CN107604212A - 一体化电池盖板用铝合金带材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化电池盖板用铝合金带材及其制备方法。该铝合金带材的组成成分为：Fe 1.2%‑1.5%、Mn 0.25%‑0.5%、Si 0.05%‑0.2%、Ti 0.005%~0.1%，Cu≤0.05%，Mg≤0.05%，Zn≤0.05%，余量为铝及不可避免杂质。本发明通过成分设计及工艺控制，利用Al‑Fe‑Mn合金加工至一定程度时出现软化及具有高激光吸收率和低导热系数的特点，下游制作时电池盖板与防爆口直接一体冲制成型，不退火、不焊接，防爆片的厚度均匀、性能稳定，减少了防爆片与盖板的焊接工序及焊接带来的泄漏、爆破压力不稳定等隐患，是一种新型的电池盖板用铝合金带材制备方法。

Description

一体化电池盖板用铝合金带材及其制备方法

技术领域

本发明属于铝合金带材的制备领域，具体涉及一种一体化电池盖板用铝合金带材及其制备方法。

背景技术

电池盖板及防爆片作为电池的重要结构件之一，直接影响到电池性能的关键指标-安全性。因此电池盖板及防爆片的性能的稳定性至关重要，不仅要求具有良好的焊接性能、耐腐蚀性能，更要有稳定的爆破压力。

目前国内电池盖板及防爆片产品以组合方式为主，个别厂家尝试进行盖板与防爆口一体化的研究开发。组合方式具体为防爆片用铝经减薄深冲后退火，再与盖板进行激光焊接，之后再退火；一体化盖板方式为直接铝板冲压，不退火、不焊接，防爆片的厚度均匀、性能稳定，减少了防爆片与盖板的焊接工序及焊接带来的泄漏、爆破压力不稳定等隐患。一体化盖板与组合式盖板相比，加工流程更短，检测工序少，加工成本较低，产品质量更稳定。

专利申请号为201010573300.0的专利申请公开了电池盖用铝合金板及其制造方法，通过合金成分的调整及1℃/秒以上的升温速率加热至350℃~550℃，并以1℃/秒以上速率快速冷却的退火方式，获得一种晶粒平均宽度25µm以下，最大宽度100µm以下的防爆阀与电池盖一体冲制成型的铝板制造方法。该方法仅适用于连续退火炉的生产方式，对铸造工艺及加工软化特性等并未做说明。

本发明通过成分设计及工艺控制，利用Al-Fe-Mn合金加工至一定程度时出现软化及具有高激光吸收率和低导热系数的特点，下游制作时电池盖板与防爆口直接一体冲制成型，不退火、不焊接，防爆片的厚度均匀、性能稳定，减少了防爆片与盖板的焊接工序及焊接带来的泄漏、爆破压力不稳定等隐患，是一种新型的电池盖板用铝合金带材的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种一体化电池盖板用铝合金带材及其制备方法，使得下游厂家可将电池盖与防爆阀直接一体成型，达到性能稳定、降低成本的目的。

为实现本发明的目的，采用如下技术方案：

一种一体化电池盖板用铝合金带材，其化学成分按质量分数计为：Fe 1.2%-1.5%、Mn0.25%-0.5%、Si 0.05%-0.2%、Ti 0.005%~0.1%，Cu≤0.05%，Mg≤0.05%，Zn≤0.05%，余量为铝及不可避免杂质。

所述一体化电池盖板用铝合金带材的制备方法为：以铝锭、铝中间合金锭、电解铝水等原料，经熔炼、铸造、热轧、冷轧、退火制得新型电池盖板用铝合金带材；具体包括以下步骤：

（1）按照合金成分配比，将铝锭、中间合金锭、电解铝水原料经熔化、精炼、除渣、除气后半连续铸造成铝合金扁锭，铸锭厚度≤650mm，铸造速度50-60m/min；

（2）铝合金扁锭经大面≥12mm/面的铣面后进入立推炉进行均匀化热处理，加热温度560℃-620℃，保温时间6-20小时，出炉后热轧至厚度2.5-10mm的热轧卷，终轧温度270℃-360℃；

（3）在冷轧机将步骤（2）得到的热轧卷进行冷轧至成品厚度1.0~3.0mm，冷轧总加工率≥70%；

（4）将步骤（3）获得的冷轧卷经清洗矫直后，进行成品退火，退火温度320℃-380℃，保温时间1-8小时后取出，冷却至室温；

（5）将步骤（4）获得的卷材经纵切机切边或分条成所需的规格，最终制得一体化电池盖板用铝合金带材。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明所制得的铝合金带材的抗拉强度达到100~120MPa，屈服强度达到40~60MPa，延伸率≥40%，具有优良的深冲性能；

（2）本发明所制得的铝合金带材与3003电池壳进行激光焊接，异常焊池发生率≤2%，无裂纹无气孔，具有优良的激光焊接性能；

（3）本发明所制得的铝合金带材，利用其深冲减薄至70%~90%左右后出现加工软化的特性，经下游厂家将电池盖板及防爆片直接一体成型，不退火、不焊接，爆破压力稳定，成本上更具优势。

附图说明

图1为加工硬化-软化示意图；

图2为一体化盖板截面示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不仅仅限于这些实施例。

本发明着眼于能提供一种具有优良的深冲性能、激光焊接性能并能直接一体化成型的新型电池盖板用铝带材的制备方法，涉及的组成成分的质量分数为：Fe 1.2%-1.5%、Mn0.25%-0.5%、Si 0.05%-0.2%、Ti 0.005%~0.1%，Cu≤0.05%，Mg≤0.05%，Zn≤0.05%，余量为铝及不可避免杂质。

采用半连续铸造法，铸锭厚度≤650mm，铸造速度50-60m/min，容易获得晶粒、化合物细小均匀的铸造原始组织。

铸锭按大面≥12mm/面的原则进行铣面，较好的去除表面偏析层及粗晶区。

后经均热、热轧、冷轧、成品退火最终获得具有优良深冲性能和激光焊接性能的铝合金带材。

均匀化热处理：

在热轧前，对扁锭进行均匀化热处理，消除铸锭内部微观偏析，促使金属间化合物熔断细化，获取良好的热轧带材组织及性能。若加热温度＞620℃，则容易出现过热现象，保温时间过长则浪费能源不经济；若加热温度过低及保温时间过短，则无法有效消除微观偏析，铸锭初生相不容易熔断球化。

热轧：

热轧厚度控制在2.5-10mm，终轧温度控制在270℃-360℃，并根据冷轧总压下率进行调整，最终实现细小均匀的晶粒及化合物组织。

冷轧：

冷轧总加工率≥70%，大冷轧加工率容易形成大量的位错，保证退火前有足够的储能，利于形成均匀细小的晶粒。

退火：

退火温度过低不能实现充分再结晶，温度过高增加晶粒粗化的风险及浪费能源，退火温度控制在320℃-380℃，保温时间根据卷重而定，一般控制在1-8小时。

下面就以具体得实行例子来进行说明。

实施例1

铝合金带材成分按质量分数计：Fe 1.3%、Mn 0.38%、Si 0.1%、Ti 0.008%，Cu 0.002%、Mg 0.006%、Zn 0.003%，余量为铝及不可避免杂质。

一种制备如上所述的一体化电池盖板用铝合金带材的方法，具体步骤为：

（1）用半连续铸造法铸成500mm*1350mm*5800mm规格的铝合金扁铸锭，铸造速度为50mm/min；

（2）扁锭经12mm/大面的铣面后进入立推炉进行均匀化热处理，加热温度580℃，保温时间10小时，经热轧至厚度8mm的热轧卷，终轧温度320℃；

（3）在冷轧机将热轧卷进行冷轧至成品厚度1.5mm，冷轧总加工率81.25%；

（4）将冷轧卷经清洗矫直后，进行成品退火，退火温度340℃，保温时间4小时；

（5）获得的卷材经纵切机切边或分条成所需的规格1.5mm*178mm卷材，最终制得一种一体化电池盖板用铝合金带材。

经该方法制得的铝合金带材的抗拉强度为105MPa，屈服强度达到50MPa，延伸率41%，与3003激光焊接异常熔池发生率1.3%，无气孔无裂纹，经下游冲制至80%时出现加工硬化-软化拐点，并结合电池盖板的结构进行设计生产出不需退火直接一体成型的电池盖板。

实施例2

铝合金带材成分按质量分数计：Fe 1.3%、Mn 0.3%、Si 0.12%、Ti 0.008%，Cu 0.003%、Mg 0.002%、Zn 0.004%，余量为铝及不可避免杂质。

一种制备如上所述的一体化电池盖板用铝合金带材的方法，具体步骤为：

（1）用半连续铸造法铸成560mm*1300mm*6000mm规格的铝合金扁铸锭，铸造速度为55mm/min；

（2）扁锭经15mm/大面的铣面进入立推炉进行均匀化热处理，加热温度620℃，保温时间8小时，经热轧至厚度4.0mm的热轧卷，终轧温度280℃；

（3）在冷轧机将热轧卷进行冷轧至成品厚度1.0mm，冷轧总加工率75%；

（4）将冷轧卷经清洗矫直后，进行成品退火，退火温度320℃，保温时间5小时；

（5）获得的卷材经纵切机切边或分条成所需的规格1.0mm*267mm卷材，最终制得一种一体化电池盖板用铝合金带材。

经该方法制得的铝合金带材的抗拉强度为102MPa，屈服强度达到51MPa，延伸率42%，与3003激光焊接异常熔池发生率1.2%，无气孔无裂纹，经下游冲制至85%时出现加工硬化-软化拐点，并结合电池盖板的结构进行设计生产出不需退火直接一体成型的电池盖板。

实施例3

铝合金带材成分按质量分数计：Fe 1.32%、Mn 0.48%、Si 0.12%、Ti 0.007%，Cu0.003%、Mg 0.002%、Zn 0.003%，余量为铝及不可避免杂质。

一种制备如上所述的一体化电池盖板用铝合金带材的方法，具体步骤为：

（1）用半连续铸造法铸成560mm*1300mm*5800mm规格的铝合金扁铸锭，铸造速度为60mm/min；

（2）扁锭扁锭经18mm/大面的铣面进入立推炉进行均匀化热处理，加热温度610℃，保温时间15小时，经热轧至厚度6.0mm的热轧卷，终轧温度320℃；

（3）在冷轧机将热轧卷进行冷轧至成品厚度1.2mm，冷轧总加工率80%；

（4）将冷轧卷经清洗矫直后，进行成品退火，退火温度380℃，保温时间6小时；

（5）获得的卷材经纵切机切边或分条成所需的规格1.2mm*198mm卷材，最终制得一种一体化电池盖板用铝合金带材。

经该方法制得的铝合金带材的抗拉强度为108MPa，屈服强度达到53MPa，延伸率43%，与3003激光焊接异常熔池发生率1.5%，无气孔无裂纹，经下游冲制至90%时出现加工硬化-软化拐点，并结合电池盖板的结构进行设计生产出不需退火直接一体成型的电池盖板。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种一体化电池盖板用铝合金带材，其特征在于：所述的铝合金带材其化学成分按质量分数计为：Fe 1.2%-1.5%，Mn 0.25%-0.5%，Si 0.05%-0.2%，Ti 0.005%~0.1%，Cu≤0.05%，Mg≤0.05%，Zn≤0.05%，余量为铝及不可避免杂质。

2.一种制备如权利要求1所述的一体化电池盖板用铝合金带材的方法，其特征在于：以铝锭、铝中间合金锭和电解铝水为原料，经熔炼、铸造、热轧、冷轧和退火制得一体化电池盖板用铝合金带材。

3.根据权利要求2所述的一体化电池盖板用铝合金带材的制备方法，其特征在于：具体包含以下步骤：

（1）按照合金成分配比，将铝锭、中间合金锭和电解铝水原料经熔化、精炼、除渣、除气后半连续铸造成铝合金扁锭，铸锭厚度≤650mm，铸造速度50-60m/min；

（2）铝合金扁锭经大面≥12mm/面的铣面后进入立推炉进行均匀化热处理，加热温度560℃-620℃，保温时间6-20小时，出炉后热轧至厚度2.5-10mm的热轧卷，终轧温度270℃-360℃；

（3）在冷轧机将步骤（2）得到的热轧卷进行冷轧至成品厚度1.0~3.0mm，冷轧总加工率≥70%；

（4）将步骤（3）获得的冷轧卷经清洗矫直后，进行成品退火，退火温度320℃-380℃，保温时间1-8小时后取出，冷却至室温；

（5）将步骤（4）获得的卷材经纵切机切边或分条成所需的规格，最终制得一体化电池盖板用铝合金带材。