CN105200267A - 锂电池铆钉用纯镍n6及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂电池铆钉用纯镍N6的生产方法，包括以下步骤：1）真空熔炼；2）电渣重熔；3）锻打开坯；4）热轧成型；5）粗丝拉拔；6）酸白坯料；7）打磨修边；8）退火处理；9）酸洗检验；10）精拉；11）热处理。本发明中研究了纯镍N6在压制铆钉时出现不良现象的原因，并在生产过程中进行生产优化，保证了产品的纯度，大幅度降低了纯镍N6在压制铆钉时出现的各种不良。采用真空感应熔炼炉，通过优化生产工艺，从内、外部减少钢中非金属夹杂物及减轻其诱发裂纹等危害。

Description

锂电池铆钉用纯镍N6及其生产方法

技术领域

本发明涉及纯镍N6及其制作工艺，具体是锂电池铆钉用纯镍N6及其生产方法。

背景技术

近年来，随着中国电子信息行业的飞速发展，锂电池用铆钉的需求量越来越大，因为纯度为99%的镍，20年内不会发生锈痕，其优越的塑性和耐蚀性能能承受电池内反应产生的压力和电解液的腐蚀，并不发生泄漏而大受青睐，其用量也随之不断加大。

加工厂商为了节约成本，提高原料的利用率，选择低损耗冷镦压制的方式进行加工。在加工过程中出现了大量不良现象，线材端面出现裂纹缺陷。因为镍对各种还原性化学物质有一定抗力，而对苛性碱的抗力是无法替代的。与镍基合金相比，纯镍有更高的导电和导热性能，同时居里温度也更高，具有良好的磁致伸缩性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种锂电池铆钉用纯镍N6及其生产方法，通过在生产过程中进行生产优化，保证了产品的纯度，大幅度降低了纯镍N6在压制铆钉时出现的各种不良情况。

为解决上述技术问题，本发明提供的锂电池铆钉用纯镍N6，其包括的各成分的重量百分比含量分别为：镍：≥99.5%，锰：≤0.05%，镁：≤0.1%，硅:≤0.1%，硫：≤0.005%，碳：≤0.1%，磷：≤0.002%。

上述纯镍N6的生产方法，依次包括：真空熔炼→电渣重熔→锻打开坯→热轧成型→粗丝拉拔→酸白坯料→打磨修边→退火处理→酸洗检查→冷拉→热处理，上述各步骤分别如下：

1）真空熔炼：将原料金川Ni板和超低碳炉料经烘烤后，装入真空感应熔炼炉中进行熔炼，融化70%后加大功率高速熔化，当全熔后待达到精炼温度1550℃以上（优选1600℃）后进入精炼期，精炼保持至少30分钟，精炼后期转低真空（10³—10^-1Pa），大功率搅拌一分钟出钢，浇注电极；

2）电渣重熔：按0.9：1至1.1：1（优选1：1）的质量比例将萤石与二氧化钛制备成引弧剂，CaF2、Al2O3和CaO按质量比分别为7:2:1制作重熔电渣系；装炉、引弧造渣、冶炼、补缩、冷却，制成钢锭坯；加渣时勺不允许和结晶器、电极棒同时接触或渣勺乱捣结晶器上的渣料，引弧电流为500-1500A,渣全熔后再进行正常冶炼，控制电流2500-3000A，电压38-41V，使电极熔化，直到结晶器装满为止，冶炼完结进行补缩、重熔钢锭冷却脱锭空冷；

所述真空冶炼工序与电渣重熔工序，使用的ZGHL0.25-250-1型真空感应熔炼炉有效地提高了合金钢的纯净度和组织结构均匀性，改善了钢锭的表面、内在质量，提高合金钢的性能，进一步降低了钢中非金属夹杂物的产生量。

3）锻打开坯：（1）预热：钢锭坯由室温加热到850℃，预热30-50分钟；

（2）升温：升温到1050-1150℃翻锭坯，保温40-50分钟；

（3）保温：达到锻造温度时，始锻温度≥1100℃，终锻温度≥950℃。

（4）锻制：采用二轻一重，二均匀的操作法制成钢锭。

所述的锻制是锻打开始以较小的变形量进行轻击，等塑性提高后酌情重击，临近终锻温度时再轻击，要求变形均匀，避免在同一位置反复撞击，锻打过程中要勤翻身，勤进料，每次进料量应小于钻宽，大于压下量，避免产生锤印和折迭，破坏表面，影响冷镦钢的质量。

4）热轧成型：材料装入退火炉的温度：≤600℃；升温时间≥120分钟；加热温度：1100-1150℃；保温时间：≥30分钟，始轧温度：≥1100℃；终轧温度≥950℃。

上述热轧工序，进炉前对生产备件进行装配和调整，可避免在轧制过程中产生折叠或划伤，破坏产品表面，形成开裂的裂纹。

5）粗丝拉拔：作业前，先进行配模，按变形要求用聚晶模进行拉拔处理。

所述粗丝拉拔工序，需根据尺寸要求，选择合适孔型的模具，配模工艺标准如下：

单位（mm）“*”表示退火（退火温度参见《井式真空电炉热处理（退火）一览表》）

￠12.0—￠11.0—￠10.0*—￠8.0—￠7.0—￠6.0—￠5.0*

井式真空电炉热处理（退火）一览表

类别	状态	规格mm	加热温度℃	保温时间	冷却方式
						镍基合金	半成品	≥￠8	800-850	≥40分钟	空冷

6）酸白坯料：用硫酸浸泡、盐酸漂洗至白色，酸洗温度30-70℃，酸洗时间20-35分钟。

坯料酸洗液配比：

酸洗液配比	浓度%	温度℃	时间
				HCL:HNO3:H2O=1:1:余量	15	30-50	10-20

酸洗液配比	浓度%	温度℃	时间
				H2SO4:HNO3:NaCl:H2O=4:1:1:余量	30	50-70	10-15

所述的酸洗工序，浓度以配酸的重量计算，酸洗后的坯料必须浸洗和高压水冲洗干净，方便找出表面裂纹。

7）打磨修边：检查材料表面情况，如有表面缺陷（如毛边、包皮、裂纹），用手提式砂轮进行修磨处理。

8）退火处理：将粗丝放置在井式真空退火炉中进行退火处理，温度在800℃-850℃，保温1-2个小时。

9）酸洗检查：用硫酸浸泡、盐酸漂洗至白色，酸洗温度50-80℃，酸洗时间8-15分钟。检查材料表面情况，用手提式砂轮进行轻修，要求表面缺陷深度不超过0.5mm。

10）精拉：（1）配模：需根据尺寸要求，选择合适孔型的模具，配模工艺标准如下：

单位（mm）“*”表示退火（退火温度参见《井式真空电炉处理（退火）一览表》）

￠4.0—￠3.0—￠2.5—￠2.0*-￠1.48

￠4.0—￠3.0—￠2.5—￠1.8*—￠1.18

（2）精拉：每拉下一个规格都需进行酸洗检查，修磨处理。

11）热处理：将冷拉后的丝材放置在井式氩气保护光亮退火炉中进行热处理，热处理温度在800℃-850℃，保温1-2个小时后空冷，出料。

上述的退火热处理和热处理，可以改善或消除钢材在铸造、锻打、轧制等过程中所造成的各种组织缺失以及残余应力，并细化晶粒，防止了应力集中，从而降低了纯镍丝在压制过程中的开裂几率，可以承受较大的变形量，具有较大的延伸率、断面收缩率、较好的塑性以及较高的韧性和强度。

本发明从投料开始就注意控制非金属杂质的产生，首先使用ZGHL0.25-250-1型真空感应熔炼炉有效地提高了合金钢的纯净度和组织结构均匀性，改善了钢锭的表面、内在质量，提高合金钢的性能，降低了钢中非金属夹杂物的含量和H、O的气体含量；其次脱氧、细化晶粒处理，扩大钢的变形量、延伸率、断面收缩率、较好的塑性以及较高的韧性和强度；然后钢锭进炉锻打、轧制前对生产备件进行装配和调整，避免过程中产生折叠或划伤，破坏产品表面，形成开裂的裂纹。最后通过对坯料进行反复的酸洗、修磨、退火、拉拔，尽量做到表面零缺陷。

具体实施方式

电池铆钉用纯镍N6，其化学成分为（wt.%表示）：镍：99.99%，碳：0.01%。

以上实施例的生产方法包括以下步骤：

1、真空熔炼：

（1）、原料准备：所述炉料为金川Ni板和超低碳材料，经烘烤后备用；

（2）、装料：在真空感应熔炼炉中装入经烘烤后备用的将原料金川Ni板和超低碳炉料；

（3）、精炼：低功率化料，融化70%后加大功率高速熔化，当全熔后待达到精炼温度1600度后进入精炼期，精炼保持至少30分钟；

（4）、浇注：精炼后期转低真空（10³—10^-1Pa），大功率搅拌一分钟出钢，浇注电极。所用的盛钢桶应清洁，不应有冷钢、残渣，桶壁塞杆上不能有未烧尽的黑灰、油烟等。

2、电渣重熔：

（1）、引弧剂与重熔电渣系的调配：按1：1的比例将萤石与二氧化钛制备成引弧剂，CaF2、Al2O3和CaO按7:2:1制作重熔电渣系；

（2）、装炉：把底盘、引弧剂、结晶器及电极安装好，装结晶器前必须先通水，并检查有无漏水现象，盘底上的垫粉和结晶器之间必须严密，垫粉内圈要尽量圆，水箱面要干燥、干净，放上引弧剂，以保证其导电性；

（3）、引弧造渣：降低电极使电极与引弧剂接触，完成引弧工作，使引弧剂融化，加入重熔电渣系；

（4）、冶炼：加渣时勺不允许和结晶器、电极棒同时接触或渣勺乱捣结晶器上的渣料，引弧电流为500-1500A,渣全熔后再进行正常冶炼，控制电流2500-3000A，电压38-41V，使电极熔化，直到结晶器装满为止；

（5）、补缩冷却：冶炼完结进行补缩，补缩电流逐渐变小，直到电流值变为0为止，补缩时间3-5分钟，将电极上升离开电渣面3cm以上才能停电，重熔钢锭在结晶器中冷却30分钟后脱锭空冷。

3、锻打开坯：

（1）、预热：钢锭坯由室温加热到850℃，应慢速加热，预热30-50分钟；

（2）、升温：钢钉坯快速加热升温到1050-1150℃，勤翻锭坯，使其温度均匀化，保温40-50分钟；

（3）、保温：达到锻打温度时进行保温，保温20分钟进行锻打，始锻温度为1100℃，终锻温度为950℃。

（4）、锻制：锻制采用二轻一重，二均匀的操作法制成钢锭。锻打开始前和过程中应及时清理表面的炉渣、氧化皮、垃圾等，先以较小的变形量进行轻击，等塑性提高后酌情重击，临近终锻温度时再轻击，要求变形均匀，避免在同一位置反复撞击，锻打过程中要勤翻身，勤进料，每次进料量应小于钻宽，大于压下量，避免产生锤印和折迭，破坏表面，影响冷镦钢的质量。

4、热轧成型：

（1）、材料装入退火炉的温度：≤600℃；

（2）、升温时间≥120分钟；

（3）、加热温度：1100-1150℃；

（4）、保温时间：≥30分钟；

（5）、始轧温度：≥1100℃；

（6）、终轧温度≥950℃。

进炉前对生产备件进行装配和调整，进、出口导卫必须在同一水平线上，并与轧辊保持最佳距离。轧制时不可高速轧制，可避免在轧制过程中产生折叠或划伤，破坏产品表面，形成开裂的裂纹。

5、粗丝拉拔：（1）、拉丝轮滑工艺要求：作业前，先将盘丝放入配制好的润滑剂（见表-1）中进行润滑，充分搅拌，涂层均匀。润滑后的盘丝应均匀摊开，进行日晒晾干或烘干。润滑盒应保持清洁干燥，清除盒内脏物及硬块。

润滑剂配制比例

原材料名称	技术要求	数量（kg）
			石墨粉	200-300#	50
机油	20#	50
			肥皂		5
石灰		10
			水		500

表-1

（2）、配模工艺要求：需根据尺寸要求，选择合适孔型的模具，配模工艺标准如下：

单位（mm）“*”表示退火（退火温度参见《井式真空电炉热处理（退火）一览表》）

￠12.0—￠11.0—￠10.0*—￠8.0—￠7.0—￠6.0—￠5.0*

井式真空电炉热处理（退火）一览表

类别	状态	规格mm	加热温度℃	保温时间	冷却方式
						镍基合金	半成品	≥￠8	800-850	≥40分钟	空冷

6、酸白坯料：核对材料牌号后，将材料散捆后放入酸洗池内浸没，酸洗浓度以配酸的重量计算，用硫酸浸泡、盐酸漂洗至白色，酸洗温度30-70℃，酸洗时间20-35分钟，酸洗后的坯料必须浸洗和高压水冲洗干净、晾干，方便找出表面裂纹。

坯料酸洗液配比：

酸洗液配比	浓度%	温度℃	时间
				HCL:HNO3:H2O=1:1:余量	15	30-50	10-20

酸洗液配比	浓度%	温度℃	时间
				H2SO4:HNO3:NaCl:H2O=4:1:1:余量	30	50-70	10-15

7、打磨修边：检查材料表面情况，如有表面缺陷（如毛边、包皮、裂纹），用手提式砂轮进行修磨处理，注意带好防护工具。

8、退火处理：丝材进炉、炉内、出口处成一直线操作，以防丝材出现弯曲现象或与炉壁接触出现擦伤。确认丝材表面洁净、无润滑剂残留才能将其放置在井式退火炉中进行退火处理，温度在800℃-850℃，保温1-2个小时。

9、酸洗检查：用硫酸浸泡、盐酸漂洗至白色，酸洗温度50-80℃，酸洗时间8-15分钟。检查材料表面情况，用手提式砂轮进行轻修，要求表面缺陷深度不超过0.5mm。

酸洗液配比	浓度%	温度℃	时间
				HCL:HNO3:H2O=1:1:余量	15	30-50	3-15

酸洗液配比	浓度%	温度℃	时间
				H2SO4:HNO3:NaCl:H2O=4:1:1:余量	30	50-70	5-10

10、精拉：（1）、拉丝轮滑工艺要求：作业前，先将盘丝放入配制好的润滑剂（见表-1）中进行润滑，充分搅拌，涂层均匀。润滑后的盘丝应均匀摊开，进行日晒晾干或烘干。

配模工艺要求：需根据尺寸要求，选择合适孔型的模具，配模工艺标准如下：

单位（mm）“*”表示退火（退火温度参见《井式真空电炉处理（退火）一览表》）

￠4.0—￠3.0—￠2.5—￠2.0*-￠1.48

￠4.0—￠3.0—￠2.5—￠1.8*—￠1.18

（2）、精拉：每拉下一个规格都需进行酸洗检查，修磨处理。丝材拉拔完后应捆扎好，轻拿轻放，以免碰伤，擦伤。

11、热处理：将冷拉后的丝材放置在井式氩气保护光亮退火炉中进行热处理，热处理温度在800℃-850℃，保温1-2个小时后空冷，出料。

本发明生产的电池铆钉用纯镍N6，在生产过程中我们无法做到零杂质，所以从原料投料出发选择纯度为99.99%的金川Ni板和超低碳材料，使用ZGHL0.25-250-1型真空感应熔炼炉有效地提高了合金钢的纯净度和组织结构均匀性，改善了钢锭的表面、内在质量，提高合金钢的性能，降低了钢中Al、O、Si、Ca、C等元素组成的非金属夹杂物的含量和H、O的气体含量；进炉前对生产备件进行清洁、装配和调整，尽量避免在锻打、轧制过程中产生折叠或划伤，破坏产品表面；使用井式氩气保护光亮退火炉进行脱氧、细化晶粒，降低或消除了应力，扩大钢的变形量、延伸率、断面收缩率、较好的塑性以及较高的韧性和强度；形成开裂的裂纹通过对坯料进行反复的酸洗、修磨、退火、拉拔，做到表面零缺陷，有力的保证了纯镍丝的成材率。纯镍N6线材通过在生产过程的有效控制，内部及表面的非金属夹杂物已大幅度下降，经客户实际加工所示，其裂纹产生率小于3.5%，属于高成材产品。

Claims (2)

1.一种锂电池铆钉用纯镍N6的生产方法，其特征在于，所述纯镍N6中的各成分的的质量百分比为：

镍：≥99.5%，锰：≤0.05%，镁：≤0.1%，硅:≤0.1%，硫：≤0.005%，碳：≤0.1%，磷：≤0.002%。

2.一种上述权利要求1所说的锂电池铆钉用纯镍N6的生产方法，包括以下步骤：

1）真空熔炼：将Ni板和超低碳炉料经烘烤后，装入真空感应熔炼炉中进行熔炼，当全熔后待达到精炼温度1550℃以上后进入精炼期，精炼保持至少30分钟，精炼后期转低真空，搅拌一分钟出钢，浇注电极；

2）电渣重熔：按0.9：1至1.1：1的质量比例将萤石与二氧化钛制备成引弧剂，将CaF2、Al2O3和CaO按质量比分别为7:2:1制作重熔电渣系；装炉、引弧造渣、冶炼、补缩、冷却，制成钢锭坯；引弧电流为500-1500A,渣全熔后再进行正常冶炼，控制电流2500-3000A，电压38-41V，使电极熔化，直到结晶器装满为止，冶炼完结进行补缩、重熔钢锭冷却脱锭空冷；

3）锻造开坯：钢锭坯由室温加热到850℃，预热30-50分钟；升温到1000-1150℃，保温40-50分钟；达到锻造温度，始锻温度≥1100℃，终锻温度≥950℃；

4）热轧成型：材料装入退火炉的温度≤600℃；升温时间≥120分钟；加热温度1000-1150℃；保温时间≥30分钟，始轧温度≥1180℃；终轧温度≥950℃；

5）粗丝拉拔：作业前，先进行配模，按变形要求进行拉拔处理；

6）酸白坯料：用硫酸浸泡、盐酸漂洗至白色，酸洗温度50-80℃，酸洗时间20-30min；

7）打磨修边：检查材料表面情况，并对表面缺陷进行修磨处理；

8）退火处理：将坯料放置在井式真空退火炉中进行退火处理，温度在580℃-600℃，保温1-2个小时,空冷至150℃以下，出料；

9）酸洗检查：用硫酸浸泡、盐酸漂洗至白色，酸洗温度50-80℃，酸洗时间20-30min；检查材料表面情况，用手提式砂轮进行人工修磨，要求表面缺陷深度不超过0.5mm；

10）精拉：（1）配模：

（2）精拉：每拉下一个规格都需进行酸洗检查，修磨处理；

11）热处理：将冷拉后的丝材在氩气保护的退火炉中进行热处理，热处理温度在580℃-600℃，保温1-2个小时后空冷至150℃以下，出料。