アルミニウム箔(板厚11μm)の打抜き加工性試験結果

アルミニウム(Al)箔の打抜きテストを実施した。

アルミ箔は、軽い、融解温度が低い、熱伝導性が良いなど、様々な特色があり、家庭用品から医療、宇宙技術分野まで、幅広い用途がある。

中でも、電池分野では、コバルト・ニッケル・マンガンなどのリチウム遷移金属酸化物を表面に塗布した形で、リチウムイオン二次電池やリチウムイオンキャパシタに、正極集電体として広く使用される。

今回は電極基材としての使用を想定し、板厚11μmの試験片を精密打抜き治具(クリアランス2μm)により打抜き加工する試験を行った。


|試験仕様

試験対象素材

材  質 :アルミニウム(Al) (純アルミ)
板  厚 :11μm
材料商品名:東洋アルミエコープロダクツ製 N154
主要用途 :リチウムイオン二次電池正極材、等

使用試験設備

【打抜きプレス機】
打抜き用治具:目視抜き用小型打抜き金型(野上技研製『ハンドパンチ』)
打抜き穴径 :φ10.0mm
クリアランス:2μm

【検査顕微鏡】
顕微鏡  :マイクロスコープ(キーエンス製『 VHX-1000 』)
拡大倍率 :20倍、100倍、(2000倍)


|試験結果

打抜き加工部画像

上面からの観察では、バリやダレ、目立った変形は認められず、良好な加工結果が得られている。

打抜き加工後の素材断面

300倍では、目立つバリや変形は認められない。
2000倍まで拡大したところ、変形がみられる。刃先形状の工夫や材料の押さえ機構の採用により、 変形を抑える工法が有効と考えられる


|試験実施者コメント

加工製品の上面/断面ともに、目立ったバリ等の発生は認められず、良好な結果が得られた。

アルミニウムは融点の低い金属であるため、切断刃部への凝着が発生する恐れがある。
凝着を起こすと、打抜き加工時のバリ発生、パンチとダイの固着など金型不具合や製品へのコンタミネーションの原因になる。一般的な対策として、刃先にアルミが付着しづらい素材の選定やコーティングが知られる。
また、バリが発生するような加工条件では凝着が発生しやすくなるため、材料の加工特性と要求品質に合わせた最適な加工条件を検証することが重要である。
電池材料加工技術研究センター
諸田

|追加試験

さらに良好な断面品質を得るため、 当社「打抜き切断ラボ」で保有する押さえ機構付金型を使用して、追加試験(※)を行った。

※無償試験の加工条件以外での試験は、通常有償サービスとなります。


|試験仕様

試験対象素材

材  質 :アルミニウム(Al) (純アルミ)
板  厚 :11μm
材料商品名:東洋アルミエコープロダクツ製 N154
主要用途 :リチウムイオン二次電池正極材、等

使用試験設備

打抜きプレス機
 打抜き用治具:押さえ機構付き打抜き金型
 打抜き穴径 :50×50mm
 クリアランス:2μm
検査顕微鏡
 顕微鏡  :マイクロスコープ(キーエンス製『 VHX-1000 』)
 拡大倍率 :20倍、100倍、(2000倍)


|試験結果

打抜き加工部画像

上面からの観察では、バリ・変形は見られない。

打抜き加工後の素材断面

打抜き品質に改善が見られる。


|試験実施者コメント

抜き落とし工法では、素材が変形しながら打抜かれるが、材料押さえ機構付きの工法ではワークを変形させずに打抜く為、同じクリアランス値でも断面品質に違いがみられる。

今回の素材は打抜き品質改善に押さえ機構が有効であったといえる。
電池材料加工技術研究センター
諸田