鍍覆的鋼板可優(yōu)選進行擴散處理。
此外，根據(jù)權(quán)利要求7的接線端子部件的特征在于所述電路接線端子部件與碳的接觸部分由根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項的表面處理鋼板制成。
實施本發(fā)明的最佳方式一種鋼板帶有一單層鍍層例如Zn,Ni,Sn或Co的鍍層，或采用所述金屬的任何合金的合金鍍層，或采用任何所述金屬的多層鍍層?；蛘呤?，另一種鋼板首先鍍有上述鍍層中的任何一種鍍層，然后進行擴散處理。通過使用一種水性后處理溶液，在如此處理的鋼板上就形成一涂層，所述溶液含有碳黑或石墨，羧甲基纖維素，和一種由丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂或酚醛樹脂組成的水性有機樹脂。如此形成的涂層用來將由鍍后的鋼板表面與會導致所述鋼板氧化的大氣環(huán)境中的氧隔離開來。這樣，涂層阻止會引起鋼板導電性降低的氧化物膜的形成，從而能夠防止所述鋼板的導電性和耐蝕性的劣化。而且，盡管只覆蓋有一層涂層，所述鋼板也幾乎不會發(fā)生導電性的劣化，因為所述涂層含有導電性極佳的碳黑或石墨。
下面結(jié)合優(yōu)選的實施方案對本發(fā)明作更詳細地解釋。
關(guān)于電鍍鋼板，可以使用一種冷軋鋼板，這種鋼板帶有一個Zn,Ni,Sn或Co的單層鍍層，或采用任何所述金屬的合金鍍層或多層鍍層，或者其帶有所述金屬的任何一種覆層，之后再進行擴散處理。就多層鍍層而言，考慮到后面鍍覆的均勻化，優(yōu)選第一層鍍覆采用Ni,Sn或Co進行。尤其是，Sn-Ni合金的耐酸性極好，因此，優(yōu)選鍍覆有Sn-Ni合金組成的鋼板用作在容易產(chǎn)生酸性氣氛的裝置如鉛蓄電池或燃料電池中使用的接線端子。適當?shù)腻兏擦靠蔀?-50g/m2。在鍍覆量小于2g/m2時，所獲得的鍍覆鋼板的耐蝕性很差。鍍覆量大于50g/m2會造成成本的增加，這種增加是不經(jīng)濟的而且是不適宜的。擴散處理優(yōu)選在232-600℃的加熱溫度下，于一無氧的氮氣、氫氣，氮氣和氫氣的混合體中進行。從耐蝕性方面考慮，擴散處理的加熱時間可優(yōu)選比Fe擴散至所述鍍覆鋼板表面所需時間短。
已經(jīng)鍍覆的或者先鍍覆后又進行擴散處理的鋼板使用一種水溶液加以處理，所述水溶液含有10-350g/l的碳黑或石墨，0.1-40g/l的羧甲基纖維素，和1-200g/l的水性有機樹脂，所述水性有機樹脂為固態(tài)組分由丙烯酸樹脂，聚酯樹脂、聚氨酯樹脂或酚醛樹脂構(gòu)成。
所述碳黑可以是槽法碳黑、爐黑、乙炔黑或炊具(ケッチェン)黑。所述石墨可以是人造石墨、鱗片石墨、片狀石墨或無定形石墨。在石墨的含量少于10g/l的濃度時，所得到的產(chǎn)品導電性很差。另一方面，當石墨的濃度超過350g/l時，這種石墨的分散性就顯著變壞。
所述水性有機樹脂可以是一種水溶型樹脂，水分散型樹脂或乳液型樹脂。
所述水性丙烯酸樹脂包括例如丙烯酸和它的酯，丙烯酰胺、丙烯腈，以及異丁烯酸和它的酯的一種聚合物和共聚物。所述酯的官能基團可以是羧基、氨基、甲基、乙基、丁基、戊基、乙基己基或辛基。還可以包括含亞乙基的水性乙烯-丙烯酸樹脂。
所述水性聚酯樹脂通過聚氧乙烯壬基酚醚，聚氧乙烯壬基酚醚硫酸鈉，十二烷基硫酸鈉，以及松香皂而水分散化，或可包括一親水基團如羧基、砜基、硫酸酯基、磷酸酯基、氨基、氨鹽、氫氧基、醚基或酰胺基，包括醇酸樹脂、馬來酸樹脂和不飽和聚酯。
所述水性聚氨酯樹脂包括具有水溶性COOH或胺的末端基團的樹脂。
所述水性酚醛樹脂包括一種通過在存在堿金屬催化劑的條件下，使酚與甲醛反應而得到的A型酚醛樹脂。
如果由丙烯酸樹脂，聚酯樹脂、聚氨酯樹脂或酚醛樹脂構(gòu)成的水性有機樹脂作為固體含量，其濃度低于1g/l，則所獲得的產(chǎn)品耐蝕性很差。如果超過200g/l，則所獲產(chǎn)品的導電性顯著變壞，此外，處理溶液的粘度變得很高，結(jié)果就不能實現(xiàn)均勻處理。上述水性有機樹脂的交聯(lián)劑加入的濃度為水性有機樹脂固相含量的0.1-20％。表1示出了用于上述水性有機樹脂的交聯(lián)劑類型。
如果所述交聯(lián)劑的濃度低于所述水性有機樹脂濃度的0.1％，則其對附著力無影響。另一方面，在其濃度超過20％時，所述水性樹脂會發(fā)生過快交聯(lián)，結(jié)果會有沉淀物出現(xiàn)并且由于時效這種處理溶液會不穩(wěn)定。
所述羧甲基纖維素可以含有鈉、鉀或銨。如果羧甲基纖維素含量低于0.1g/l，則成膜能力或膜的附著力會很差。另一方面，在其濃度超過40g/l時，其分散性會顯著變壞。
所述處理溶液的涂覆方法未作特別限制，它可以是噴涂、輥涂、刮刀涂、簾流涂、浸涂和輥涂或氣刀刮涂。
涂層的合適的干膜厚度為0.02-10μm。在涂層厚度小于0.02μm時，膜不能將鍍覆表面均勻覆蓋。結(jié)果，時效后，耐蝕性和導電性均很差。在涂層厚大于10μm時，耐蝕性將得以改善，但導電性已趨于飽和，因而這是不經(jīng)濟的。
實施例將0.25mm厚的冷軋鋼板脫脂、酸洗并水洗。之后，采用Watt鍍液在鋼板的兩面電鍍Ni，直至鍍覆量達31g/m2。再水洗，然后使用硫酸鍍液電鍍5g/m2的Sn。將如此電鍍的鋼板于500℃下，在含95Vol.％的N2氣和5Vol.％的H2氣的氣氛中擴散處理5小時，以制備表面處理鋼板。在下一步中，所述表面處理鋼板浸漬于含有320g/l的人造石墨和2g/l的羧甲基纖維素鈉的后處理溶液中，然后，通過輥涂使其獲得4μm的干膜厚度，并于70℃干燥，從而制備出一待評價的試樣。
類似地，分別使用具有不同組成的各種類型的后處理溶液制備出一些其它試樣(實施例1-30)。表2-6示出了鍍層類型，鍍覆量，后處理中使用的溶液種類，以及所形成的涂層的干膜厚度。在這些表中，表2示出的是用丙烯酸樹脂作為后處理溶液中所含一種類型的水性有機樹脂的實例。表3示出的是使用乙烯丙烯酸樹脂的實例。表4示出的是使用聚酯樹脂的實例。表5示出的是使用聚氨酯樹脂的實例。表6示出的是使用酚醛樹脂的實例。所述各種水性有機樹脂均以相同方式使用。
〔比較例1〕將冷軋鋼板采用與實施例1相同方式鍍覆但未進行任何后處理來制備比較例1的試樣。
〔比較例2〕將冷軋鋼板采用與實施例2相同方式鍍覆但未進行任何后處理，以制備比較例2的試樣。
采用下述方法，從性能上對由實施例和比較例所得試樣進行了評價。評價結(jié)果示于表7和8中。
〔評價性能的方法〕示于表7和8中的性能的評價按如下方式進行。
1．耐蝕性試樣置于75℃和90％RH的恒溫恒溫器中達700小時。根據(jù)樣品表面紅銹的出現(xiàn)情況，使用額定數(shù)目法(JIS Z2371)對樣品進行評價。一般地，較大的額定數(shù)目意味著更優(yōu)異的耐蝕性。
2．接觸電阻一厚0.5cm，寬1.5cm和長1.5cm的碳板在6kg/cm2的壓力下置于寬1.5cm，長2cm的一對試樣之間。采用一TESTER(試驗機)(HIOKI3225,HIOKI有限公司制造)對這對試樣間的接觸電阻進行了測量，并根據(jù)每單位接觸面積接觸電阻的大小對所述試樣的導電性作了評價。所述碳板與試樣的接觸面積為2.25cm2。在開始狀態(tài)和試樣置于75℃和90％RH的氣氛中達840小時后對接觸電阻分別進行了測量。對于所確定的接觸電阻不高于1000mΩ/cm2的實例標記為O，所確定的接觸電阻超過100Ω/cm2的實例標記為X。
3．使用后處理溶液所形成的涂層的附著力通過使用膠帶的十字裂口附著力試驗方法(使用一透明膠帶的強制剝離試驗方法JISK5400)對采用后處理溶液處理平面鋼板所形成的涂層的附著力作了評價。沒有剝離出現(xiàn)的實例標記為o，最表層出現(xiàn)剝落的實例標記為O，而在鍍層與涂層之間出現(xiàn)剝離的實例則標記為X。
工業(yè)應用的可能性表7和8清楚地表明，本發(fā)明的表面處理鋼板的耐蝕性優(yōu)異、導電性極佳，甚至時效后導電性仍無變化，使用后處理溶液所形成涂層的附著力很好。
表1用于本發(fā)明的交聯(lián)劑的類型

表2使用含水性丙烯酸樹脂的后處理溶液的實例

<p>表3使用含水性乙烯丙烯酸樹脂的后處理溶液的實例<

<p>表4使用含水性聚酯樹脂的后處理溶液的實例

表5使用含水性聚氨酯樹脂的后處理溶液的實例

表6使用水性酚醛樹脂的后處理溶液的實例

<p>表7性能評價結(jié)果

<p>表8性能評價結(jié)果

權(quán)利要求
1．一種表面處理鋼板，其中所述的表面帶有一層含有碳黑或石墨，羧甲基纖維素和一種水性有機樹脂的涂層，這樣，所述表面處理鋼板具有低的接觸電阻。
2．一種表面處理鋼板，其中所述的表面帶有一層含有碳黑或石墨，羧甲基纖維素，一種水性有機樹脂，和一種所述水性有機樹脂的交聯(lián)劑的涂層，這樣，所述表面處理鋼板具有低的接觸電阻。
3．一種根據(jù)權(quán)利要求1或2的表面處理鋼板，其中所述的水性有機樹脂選自丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂或酚醛樹脂之一或多種。
4．一種根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項的表面處理鋼板，其中所述鋼板鍍有Zn,Ni,Sn或Co鍍層或由Zn,Ni,Sn或Co構(gòu)成的任何一種合金鍍層。
5．一種根據(jù)權(quán)利要求4的表面處理鋼板，其中所述的電鍍的鋼板包括由鍍Ni底層和鍍Zn,Sn或Co的上層構(gòu)成的多層鍍層。
6．一種根據(jù)權(quán)利要求4或5的表面處理鋼板，其中對所述的電鍍鋼板進行了擴散處理。
7．一種具有由根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項的表面處理鋼板制造的、并與碳相接觸的部分的電路接線端子部件。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種表面處理的鋼板,其表面帶有一層通過使用后處理溶液所形成的涂層,所述的溶液含有由碳黑或石墨、羧甲基纖維素,一種由丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂或酚醛樹脂組成的水性有機樹脂,這樣,所述鋼板具有低的接觸電阻、優(yōu)異的耐蝕性和優(yōu)異的涂層附著力,而且,本發(fā)明的目的還在于提供一種用上述表面處理鋼板制成的接線端子部件。為了達到這一目的,本發(fā)明的表面處理鋼板表面帶有一涂層,所述涂層含有碳黑或石墨、羧甲基纖維素、一種水性有機樹脂如丙烯酸樹脂,聚酯樹脂、聚氨酯樹脂或酚醛樹脂,以及一種所述水性有機樹脂的交聯(lián)劑,所述涂層形成于鍍有Zn、Ni、Sn、Co或這些金屬的任何合金的鋼板上。
文檔編號C09D5/08GK1233980SQ9719892
公開日1999年11月3日 申請日期1997年9月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月17日
發(fā)明者山根啟二, 大村等, 友森龍夫, 大村英雄 申請人:東洋鋼鈑株式會社