CN111349825A - 一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法 - Google Patents

一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法 Download PDF

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CN111349825A CN202010338300.6A CN202010338300A CN111349825A CN 111349825 A CN111349825 A CN 111349825A CN 202010338300 A CN202010338300 A CN 202010338300A CN 111349825 A CN111349825 A CN 111349825A
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徐成志
董则防
张彩龙
王超新
颜红军
陈建华
吕辰琛
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Abstract

本发明公开了一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，依次经过熔炼、铸轧、冷轧、均质高温处理、中轧、纵剪切边、中间退火、精轧、箔轧、合卷、轧成品、分切、装炉退火工序。与现有的铝合金材料相比，具有阻隔性高、深冲性能优良、形变能力好、耐穿刺性高、密封性好、表面细腻、高洁清度、流程短，同时通过创新分段多级在线除气、过滤净化装置，有效降低了铝液中氢及氧化夹渣物含量，防止了孔洞、针孔的产生所带来的电池用铝箔质量缺陷；具有密封性好、无漏液、使用安全等优点；满足高冲深成型性能、高洁净性、高韧性电池用铝箔技术要求；在新能源锂电池行业生产中有重要实用价值。

Description

一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法
技术领域
本发明涉及铝箔生产加工领域，具体涉及一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法。
背景技术
铝塑复合膜有着柔韧性好，防潮、隔氧、屏蔽、抗静电等其他材料不可比拟的优点，目前广泛应用于食品、医药、化工等行业。尤其在新能源电池领域，对铝塑膜包装要求更为严格，一般从里到外至少要三层。铝塑膜主是由外层尼龙层（ON）、中间铝箔层（AL）、内层热封层（一般采用流延聚丙烯薄膜CPP）构成的复合材料，层与层之间通过粘合剂进行结合。软包电池软包轻薄，内阻小、能量密度高，锂电铝塑复合膜（铝塑膜）是软包装锂电池电芯封装的关键材料，单片电池组装后用铝塑膜密封，形成一个电池，铝塑膜起保护内容物的作用。与硬壳电池相比，软包锂电池重量轻、内阻小、设计灵活，在安全性、可循环性和能量密度上更具优势；金属Al在室温下会与空气中的氧反应生成氧化膜，阻止水汽渗入从而保护电芯内部。应用于手机电池、MP3、MP4等高能量密度电池，另外还大量应用在电动车、航模等大倍率、高容量动力电池上。
铝箔是生产锂离子电池的关键材料之一，其品质的优劣直接影响到锂离子电池的制作工艺和综合性能。但现有的锂电池用铝合金软包箔及其制作方法具有以下问题：目前传统采用热轧方式作为生产电池用铝箔，现有铝塑膜用软包箔其阻隔性不高、冷冲压成型性差、耐穿刺性和电解液稳定性差，导致在铝塑膜复合过程中其粘合复合性能不佳，易脱落和分层;同时采用热轧方式生产成本高、流程长、成品率低，同时表面洁净性不良；不能满足新能源电池高质量用铝箔技术要求，因此亟需提供一种良好的冲压成型性、阻隔性高、形变能力好、耐穿刺性高、密封性好的短流程铸轧坯生产高韧性电池用铝箔及其制备方法，解决组织均匀性差、晶粒粗大、强度低、成型性不良、洁净性差等问题。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，解决了现有技术中铝箔阻隔性、冲深成型性能、强韧性不高的技术问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法：按照以下步骤操作：
将8021铝合金依次经过熔炼、铸轧，其中熔炼温度不高于770℃，导炉时温度范围是730-770℃；
将胚料轧制，开坯经过1-3个道次轧制成厚度2.0～6.5mm的胚料一，将胚料一外圈焊接，用打包带打紧，转退火炉进炉生产，然后使用轧制油进行润滑、冷却得到铝合金卷材；
将铝合金卷材进行中轧，均匀化退火出炉冷却后的坯料温度小于70℃，再经过3~5个道次轧制成厚度为0.35～0.8mm的坯料二；
将坯料二进行精轧，退火完成后，冷轧1~2个道次轧制成厚度为0.2～0.5mm的坯料三；
将坯料三冷轧成0.2mm~0.5mm的铝箔毛料转至箔轧工序，再进行1-3个道次的轧制箔轧至0.06mm~0.12mm的单层铝合金箔材；
将单层铝合金箔材进行双合箔轧，得到厚度为0.030mm~0.08mm，且表面含油量小于13mg/m2的铝箔成品；
将铝箔成品分切，然后进行成品退火，退火完成，自然冷却；
8021铝合金包括铝锭和AL-Fe中间合金，AL-Fe中间合金是含Fe质量含量为20%的合金，或含Fe质量含量为75％的添加剂，熔炼过程中铝合金中各元素的质量比例为Si=0.025~0.10％，Fe＝1.25~1.65％，Cu：0.001~0.10％，Mn＜0.05％，Mg＜0.05％，Cr＜0.05％，Zn＜0.05％，Ti＝0.01～0.04％，其余为Al，
添加变质剂0.001~0.04%的变质剂Sr在770℃的条件下熔炼4-6小时之后再精炼；
熔炼炉内的熔炼在熔炼4-6小时之后，通过惰性气体和精炼剂进行精炼20-30min，完成后除去熔体表面浮渣，间隔1小时再次重复精炼，即完成熔炼炉内的熔炼。
优选，前述的一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，静置炉内的精炼是在750℃条件下采用惰性气体精炼30min后除去浮渣，静置20-40min即可；且熔炼过程中以0.5~5HZ的搅拌频率对熔体搅拌，搅拌时间：0.5-12小时连续运转，当熔体上下部分的温差不超过温度5℃，熔体合金成分均匀性偏差值≤5%即可停止搅拌。
优选，前述的一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，铸轧过程包含以下步骤：将精炼之后的铝液铸轧成4.0～8mm的坯料，铸轧过程采用氮气进行在线除气，在线除气时石墨转子的转速≥500r/min；
在线除气完成后将铝液导入三级过滤，其中二级过滤的过滤板精度为40+50PPi，三级过滤的过滤装置是RB级7管管式过滤装置，过滤除去的铝渣直径≤0.005mm，完成过滤后继续进行连续铸轧得到坯料；
优选，前述的一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，退火过程依次包括高温退火、中间退火；
高温退火过程按照以下步骤操作：
以2.0℃/min~3.5℃/min升温到170~240℃，保温时间60~240min；
以3.0℃/min~6.5℃/min升温到500~605℃，保温时间1020~1800min；
以1.0℃/min~2.0℃/min降温到430~580℃，保温时间180~360min；
快冷却至300℃以下进行强制风冷却；
中间退火过程按照以下步骤操作：
以3.0℃/min~5.0℃/min升温到150~220℃，保温时间60~360min；
以1. 5℃/min~3.5℃/min升温到450~520℃，保温时间600~1500min；
以0.8℃/min~1.5℃/min降温到350~500℃，保温时间180~600min；
快冷却至250℃以下出炉冷却。
优选，前述的一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，成品退火的步骤是：
在温度80℃~200℃内保温10~25小时；
正在温度215℃~300℃内保温40~80小时；
在温度150℃~175℃内保温10~30小时后出炉冷却。
优选，前述的一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，铝合金中各元素的比例分别为：Si=0.08％，Fe＝1.45％，Cu：0.06％，Mn＜0.05％，Mg＜0.05％，Cr＜0.05％，Zn＜0.05％，Ti＝0.025％，其余为Al；
变质剂Sr的质量百分比是：0.015%；变质剂Sr添加之后在760℃条件下熔炼6小时之后再进行30min的精炼，完成后除去熔体表面浮渣，间隔1小时再次重复精炼，即完成熔炼炉内的熔炼。
优选，前述的一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，静置炉内的精炼是在750℃条件下采用惰性气体精炼30min后除去浮渣，静置40min即可；且熔炼过程中以3.5HZ的搅拌频率对熔体连续搅拌6小时。
优选，前述的一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，在三级过滤中，二级过滤的过滤板精度为50+60PPi，三级过滤采用的过滤装置为RB级7管管式过滤装置。
优选，前述的一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，铝合金中各元素的比例分别为：Si=0.055％，Fe＝1.42％，Cu：0.02％，Mn＜0.05％，Mg＜0.05％，Cr＜0.05％，Zn＜0.05％，Ti＝0.03％，其余为Al；
变质剂Sr的质量百分比是：0.02%；变质剂Sr添加之后在770℃条件下熔炼4.5小时之后再进行20min的精炼，完成后除去熔体表面浮渣，间隔1小时再次重复精炼，即完成熔炼炉内的熔炼。
优选，前述的一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，静置炉内的精炼是在750℃条件下采用惰性气体精炼30min后除去浮渣，静置25min即可；且熔炼过程中以2.8HZ的搅拌频率对熔体连续搅拌4.5小时。
本发明所达到的有益效果：
本发明采用8021铝合金材料生产制造短流程铸轧坯生产高韧性新能源电池用铝箔，与现有的铝合金材料相比，具有阻隔性高、深冲性能优良、形变能力好、耐穿刺性高、密封性好、表面细腻、高洁清度、流程短，同时通过创新分段多级在线除气、过滤净化装置，有效降低了铝液中氢及氧化夹渣物含量，防止了孔洞、针孔的产生所带来的电池用铝箔质量缺陷；具有密封性好、无漏液、使用安全等优点；满足高冲深成型性能、高洁净性、高韧性电池用铝箔技术要求；在新能源锂电池行业生产中有重要实用价值。
本发明通过特殊的热处理工艺处理，保证晶粒组织均匀一致性，全面提高了材料组织综合性能；成品采用创新分段式多级退火步骤，保证表面清洁性；同时处理后的铝箔表面清洁度达因值保证在65dyn以上，刷水等级为A级，满足高端锂电池用铝箔表面润湿性的技术要求，且成品质量与轧制性能可完全与热轧铝箔坯料相媲美。
经过测试，采用本发明工艺得到的铝箔，其纵/横向力学性能控制δb为85～125MPa，延伸率≥16~35%；杯凸值：6.0~8.0mm；屈强比40~70%；表面硬度值小于20~30HV；往复折弯次数大于20次。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明公开了一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼、铸轧工艺：采用8021铝合金进行熔炼、铸轧成一定厚度的坯料；熔炼和铸轧过程必须要做到除渣、除气干净，保证成分均匀，熔炼温度小于770℃，导炉时温度为750±20℃；
（2）冷轧、均质高温处理：对步骤（1）的坯料进行开坯轧制，开坯经过1~3个道次轧制成厚度为2.0～6.5mm坯料一，外圈焊接，并用打包带打紧，转退火炉进炉生产；并使用轧制油进行润滑和冷却得到铝合金卷材；
（3）中轧、纵剪切边、中间退火：对步骤（2）的半成品进行中轧，均匀化退火出炉冷却后的坯料金属温度小于70℃，再经过3~5个道次轧制成厚度为0.35～0.8mm的坯料二；
（4）精轧：对步骤（3）的半成品进行精轧，退火完成后继续冷轧1~2个道次，再经过1~2个道次轧制成厚度为0.2～0.5mm的坯料三；完成冷轧；
（5）箔轧：对步骤（4）中得到的铝箔坯料，经冷轧机轧制成厚度0.2mm~0.5mm的铝箔毛料转至箔轧工序，再进行1~3个道次的轧制箔轧至0.06mm~0.12mm，即通过箔轧得到单层铝合金箔材；
（6）合卷、轧成品：对步骤（5）中得到的单张箔材，随后送四辊不可逆箔轧机组进行双合箔轧，箔轧成厚度为0.030mm~0.08mm铝箔成品；在轧机出口侧中间部位安装可调节高速风刀式吹扫装置，成品的表面含油量小于13 mg/m2；
（7）分切、装炉退火：步骤（6）中的铝箔成品分切成铝箔成品，随后送退火炉进行成品退火，退火完成，待自然冷却。
（8）检查、成品包装：退火冷却后进行最终产品的尺寸、表面、端面检查，主要包括厚度公差、宽度公差；检查表面质量，表面不能有亮线，条纹，擦划伤，黑丝黑条等影响表面外观质量的缺陷；检查端面质量，端面平整，干净，不能有错层，皱印，塔形、污迹等，不能有荷叶边、碎浪等，不能有接头，检查完成后进行薄膜缠绕包装，包装后在套筒两端用黑色堵头进行封口。
最终成品检测为：分切后端面错层≤0.5mm，边部荷叶边宽3mm、峰值1mm；表面清洁度达因值：≥65dyn；机械性能：抗拉强度为85~125MPa，延伸率23%，屈强比42%；杯凸值7.0mm，深冲高度3.5mm，表面硬度值22HV，往复折弯次数大于20次。
在上述过程中，步骤（1）的熔炼、铸轧过程中，利用电磁搅拌对熔体进行搅拌。步骤（1）的熔炼过程中，铝箔中各元素的质量百分比如下：
a. 按照上述比例在熔炼炉中加入铝锭以及AL-Fe中间合金含Fe质量含量为20%，或含Fe质量含量为75％的添加剂，控制铝合金中各元素的比例为：Si=0.025~0.10％，Fe＝1.25~1.65％，Cu：0.001~0.10％，Mn＜0.05％，Mg＜0.05％，Cr＜0.05％，Zn＜0.05％，Ti＝0.01～0.04％，其余为Al；添加变质剂Sr：0.001~0.04%；然后在770℃条件下进行熔炼，熔炼4-6小时之后进行精炼，采用99.99%高纯氩惰性气体和精炼剂进行精炼20-30min，完成后除去熔体表面浮渣，间隔1小时再次重复精炼，即完成熔炼炉内的熔炼。
b. 将步骤a熔炼完成之后的铝液送入静置炉中进行精炼，在750℃条件下采用惰性气体精炼30min，惰性气体可选用氩惰性气体，精炼完成后除去浮渣，静置20-40min即完成静置炉内的熔炼；在上述熔炼过程中还需要对熔体进行充分的搅拌，确保成分均匀；可采用5~99%的高强电磁搅拌对电磁搅拌强度：搅拌频率：0.5~5HZ，搅拌时间：0.5-12小时连续运转，通过实施一个周期10-30min后，使熔体上下部分的温差不超过温度5℃，熔体合金成分均匀性偏差值≤5%。
c. 对步骤b经过静置炉熔炼之后的铝液进行铸轧，铸轧成坯料，且坯料的厚度为：4.0～8mm，而铸轧过程中，采用99.99%高纯氮惰性气体高速旋转吹气法进行在线除气，在线除气时石墨转子的转速≥500r/min，在线除气之后铝液中氢的含量≤0.13ml/100g（Al）；在线除气完成后将铝液导入三级过滤，其中二级过滤的过滤板精度为40+50PPi，三级过滤采用的过滤装置为RB级7管管式过滤装置，过滤除去的铝渣直径≤0.005mm，完成过滤后继续进行连续铸轧得到坯料；
d. 对步骤c经过除气过滤之后的铝液进行连续铸轧，立板及生产时采用小的铸轧区30~60mm和低的轧制速度0.3~1.2m/min，铸轧冷却强度能力：500~2000L/min，以减少熔体在凝固时过饱和固溶体的析出，并能获得晶粒均匀细小的冶金组织，
优选的，步骤（2）中均质高温退火处理：以2.0℃/min~3.5℃/min升温到170~240℃，保温时间60~240min；再以3.0℃/min~6.5℃/min升温到500~605℃，保温时间1020~1800min；再以1.0℃/min~2.0℃/min降温到430~580℃，保温时间180~360min；然后旁冷打开快冷却至300℃以下出炉强制风冷却；吹洗风机蝶阀按5%~40%打开；经过均质高温退火处理，第一半成品性能控制在90~125MPa，延伸率大于40%，屈强比大于45%，退火后平均晶粒尺寸小于110μm；通过有效控制第二相的析出、长大和分布，得到数量较多的第二相和较细小的晶粒组织，以使其在后续的冷轧过程破碎形成细小的弥散颗粒。
步骤（3）中间退火的过程是：以3.0℃/min~5.0℃/min的速度升温到150~220℃，保温时间60~360min；再以1. 5℃/min~3.5℃/min的速度升温到450~520℃，保温时间600~1500min；再以0.8℃/min~1.5℃/min降温到350~500℃，保温时间180~600min；随炉快冷却至250℃以下出炉冷却；吹洗风机蝶阀按5%~40%打开；第二半成品性能控制在85~110MPa，延伸率大于35%，屈强比大于40%，退火后平均晶粒尺寸小于80μm；
步骤（4）的精轧过程中，工作辊表面的粗糙度为0.35~0.6μm，凸度上凸0.01~0.05mm，下平，且精轧的速度为200~800m/min；冷轧过程中所用的轧制油冷却压力为0.4～0.6MPa，温度为25～45℃，轧制油添加剂的质量浓度为5.5～9％，胶质含量≤15g/L；
步骤（5）的箔轧粗轧过程中，工作辊表面的粗糙度为0.25~0.4μm，凸度双凸0.01~0.05mm，且粗轧的速度为400~1200m/min；箔轧过程中所用的轧制油冷却压力为0.4～0.6MPa，温度为30～45℃，轧制油添加剂的质量浓度为6.0～9％，胶质含量≤18 g/L。
步骤（6）的合卷、轧成品过程中，将步骤（5）得到的单层卷材进行均分卷（即将一个大卷分为两个同卷径小卷），分卷之后进行合卷作业（对两个小卷进行双合轧制），由合卷机进行在线喷油合卷；双合油为粘度≤1.4 mm2/s的低粘度度双合油；
将步骤（5）得到的单层卷材进行分卷，分卷之后进行合卷作业（对两个小卷进行双合轧制），由轧机双开卷进行在线滴油合卷，在线每隔5-10cm间距均匀连续滴油；
轧成品工作辊表面的粗糙度为0.15~0.3μm，凸度双凸0.03~0.08mm，且粗轧的速度为500~1100m/min；箔轧过程中所用的轧制油冷却压力为0.4～0.6MPa，温度为35～50℃，轧制油添加剂的质量浓度为6.0～9％，胶质含量≤10 g/L。
步骤（7）的分切、装炉退火过程中，上述的一种利用短流程铸轧坯生产高韧性新能源电池用铝箔及其制备方法，其中，步骤（7）中的成品退火的具体步骤如下：提升温度至180℃~200℃，并保温10~25小时，随后提升温度至215℃~300℃，并保温40~80小时，最后降低温度至150℃~175℃，并保温10~30小时，最后出炉冷却。
步骤（7）的检查、成品包装过程中，力学性能控制 δb为85～125MPa,延伸率≥16~35%；屈强比40~70%；杯凸值：6.0~8.0mm；深冲高度大于3mm以上，表面硬度值20-30HV，往复折弯次数大于20次。
本发明采用8021铝合金材料生产制造短流程铸轧坯生产高韧性新能源电池用铝箔，与现有的铝合金材料相比，具有阻隔性高、深冲性能优良、形变能力好、耐穿刺性高、密封性好、表面细腻、高洁清度、流程短，同时通过创新分段多级在线除气、过滤净化装置，有效降低了铝液中氢及氧化夹渣物含量，防止了孔洞、针孔的产生所带来的电池用铝箔质量缺陷；具有密封性好、无漏液、使用安全等优点；满足高冲深成型性能、高洁净性、高韧性电池用铝箔技术要求；可以完全替代国外进口铝箔，在新能源锂电池行业生产中有重要实用价值。同时通过特殊的热处理工艺处理，保证晶粒组织均匀一致性，全面提高了材料组织综合性能；成品采用创新分段式多级退火步骤，保证表面清洁性；同时处理后的铝箔表面清洁度达因值保证在65dyn以上，刷水等级为A级，满足高端锂电池用铝箔表面润湿性的技术要求，且成品质量与轧制性能可完全与热轧铝箔坯料相媲美。
经过测试，采用本发明工艺得到的铝箔，其纵/横向力学性能控制δb为85～125MPa，延伸率≥16~35%；杯凸值：6.0~8.0mm；屈强比40~70%；表面硬度值小于20~30HV；往复折弯次数大于20次。
实施例一
本实施例包括以下步骤：
（1）熔炼、铸轧工艺：采用8021铝合金进行熔炼、熔炼和铸轧过程必须要做到除渣、除气干净，保证成分均匀，熔炼温度760℃，导炉时温度为745℃，在本实施例中，8021合金材料中各成分的质量百分比为：
a. 按照上述比例在熔炼炉中加入铝锭以及AL-Fe中间合金含Fe质量含量为20%，或含Fe质量含量为75％的添加剂，控制铝合金中各元素的比例为Si=0.08％，Fe＝1.45％，Cu：0.06％，Mn＜0.05％，Mg＜0.05％，Cr＜0.05％，Zn＜0.05％，Ti＝0.025％，其余为Al；添加变质剂Sr：0.015%；然后在760℃条件下进行熔炼，熔炼6小时之后进行精炼，采用99.99%高纯氩惰性气体和精炼剂进行精炼30min，完成后除去熔体表面浮渣，间隔1小时再次重复精炼，即完成熔炼炉内的熔炼；
b. 将步骤a熔炼完成之后的铝液送入静置炉中进行精炼，在750℃条件下采用氩惰性气体精炼30min，精炼完成后除去浮渣，静置40min即完成静置炉内的熔炼；且熔炼过程中利用高强电磁搅拌对熔体进行充分的搅拌，确保成分均匀；高强电磁搅拌强度：50%，搅拌频率：3.5HZ，搅拌时间：6小时连续运转。
c. 对步骤b经过静置炉熔炼之后的铝液进行铸轧，铸轧成坯料，且坯料的厚度为8mm，而铸轧过程中，采用99.99%高纯氮惰性气体高速旋转吹气法进行在线除气，在线除气时石墨转子的转速550r/min，在线除气之后铝液中氢的含量0.125ml/100g（Al）；在线除气完成后将铝液导入三级过滤，其中二级过滤的过滤板精度为50+60PPi，三级过滤采用的过滤装置为RB级7管管式过滤装置，过滤除去的铝渣直径≤0.005mm，完成过滤后继续进行连续铸轧得到坯料；
d. 对步骤c经过除气过滤之后的铝液进行连续铸轧，立板及生产时采用铸轧区57mm和轧制速度1.0m/min，铸轧冷却强度能力：1050L/min，以减少熔体在凝固时过饱和固溶体的析出，并能获得晶粒均匀细小的冶金组织，
（2）冷轧、均质高温处理：对步骤（1）所述的坯料进行开坯轧制，开坯（冷轧）时必须更换工作辊，清擦导路中的每一个辊子；开坯时铝卷表面不允许有通长或间断性擦伤、划伤、印痕等有手感的表面缺陷，不允许有亮条、亮带、色差；表面吹扫一定要干净，不允许有残留油污，开坯经过2个道次轧制成坯料的厚度为2.5mm，外圈焊接，并用打包带打紧，转退火炉进炉生产；均质高温退火工艺：以3.2℃/min升温到200℃，保温时间160min；再以5.6℃/min升温到590℃，保温时间1560min，程序结束随炉冷却290℃以下出炉强制风冷却；吹洗风机蝶阀按10%打开；退火后性能为101MPa，延伸率47%，屈强比51%；；并使用轧制油进行润滑和冷却得到铝合金卷材；铝合金卷材进行冷轧开坯，冷轧2个道次，轧制过程如下：8mm-4mm-2.5mm；将轧制厚度为2.5mm的卷材采用惰性气体保护进行中间退火，
（3）中轧、纵剪切边、中间退火：对步骤（2）所述的半成品进行中轧，均匀化退火出炉冷却后的坯料金属温度60℃，再经过3个道次轧制成坯料的厚度为0.5mm；每个道次轧制过程如下：2.5mm-1.4mm-0.8mm-0.5mm；
中间退火：3.5℃/min升温到200℃，保温时间120min；再以3.2℃/min升温到520℃，保温时间1080min；再以1.2℃/min升温到490℃，保温时间480min；吹洗风机蝶阀按20%打开；程序结束随炉快冷却至250℃以下出炉冷却；第二半成品退火后性能控制在95MPa，延伸率40%，屈强比47%，退火后平均晶粒尺寸小于80μm；
冷轧过程中所用的轧制油冷却压力为0.5MPa，温度为30℃，轧制油添加剂的质量浓度为7.7％；
（4）精轧、纵剪：对步骤（3）所述的半成品进行精轧，退火完成后继续冷轧1个道次，再经过1个道次轧制成坯料的厚度为0.35mm；每个道次轧制过程如下： 0.5mm-0.35mm，完成冷轧；然后经过8h冷却，进行铝合金卷材纵剪切边处理，纵剪切边时必须清擦导路中的每个导辊，用酒精或轧制油清擦各个导辊；确保铝卷表面不能有印痕、粘铝、擦伤、划伤。切边时不允许有毛刺、塔形、荷叶边、边部小碎浪等，中间切边错层必须小于1mm，切边后铝卷不允许直接落地。
（5）箔轧：对步骤（4）中得到的铝箔坯料，冷轧完成后的铝合金卷材转至箔轧工序，进行3个道次的轧制，轧制过程如下：0.35mm-0.18mm-0.095mm-0.065mm，即通过箔轧得到厚度为0.065mm的单层铝合金卷材；箔轧粗轧过程中，工作辊表面的粗糙度为0.25μm，凸度双凸0.03mm，且粗轧的速度为700m/min；板型平整，表面不允许有通长或间断性擦伤、划伤、周期行印痕、亮条及亮带、白条等影响使用的表面缺陷；
（6）合卷、轧成品：对步骤（5）中得到的单张箔材，随后送四辊不可逆箔轧机组进行双合箔轧，箔轧成双张厚度为0.09mm铝箔成品；在轧机出口侧中间部位安装可调节高速风刀式吹扫装置，成品的表面含油量10 mg/m2；
将步骤（5）得到的单层卷材进行均分卷（即将一个大卷分为两个同卷径小卷），分卷之后进行合卷作业（对两个小卷进行双合轧制），由合卷机进行在线喷油合卷，合卷完毕后双层卷材的厚度为0.13mm；双合油为粘度1.27 mm2/s的低粘度双合油；
合卷：将步骤（5）得到的单层卷材进行分卷，分卷之后进行合卷作业（对两个小卷进行双合轧制），由合卷机进行在线滴油合卷，合卷完毕后双层卷材的厚度为0.13mm；双合油为粘度1.27 mm2/s，在线每隔7cm间距均匀滴油；
将步骤（6）得到的厚度为0.13mm的双层卷材经铝箔轧机1个道次轧制至厚度为0.09mm的双层铝箔卷材，轧制完成后对双层铝箔卷材进行分切
（7）分切、装炉退火：步骤（6）中的铝箔成品，进行分切，分切后的铝箔成品，随后送退火炉进行成品退火，退火完成，待自然冷却。将步骤（6）退火之后的双层卷材由分切机分成厚度为0.045mm的单层铝箔卷材，然后按照所需要求的大小进行切割。将步骤（6）制备得到的成品放在铝箔分切平台上进行成品分切，首先利用酒精清擦导路中的各个导辊，确保铝卷表面不能有印痕、粘铝、擦伤、划伤，分切错层必须小于0.2mm，不允许有麻点、印痕等缺陷产生，分切前检查分切用刀，分切边部不允许出现碎浪，皱印等产品缺陷；
成品退火的具体步骤如下：提升温度至195℃，并保温15小时，随后提升温度至275℃，并保温65小时，最后降低温度至175℃，并保温18小时，最后出炉冷却。
（8）检查、成品包装：退火冷却后进行最终产品的尺寸、表面、端面检查，主要包括厚度公差、宽度公差；检查表面质量，表面不能有亮线，条纹，擦划伤，黑丝黑条等影响表面外观质量的缺陷；检查端面质量，端面平整，干净，不能有错层，皱印，塔形、污迹等，不能有荷叶边、碎浪等，不能有接头，检查完成后进行薄膜缠绕包装，包装后在套筒两端用黑色堵头进行封口。
最终成品检测为：分切后端面错层0.1mm，边部荷叶边宽0.2mm、峰值1mm；表面清洁度达因值：71dyn；机械性能：抗拉强度为95MPa，延伸率23%，屈强比45%；杯凸值7.0mm，深冲高度3.5mm，表面硬度值24HV，往复折弯次数大于20次。
实施例二
本实施例包括以下步骤：
（1）熔炼、铸轧工艺：采用8021铝合金进行熔炼、熔炼和铸轧过程必须要做到除渣、除气干净，保证成分均匀，熔炼温度小于755℃，导炉时温度为745℃，在本实施例中，8021合金材料中各成分的质量百分比为：a.按照上述比例在熔炼炉中加入铝锭以及AL-Fe中间合金含Fe质量含量为20%，或含Fe质量含量为75％的添加剂，控制铝合金中各元素的比例为Si=0.055％，Fe＝1.42％，Cu：0.02％，Mn＜0.05％，Mg＜0.05％，Cr＜0.05％，Zn＜0.05％，Ti＝0.03％，其余为Al；添加变质剂Sr：0.02%；然后在770℃条件下进行熔炼，熔炼4.5小时之后进行精炼，采用99.99%高纯氩惰性气体和精炼剂进行精炼20min，完成后除去熔体表面浮渣，间隔1小时再次重复精炼，即完成熔炼炉内的熔炼；
b.将步骤a熔炼完成之后的铝液送入静置炉中进行精炼，在750℃条件下采用氩惰性气体精炼30min，精炼完成后除去浮渣，静置25min即完成静置炉内的熔炼；且熔炼过程中利用高强电磁搅拌对熔体进行充分的搅拌，确保成分均匀；高强电磁搅拌强度：60%，搅拌频率：2.8HZ,搅拌时间4.5小时连续运转。
c. 对步骤b经过静置炉熔炼之后的铝液进行铸轧，铸轧成坯料，且坯料的厚度为7.0mm，而铸轧过程中，采用99.99%高纯氮惰性气体高速旋转吹气法进行在线除气，在线除气时石墨转子的转速500r/min，在线除气之后铝液中氢的含量≤0.11ml/100g（Al）；在线除气完成后将铝液导入三级过滤，其中二级过滤的过滤板精度为30+50PPi，三级过滤采用的过滤装置为RB级7管管式过滤装置，过滤除去的铝渣直径≤0.005mm，完成过滤后继续进行连续铸轧得到坯料；
d. 对步骤c经过除气过滤之后的铝液进行连续铸轧，立板及生产时采用小的铸轧区45mm和低的轧制速度0.85m/min，铸轧冷却强度能力：850L/min，以减少熔体在凝固时过饱和固溶体的析出，并能获得晶粒均匀细小的冶金组织，
（2）冷轧、均质高温处理：对步骤（1）所述的坯料进行开坯轧制，开坯（冷轧）时必须更换工作辊，清擦导路中的每一个辊子；开坯时铝卷表面不允许有通长或间断性擦伤、划伤、印痕等有手感的表面缺陷，不允许有亮条、亮带、色差；表面吹扫一定要干净，不允许有残留油污，开坯经过1个道次轧制成坯料的厚度为4.5mm，外圈焊接，并用打包带打紧，转退火炉进炉生产；均质高温退火工艺：以2.6℃/min升温到190℃，保温时间120min；再以4.5℃/min升温到565℃，保温时间1250min，程序结束随炉冷却240℃出炉强制风冷却；吹洗风机蝶阀按20%打开；退火后性能为104MPa，延伸率44%，屈强比48%；；并使用轧制油进行润滑和冷却得到铝合金卷材；铝合金卷材进行冷轧开坯，冷轧1个道次，轧制过程如下：7mm-4.5mm；将轧制厚度为4.5mm的卷材采用箱式退火炉进行中间退火。
（3）中轧、纵剪切边、中间退火：对步骤（2）所述的半成品进行中轧，均匀化退火出炉冷却后的坯料金属温度45℃，再经过3~5个道次轧制成坯料的厚度为0.40mm；每个道次轧制过程如下：4.5mm-2.1mm-1.15mm-0.7mm-0.4mm；
中间退火：4.7℃/min升温到220℃，保温时间180min；再以2.2℃/min升温到470℃，保温时间900min；再以0.95℃/min升温到420℃，保温时间300min；程序结束随炉快冷却至200℃以下出炉冷却；吹洗风机蝶阀按15%打开；第二半成品退火后性能控制在92MPa，延伸率35.5%，屈强比43%，退火后平均晶粒尺寸小于80μm；
冷轧过程中所用的轧制油冷却压力为0.6MPa，温度为35℃，轧制油添加剂的质量浓度为8.5％；
（4）精轧、纵剪：对步骤（3）所述的半成品进行精轧，退火完成后继续冷轧1~2个道次，再经过1个道次轧制成坯料的厚度为0.20mm；每个道次轧制过程如下： 0.4mm-0.20mm，完成冷轧；然后经过6h冷却，进行铝合金卷材纵剪切边处理，纵剪切边时必须清擦导路中的每个导辊，用酒精或轧制油清擦各个导辊；确保铝卷表面不能有印痕、粘铝、擦伤、划伤。切边时不允许有毛刺、塔形、荷叶边、边部小碎浪等，中间切边错层必须小于1mm，切边后铝卷不允许直接落地。
（5）箔轧：对步骤（4）中得到的铝箔坯料，冷轧完成后的铝合金卷材转至箔轧工序，进行1个道次的轧制，轧制过程如下：0.20mm-0.10mm，即通过箔轧得到厚度为0.10mm的单层铝合金卷材；箔轧粗轧过程中，工作辊表面的粗糙度为0.3μm，凸度双凸0.04mm，且粗轧的速度为570m/min；板型平整，表面不允许有通长或间断性擦伤、划伤、周期行印痕、亮条及亮带、白条等影响使用的表面缺陷；
（6）合卷、轧成品：对步骤（5）中得到的单张箔材，随后送四辊不可逆箔轧机组进行双合箔轧，箔轧成双张厚度为0.13mm铝箔成品；在轧机出口侧中间部位安装可调节高速风刀式吹扫装置，成品的表面含油量11 mg/m2；
将步骤（5）得到的单层卷材进行均分卷（即将一个大卷分为两个同卷径小卷），分卷之后进行合卷作业（对两个小卷进行双合轧制），由合卷机进行在线喷油合卷，合卷完毕后双层卷材的厚度为0.20mm；双合油为粘度1.32 mm2/s的低粘度双合油；
合卷：将步骤（5）得到的单层卷材进行分卷，分卷之后进行合卷作业（对两个小卷进行双合轧制），由合卷机进行在线滴油合卷，合卷完毕后双层卷材的厚度为0.20mm；双合油为粘度1.32 mm2/s，在线每隔5cm间距均匀滴油；
将步骤（6）得到的厚度为0.20mm的双层卷材经铝箔轧机1个道次轧制至厚度为0.13mm的双层铝箔卷材，轧制完成后对双层铝箔卷材进行分切
（7）分切、装炉退火：步骤（4）中的铝箔成品，进行分切，分切后的铝箔成品，随后送退火炉进行成品退火，退火完成，待自然冷却。将步骤（6）退火之后的双层卷材由分切机分成厚度为0.065mm的单层铝箔卷材，然后按照所需要求的大小进行切割。将步骤（6）制备得到的成品放在铝箔分切平台上进行成品分切，首先利用酒精清擦导路中的各个导辊，确保铝卷表面不能有印痕、粘铝、擦伤、划伤，分切错层必须小于0.1mm，不允许有麻点、印痕等缺陷产生，分切前检查分切用刀，分切边部不允许出现碎浪，皱印等产品缺陷；
成品退火的具体步骤如下：提升温度至180℃，并保温10小时，随后提升温度至250℃，并保温50小时，最后降低温度至155℃，并保温20小时，最后出炉冷却。
（8）检查、成品包装：退火冷却后进行最终产品的尺寸、表面、端面检查，主要包括厚度公差、宽度公差；检查表面质量，表面不能有亮线，条纹，擦划伤，黑丝黑条等影响表面外观质量的缺陷；检查端面质量，端面平整，干净，不能有错层，皱印，塔形、污迹等，不能有荷叶边、碎浪等，不能有接头，检查完成后进行薄膜缠绕包装，包装后在套筒两端用黑色堵头进行封口。
经过检测，本实施例最终成品检测为：分切后端面错层0.2mm，边部荷叶边宽0.3mm、峰值0.5mm；表面清洁度达因值：70dyn；机械性能：抗拉强度为105MPa，延伸率32%，屈强比48%；杯凸值7.5mm，深冲高度4.5mm，表面硬度值25HV，往复折弯次数大于20次。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，其特征在于：按照以下步骤操作：将8021铝合金依次经过熔炼、铸轧，其中熔炼温度不高于770℃，导炉时温度范围是730-770℃；
将胚料轧制，开坯经过1-3个道次轧制成厚度2.0～6.5mm的胚料一，将胚料一外圈焊接，用打包带打紧，转退火炉进炉生产，然后使用轧制油进行润滑、冷却得到铝合金卷材；
将铝合金卷材进行中轧，均匀化退火出炉冷却后的坯料温度小于70℃，再经过3~5个道次轧制成厚度为0.35～0.8mm的坯料二；
将坯料二进行精轧，退火完成后，冷轧1~2个道次轧制成厚度为0.2～0.5mm的坯料三；
将坯料三冷轧成0.2mm~0.5mm的铝箔毛料转至箔轧工序，再进行1-3个道次的轧制箔轧至0.06mm~0.12mm的单层铝合金箔材；
将单层铝合金箔材进行双合箔轧，得到厚度为0.030mm~0.08mm，且表面含油量小于13mg/m2的铝箔成品；
将铝箔成品分切，然后进行成品退火，退火完成，自然冷却；
所述8021铝合金包括铝锭和AL-Fe中间合金，所述AL-Fe中间合金是含Fe质量含量为20%的合金，或含Fe质量含量为75％的添加剂，熔炼过程中铝合金中各元素的质量比例为Si=0.025~0.10％，Fe＝1.25~1.65％，Cu：0.001~0.10％，Mn＜0.05％，Mg＜0.05％，Cr＜0.05％，Zn＜0.05％，Ti＝0.01～0.04％，其余为Al，
添加变质剂0.001~0.04%的变质剂Sr在770℃的条件下熔炼4-6小时之后再精炼；
所述熔炼炉内的熔炼在熔炼4-6小时之后，通过惰性气体和精炼剂进行精炼20-30min，完成后除去熔体表面浮渣，间隔1小时再次重复精炼，即完成熔炼炉内的熔炼。
2.根据权利要求1所述的一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，其特征在于：所述静置炉内的精炼是在750℃条件下采用惰性气体精炼30min后除去浮渣，静置20-40min即可；且熔炼过程中以0.5~5HZ的搅拌频率对熔体搅拌，搅拌时间：0.5-12小时连续运转，当熔体上下部分的温差不超过温度5℃，熔体合金成分均匀性偏差值≤5%即可停止搅拌。
3.根据权利要求1所述的一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，其特征在于：所述铸轧过程包含以下步骤：将精炼之后的铝液铸轧成4.0～8mm的坯料，铸轧过程采用氮气进行在线除气，在线除气时石墨转子的转速≥500r/min；
在线除气完成后将铝液导入三级过滤，其中二级过滤的过滤板精度为40+50PPi，三级过滤的过滤装置是RB级7管管式过滤装置，过滤除去的铝渣直径≤0.005mm，完成过滤后继续进行连续铸轧得到坯料。
4.根据权利要求1所述的一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，其特征在于：所述退火过程依次包括高温退火、中间退火；
所述高温退火过程按照以下步骤操作：
以2.0℃/min~3.5℃/min升温到170~240℃，保温时间60~240min；
以3.0℃/min~6.5℃/min升温到500~605℃，保温时间1020~1800min；
以1.0℃/min~2.0℃/min降温到430~580℃，保温时间180~360min；
快冷却至300℃以下进行强制风冷却；
所述中间退火过程按照以下步骤操作：
以3.0℃/min~5.0℃/min升温到150~220℃，保温时间60~360min；
以1. 5℃/min~3.5℃/min升温到450~520℃，保温时间600~1500min；
以0.8℃/min~1.5℃/min降温到350~500℃，保温时间180~600min；
快冷却至250℃以下出炉冷却。
5.根据权利要求1所述的一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，其特征在于：成品退火的步骤是：
在温度80℃~200℃内保温10~25小时；
正在温度215℃~300℃内保温40~80小时；
在温度150℃~175℃内保温10~30小时后出炉冷却。
6.根据权利要求1所述的一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，其特征在于：
所述铝合金中各元素的比例分别为：Si=0.08％，Fe＝1.45％，Cu：0.06％，Mn＜0.05％，Mg＜0.05％，Cr＜0.05％，Zn＜0.05％，Ti＝0.025％，其余为Al；
变质剂Sr的质量百分比是：0.015%；变质剂Sr添加之后在760℃条件下熔炼6小时之后再进行30min的精炼，完成后除去熔体表面浮渣，间隔1小时再次重复精炼，即完成熔炼炉内的熔炼。
7.根据权利要求2所述的一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，其特征在于：所述静置炉内的精炼是在750℃条件下采用惰性气体精炼30min后除去浮渣，静置40min即可；且熔炼过程中以3.5HZ的搅拌频率对熔体连续搅拌6小时。
8.根据权利要求3所述的一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，其特征在于：在三级过滤中，二级过滤的过滤板精度为50+60PPi，三级过滤采用的过滤装置为RB级7管管式过滤装置。
9.根据权利要求1所述的一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，其特征在于：所述铝合金中各元素的比例分别为：Si=0.055％，Fe＝1.42％，Cu：0.02％，Mn＜0.05％，Mg＜0.05％，Cr＜0.05％，Zn＜0.05％，Ti＝0.03％，其余为Al；
变质剂Sr的质量百分比是：0.02%；变质剂Sr添加之后在770℃条件下熔炼4.5小时之后再进行20min的精炼，完成后除去熔体表面浮渣，间隔1小时再次重复精炼，即完成熔炼炉内的熔炼。
10.根据权利要求2所述的一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法，其特征在于：所述静置炉内的精炼是在750℃条件下采用惰性气体精炼30min后除去浮渣，静置25min即可；且熔炼过程中以2.8HZ的搅拌频率对熔体连续搅拌4.5小时。
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