CN111850350A - 新能源汽车熔断器用铝合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了新能源汽车熔断器用铝合金材料及其制备方法，涉及新能源汽车熔断器领域，针对现有的铝型材不适用于对安全性能要求高的汽车产品的问题，现提出如下方案，包括以下质量百分比的原料：镁0.4～0.75％、硅0.4～0.75％、铁0.05～0.5％、铜0.05～0.2％、锌0.05～0.2％、锰0.01～0.1％、铬0.01～0.1％、硼0.04～0.1％和混合稀土0.03～0.15％，其余为铝。本发明中，提高了铝合金的导电性能，增强合金时效强化效果与速率，采取了单级时效工艺，降低了设备及人工成本，适用于对安全性能要求高的汽车产品。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车熔断器领域，尤其涉及新能源汽车熔断器 用铝合金材料及其制备方法。
背景技术
当今社会能源危机和环境污染问题与日俱增，全国大面积的雾霾 天气更是为人们敲响了警钟。在环境污染方面，汽车的影响不容忽视。 发展高效、节能、零排放的清洁型电动汽车已成为国内外汽车工业发 展的必然趋势。为了提高电动汽车的动力性能和续驶里程，电动汽车 动力电池组的电压越来越高，可达到几百伏，能量可以达到几十甚至 上百千瓦时。动力电池组一旦发生短路，瞬间会产生巨大的能量，存 在爆炸、起火的危险，严重地危及车辆及乘客的安全。为了保证车载 用电器和乘客的安全，防止短路及过载现象的发生，一般选用熔断器 进行保护。
现有的新能源汽车中一般使用高压熔断器作为短路和过电流保 护的主动安全保护器件，电阻部件采用铝型材，要求铝型材具有较高 的导电率，当电流超过规定值时，以电流流过本身电阻产生的热量使 铝型材熔断，达到断开电路的目的，但因没有考虑到不同产品及环境 下对于铝型材强度的要求，不适用于对安全性能要求高的汽车产品， 为此我们设计出了新能源汽车熔断器用铝合金材料及其制备方法来 解决以上问题。
发明内容
本发明提出的新能源汽车熔断器用铝合金材料及其制备方法，解 决了现有的铝型材不适用于对安全性能要求高的汽车产品的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
新能源汽车熔断器用铝合金材料，包括以下质量百分比的原料： 镁0.4～0.75％、硅0.4～0.75％、铁0.05～0.5％、铜0.05～0.2％、锌 0.05～0.2％、锰0.01～0.1％、铬0.01～0.1％、硼0.04～0.1％和混合 稀土0.03～0.15％，其余为铝。
优选的，包括以下质量百分比的原料：镁0.5％、硅0.5％、铁0.3％、 铜0.1％、锌0.1％、锰0.03％、铬0.03％、硼0.06％和混合稀土0.1％， 其余为铝。
优选的，混合稀土为La、Ce、Pr和Y以任意比例混合后的混合 稀土。
一种新能源汽车熔断器用铝合金材料的制备方法，包括以下步 骤：
S1、按照原料的质量百分比备料；
S2、将S1中的原料投放到熔化炉内，以680～850℃的温度进行 熔化，并搅拌直至原料完全融化混合，除渣后得到6101系铝合金原 液；
S3、向S2中的6101系铝合金液中加入溶剂进行精炼，溶剂的重 量是6101系铝合金液的1～2‰，得到6101系铝合金精炼液；
S4、将S3中的6101系铝合金精炼液置于静置炉中静置，静置炉 的温度为650～750℃，静置后倒出，并进行在线除气过滤，得到6101 系铝合金液；
S5、用挤压设备对S4中的6101系铝合金液进行挤压生产，在线 淬火后得到6101系铝合金型材；
S6、将S5中的6101系铝合金型材锯切成段，风冷后检验入库。
优选的，S2中，投料时，混合稀土最后投到熔化炉中。
优选的，S2中采用的溶剂为晶粒细化剂。
优选的，S5中使用的挤压设备为16MN挤压机台，Φ178mm圆铸 锭，铸造的条件为：铸锭温度470～500℃，出口温度500～550℃， 挤压速度为9～10m/min。
优选的，S5中，在线淬火的方式为水淬，淬后温度≤50℃，， 冷却速度≥30℃/S。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，适当降低了Mg/Si配比值，时效后，过剩Si原子 会从基体中析出，减小基体的晶格畸变，有利于导电性能的提高，过 剩Si的存在可与有害元素Fe反应，并促进β相的析出，增强合金时 效强化效果与速率。
2、本发明中6101系铝合金的原料中添加了混合稀土，通过稀土 优化综合处理可以有效降低铝锭中的Si、Fe及其他过渡元素的含量， 有效提高铝型材的导电性能。
3、本发明中采用了水淬的方式进行淬火，对淬火速度及淬火时 间进行控制，以保证时效后合金强度，且6101系铝合金较常见采用 的是双极时效，通过对温度及时间控制，采取了单级时效工艺，降低 了设备及人工成本。
4、本发明中，6101系铝合金抗拉强度、规定非比例延伸强度、 断后伸长率、型材导电率均能够满足新能源汽车熔断器的使用需求， 采用具备高强度高导电率的6101系铝合金制备的熔断器，可基于强 度及导电率采用双重保险方式，安全系数显著提高，还可推广到轨道 交通、电力、航空航天等领域的应用。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显 然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施 例。
实施例一
一种新能源汽车熔断器用铝合金材料的制备方法，包括以下步 骤：
S1、按照原料的质量百分比备料，原料包括以下质量百分比的原 料：镁0.4％、硅0.4％、铁0.3％、铜0.1％、锌0.1％、锰0.03％、铬 0.03％、硼0.06％和混合稀土0.1％，其余为铝；
S2、将S1中的原料投放到熔化炉内，混合稀土最后投到熔化炉 中，以680℃的温度进行熔化，并搅拌直至原料完全融化混合，除渣 后得到6101系铝合金原液；
S3、向S2中的6101系铝合金液中加入钛剂块进行精炼，溶剂的 重量是6101系铝合金液的1‰，得到6101系铝合金精炼液；
S4、将S3中的6101系铝合金精炼液置于静置炉中静置，静置炉 的温度为650℃，静置后倒出，并进行在线除气过滤，得到6101系 铝合金液；
S5、用挤压设备对S4中的6101系铝合金液进行挤压生产，压设 备为16MN挤压机台，Φ178mm圆铸锭，铸造的条件为：铸锭温度470℃， 出口温度500℃，挤压速度为9m/min，水淬，淬后温度≤50℃，冷却 速度≥30℃/S，得到6101系铝合金型材；
S6、将S5中的6101系铝合金型材锯切成段，风冷后检验入库。
实施例二
一种新能源汽车熔断器用铝合金材料的制备方法，包括以下步 骤：
S1、按照原料的质量百分比备料，原料包括以下质量百分比的原 料：镁0.45％、硅0.45％、铁0.3％、铜0.1％、锌0.1％、锰0.03％、铬 0.03％、硼0.06％和混合稀土0.1％，其余为铝；
S2、将S1中的原料投放到熔化炉内，混合稀土最后投到熔化炉 中，以700℃的温度进行熔化，并搅拌直至原料完全融化混合，除渣 后得到6101系铝合金原液；
S3、向S2中的6101系铝合金液中加入Al-Ti进行精炼，溶剂的 重量是6101系铝合金液的1.2‰，得到6101系铝合金精炼液；
S4、将S3中的6101系铝合金精炼液置于静置炉中静置，静置炉 的温度为680℃，静置后倒出，并进行在线除气过滤，得到6101系 铝合金液；
S5、用挤压设备对S4中的6101系铝合金液进行挤压生产，压设 备为16MN挤压机台，Φ178mm圆铸锭，铸造的条件为：铸锭温度475℃， 出口温度510℃，挤压速度为9m/min，水淬，淬后温度≤50℃，冷却 速度≥30℃/S，得到6101系铝合金型材；
S6、将S5中的6101系铝合金型材锯切成段，风冷后检验入库。
实施例三
一种新能源汽车熔断器用铝合金材料的制备方法，包括以下步 骤：
S1、按照原料的质量百分比备料，原料包括以下质量百分比的原 料：镁0.5％、硅0.5％、铁0.3％、铜0.1％、锌0.1％、锰0.03％、铬 0.03％、硼0.06％和混合稀土0.1％，其余为铝；
S2、将S1中的原料投放到熔化炉内，混合稀土最后投到熔化炉 中，以720℃的温度进行熔化，并搅拌直至原料完全融化混合，除渣 后得到6101系铝合金原液；
S3、向S2中的6101系铝合金液中加入钛剂块进行精炼，溶剂的 重量是6101系铝合金液的1.4‰，得到6101系铝合金精炼液；
S4、将S3中的6101系铝合金精炼液置于静置炉中静置，静置炉 的温度为700℃，静置后倒出，并进行在线除气过滤，得到6101系 铝合金液；
S5、用挤压设备对S4中的6101系铝合金液进行挤压生产，压设 备为16MN挤压机台，Φ178mm圆铸锭，铸造的条件为：铸锭温度480℃， 出口温度515℃，挤压速度为9m/min，水淬，淬后温度≤50℃，冷却 速度≥30℃/S，得到6101系铝合金型材；
S6、将S5中的6101系铝合金型材锯切成段，风冷后检验入库。
实施例四
一种新能源汽车熔断器用铝合金材料的制备方法，包括以下步 骤：
S1、按照原料的质量百分比备料，原料包括以下质量百分比的原 料：镁0.55％、硅0.55％、铁0.3％、铜0.1％、锌0.1％、锰0.03％、铬 0.03％、硼0.06％和混合稀土0.1％，其余为铝；
S2、将S1中的原料投放到熔化炉内，混合稀土最后投到熔化炉 中，以760℃的温度进行熔化，并搅拌直至原料完全融化混合，除渣 后得到6101系铝合金原液；
S3、向S2中的6101系铝合金液中加入Al-Ti进行精炼，溶剂的 重量是6101系铝合金液的1.6‰，得到6101系铝合金精炼液；
S4、将S3中的6101系铝合金精炼液置于静置炉中静置，静置炉 的温度为710℃，静置后倒出，并进行在线除气过滤，得到6101系 铝合金液；
S5、用挤压设备对S4中的6101系铝合金液进行挤压生产，压设 备为16MN挤压机台，Φ178mm圆铸锭，铸造的条件为：铸锭温度490℃， 出口温度530℃，挤压速度为10m/min，水淬，淬后温度≤50℃，冷 却速度≥30℃/S，得到6101系铝合金型材；
S6、将S5中的6101系铝合金型材锯切成段，风冷后检验入库。
实施例五
一种新能源汽车熔断器用铝合金材料的制备方法，包括以下步 骤：
S1、按照原料的质量百分比备料，原料包括以下质量百分比的原 料：镁0.6％、硅0.6％、铁0.3％、铜0.1％、锌0.1％、锰0.03％、铬 0.03％、硼0.06％和混合稀土0.1％，其余为铝；
S2、将S1中的原料投放到熔化炉内，混合稀土最后投到熔化炉 中，以680～850℃的温度进行熔化，并搅拌直至原料完全融化混合， 除渣后得到6101系铝合金原液；
S3、向S2中的6101系铝合金液中加入Al-Ti进行精炼，溶剂的 重量是6101系铝合金液的1.8‰，得到6101系铝合金精炼液；
S4、将S3中的6101系铝合金精炼液置于静置炉中静置，静置炉 的温度为730℃，静置后倒出，并进行在线除气过滤，得到6101系 铝合金液；
S5、用挤压设备对S4中的6101系铝合金液进行挤压生产，压设 备为16MN挤压机台，Φ178mm圆铸锭，铸造的条件为：铸锭温度490℃， 出口温度540℃，挤压速度为10m/min，水淬，淬后温度≤50℃，冷 却速度≥30℃/S，得到6101系铝合金型材；
S6、将S5中的6101系铝合金型材锯切成段，风冷后检验入库。
实施例六
一种新能源汽车熔断器用铝合金材料的制备方法，包括以下步 骤：
S1、按照原料的质量百分比备料，原料包括以下质量百分比的原 料：镁0.75％、硅0.75％、铁0.3％、铜0.1％、锌0.1％、锰0.03％、铬0.03％、硼0.06％和混合稀土0.1％，其余为铝；
S2、将S1中的原料投放到熔化炉内，混合稀土最后投到熔化炉 中，以680～850℃的温度进行熔化，并搅拌直至原料完全融化混合， 除渣后得到6101系铝合金原液；
S3、向S2中的6101系铝合金液中加入钛剂块进行精炼，溶剂的 重量是6101系铝合金液的2‰，得到6101系铝合金精炼液；
S4、将S3中的6101系铝合金精炼液置于静置炉中静置，静置炉 的温度为750℃，静置后倒出，并进行在线除气过滤，得到6101系 铝合金液；
S5、用挤压设备对S4中的6101系铝合金液进行挤压生产，压设 备为16MN挤压机台，Φ178mm圆铸锭，铸造的条件为：铸锭温度500℃， 出口温度550℃，挤压速度为10m/min，水淬，淬后温度≤50℃，冷 却速度≥30℃/S，得到6101系铝合金型材；
S6、将S5中的6101系铝合金型材锯切成段，风冷后检验入库。
将上述六组实施例中制备的6101系铝合金型材，按照1～6的编 号进行编号，并按标准进行室温拉伸试验及导电率检测，得到材料抗 拉强度、规定非比例延伸强度、断后伸长率、导电率检测数据，如下 表所示：
通过上表可以得出：
6101系铝合金抗拉强度Rm＝195MPa～202MPa，规定非比例延伸强 度Rp0.2＝159MPa～167MPa，断后伸长率A50％＝14.5～16.0％，型材导 电率＝56.4～56.5％IACS，新能源汽车采用具备高强度高导电率的6101 系铝合金，可基于强度及导电率采用双重保险方式，安全系数显著提 高，还可推广到轨道交通、电力、航空航天等领域的应用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技 术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改 变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.新能源汽车熔断器用铝合金材料，其特征在于，包括以下质量百分比的原料：镁0.4～0.75％、硅0.4～0.75％、铁0.05～0.5％、铜0.05～0.2％、锌0.05～0.2％、锰0.01～0.1％、铬0.01～0.1％、硼0.04～0.1％和混合稀土0.03～0.15％，其余为铝。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车熔断器用铝合金材料，其特征在于，包括以下质量百分比的原料：镁0.5％、硅0.5％、铁0.3％、铜0.1％、锌0.1％、锰0.03％、铬0.03％、硼0.06％和混合稀土0.1％，其余为铝。
3.根据权利要求1所述的新能源汽车熔断器用铝合金材料，其特征在于，混合稀土为La、Ce、Pr和Y以任意比例混合后的混合稀土。
4.一种权利要求1所述的新能源汽车熔断器用铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照原料的质量百分比备料；
S2、将S1中的原料投放到熔化炉内，以680～850℃的温度进行熔化，并搅拌直至原料完全融化混合，除渣后得到6101系铝合金原液；
S3、向S2中的6101系铝合金液中加入溶剂进行精炼，溶剂的重量是6101系铝合金液的1～2‰，得到6101系铝合金精炼液；
S4、将S3中的6101系铝合金精炼液置于静置炉中静置，静置炉的温度为650～750℃，静置后倒出，并进行在线除气过滤，得到6101系铝合金液；
S5、用挤压设备对S4中的6101系铝合金液进行挤压生产，在线淬火后得到6101系铝合金型材；
S6、将S5中的6101系铝合金型材锯切成段，风冷后检验入库。
5.根据权利要求4所述的新能源汽车熔断器用铝合金材料的制备方法，其特征在于，S2中，投料时，混合稀土最后投到熔化炉中。
6.根据权利要求4所述的新能源汽车熔断器用铝合金材料的制备方法，其特征在于，S2中采用的溶剂为晶粒细化剂。
7.根据权利要求4所述的新能源汽车熔断器用铝合金材料的制备方法，其特征在于，S5中使用的挤压设备为16MN挤压机台，Φ178mm圆铸锭，铸造的条件为：铸锭温度470～500℃，出口温度500～550℃，挤压速度为9～10m/min。
8.根据权利要求4所述的新能源汽车熔断器用铝合金材料的制备方法，其特征在于，S5中，在线淬火的方式为水淬，淬后温度≤50℃，冷却速度≥30℃/S。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201030 |