CN112410620B - 一种高耐腐蚀高延展性铝合金及其制品、制品的制备方法 - Google Patents

一种高耐腐蚀高延展性铝合金及其制品、制品的制备方法 Download PDF

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Abstract

金属合金材料技术领域，具体涉及到一种高耐腐蚀高延展性铝合金及其制品、制品的制备方法。本发明一方面旨在提供一种锂离子电池软包装铝塑膜用铝箔新材料，其成分包括铝、铁和锑，其中锑含量不超过0.21wt％，不需要双层铝合金复合亦可以解决材料耐腐蚀性的问题，所获材料具有优异的抗拉强度、深冲性能、耐腐蚀性，加工简便，结构简单等优点。另一方面，提供一种锂离子电池软包装铝塑膜用铝箔的制备方法，通过熔铸、均匀化、轧制、退火工序后制得。

Description

一种高耐腐蚀高延展性铝合金及其制品、制品的制备方法
技术领域
金属合金材料技术领域，涉及一种高耐腐蚀高延展性铝合金，具体涉及到一种高耐腐蚀高延展性铝合金及其制品、制品的制备方法。
背景技术
随着新能源汽车领域的发展，作为其关键技术的动力电池也收到广泛的关注。其中，锂离子电池是当前动力电池的主要技术发展方向之一，市场对于其关注度及需求逐渐提高。铝塑膜是封装软包锂电池的重要材料，对软包电池的质量起着至关重要的作用。
铝塑膜需要具有极高的阻隔性，阻隔性不好会降低聚合物锂离子电池的比容量，使电池起鼓，导致循环寿命和电化学性能的降低，严重的还会使电池失效，因此铝塑膜要严格控制水蒸气与氧气的透过率。作为铝塑膜的关键组成部分之一的铝箔，在室温下会与空气中的氧气发生反应生成氧化膜，可以阻止水蒸气渗入从而保护电芯内部。同时铝塑膜也要具有良好的冷冲压成型性，这样才能保证包装后的电池芯封口规整严密，外观平整，包装牢固，这也要求铝塑膜中所使用的铝箔具有良好的延伸率及深冲性能。
现有技术提供一种8021合金，是以Fe为合金元素获得铝合金用于锂电池软包装用的铝箔，Fe元素的含量为1.4-1.5％，然而，因Fe元素的引入，材料的耐腐蚀性会下降，限制了其在中高端锂离子电池包装用铝塑膜上的应用。
有已知技术提供了一种复合层铝箔及使用该铝箔的铝塑膜，铝箔芯层Si、Fe、 Mn合金元素，并设有铝箔保护层包括Si、Fe、Zn、Mn合金，通过添加Zn调节两层的电位差，来保护铝箔芯层，提高其耐腐蚀性；通过设计牺牲层的方法解决现有技术存在的耐腐性不佳的问题虽然效果明显，然而需要增加加工工序，加工过程较为复杂，严重的降低了生产效率，增加生产成本。
发明内容
本发明一方面旨在提供一种高耐腐蚀高延展性铝合金，其是适用于锂离子电池软包装铝塑膜用铝箔的铝合金新材料，不需要双层铝合金复合亦可以解决材料耐腐蚀性的问题，所获材料具有优异的抗拉强度、深冲性能、耐腐蚀性，加工简便，结构简单等优点。另一方面，提供一种锂离子电池软包装铝塑膜用铝箔的制备方法，通过熔铸、均匀化、轧制、退火工序后制得。
具体的，本发明的第一方面提供了一种高耐腐蚀高延展性铝合金，按重量百分比计，其成分为：
0.55wt％≤Fe≤1.73wt％，0.03wt％≤Sb≤0.21wt％，其余为Al和不可避免的杂质，杂质元素Si≤0.09wt％，其他单种杂质含量≤0.05wt％，其他杂质总含量≤0.15wt％。
在Al-Fe铝合金体系中，添加适量的Sb元素，一方面可以提高材料的延展性，这是基于Sb元素对细化晶粒的贡献；另一方面，Sb元素的加入会使Al3Fe金属间化合物变得更会细小，也能增强Fe元素的细化作用。同时，Sb元素的加入也可以提高铝合金的自腐蚀电位。当杂质元素Si≤0.09wt％，其他单种杂质含量≤0.05wt％，其他杂质总含量≤0.15wt％的范围内时，体系较为纯净，对铝合金微观结构的改变和影响较小，从而有助于改善铝合金的力学性能和耐腐蚀性。此外，引起腐蚀性原因主要在于Fe元素的引入造成的原电池效应，进而引起铝合金的腐蚀，申请人在完成本发明的过程中实验发现当体系中加入0.03wt％≤Sb≤0.21wt％时，可以有效提升合金的自腐蚀电位，进而有效改善耐腐蚀性。当Fe元素＞1.73％时，将难以通过Sb元素来改善耐腐蚀性。
更优选的，当进一步控制杂质Si的含量≤0.05wt％时，可有效减小材料的脆化和对耐腐蚀效果的影响。
进一步地，本发明提供了一种适用于锂离子电池软包装铝塑膜用铝箔的高耐腐蚀高延展性铝合金，按重量百分比计，其成分为：
1.26wt％≤Fe≤1.73wt％，0.03wt％≤Sb≤0.21wt％，其余为Al和不可避免的杂质，杂质元素Si≤0.09wt％，其他单种杂质含量≤0.05wt％，其他杂质总含量≤0.15wt％。
作为锂离子电池软包装铝塑膜用铝箔，要求铝合金材料具有优异的力学性能、耐腐蚀性能和深冲性能，其中Fe元素在铝合金中会形成Al3Fe金属间化合物，起到细化晶粒的作用，需要添加一定范围含量的铁元素，用于提高铝合金的力学性能，以使其满足锂离子电池软包装铝塑膜用铝箔的性能要求，是必要添加的元素。当Fe元素小于1.26wt％时，材料的力学性能不够理想；纯铝在空气中能形成一层很薄、很致密的氧化膜，故耐腐蚀性较高，但是在纯铝中引入较多的Fe元素会影响铝合金的耐腐蚀性，特别是Fe元素添加量较大时，因各金属的电极电位不同及第二相的产生，容易产生原电池效应，进而引起铝合金的腐蚀。
在本发明的高耐腐蚀高延展性铝合金体系中，Si元素为非必要添加元素，Si 元素的存在同样会影响铝合金的耐腐蚀性，然而出于原材料成本的考量不可避免的引入杂质Si元素，在本体系中过高的Si会导致力学性能不足的问题且影响材料的耐腐蚀性能，因此必须控制Si元素的含量在0.09wt％以内。
在本发明的高耐腐蚀高延展性铝合金体系中，加入0.03wt％≤Sb≤0.21wt％的Sb，可提高合金的自腐蚀电位，耐蚀性也得到提高；另一方面，Sb和Fe含量的配伍十分关键，过高的Fe引起耐腐蚀性恶化，并且通过提高Sb的含量亦不能改善，反而过高的Sb会使原电池效应加剧，加快铝合金的腐蚀。此外，Sb元素的加入还可以提高铝合金材料的塑性，Sb与Al形成的高熔点化合物在合金凝固过程中呈弥散质点首先析出，大量的弥散晶核促使晶粒细化，当晶粒细化时，在一定体积内的晶粒数目增多，在同样的塑性变形量下，变形分散在更多的晶粒内进行，变形较均匀。
本体系对杂质的管控要求很高，仅允许杂质元素Si≤0.09wt％，其他单种杂质含量≤0.05wt％，其他杂质总含量≤0.15wt％；过高的杂质会影响Sb提高自腐蚀电位的效果。目前虽然有一些Al-Fe合金中，添加Sb元素作为变质元素来改善铝合金的金相组织、细化晶粒，然而这类合金并没有表现出优异的耐腐蚀性，这是因为现有技术公开的合金往往添加了其他的一些合金元素，特别是Zn、Cu、Mn、 Mg这类合金元素，这些合金元素的引入会破坏Sb元素对提升铝合金的自腐蚀电位的贡献。
作为一种优选的技术方案：所述高耐腐蚀高延展性铝合金体系中，当Fe为 1.40-1.50％时，具有最佳的机械性能。进一步地，所述Sb的含量为0.04～0.10wt％。
本发明的高耐腐蚀高延展性铝合金体系中，Sb的最佳含量需要根据铁含量的添加范围来调节，以此获得铝合金最优的抗腐蚀效果和延伸性。这是因为铁含量的不同，会影响Sb与Fe元素的共同作用，进而影响其细化作用，当进一步限定 Sb元素在0.04～0.10wt％时，具有更为显著的改善效果。
本发明的第二个方面提供了一种应用于锂离子电池软包装铝塑膜用铝箔，其采用如上所述的高耐腐蚀高延展性铝合金制备得到，所述铝箔的最终状态为O态。
进一步地，所述铝箔的最终厚度为0.04-0.10mm。
进一步地，所述铝箔的杯突值为7.27-7.82mm。本发明中所述的杯突值是根据GB/T4156-2007标准进行测试得到。杯突值可反映铝箔的冲压性能，较高的杯突值有利于铝箔制成铝塑膜后深冲性能的提高。
进一步地，所述铝箔经过腐蚀实验后，其失重率为1.47-2.34％，较低的失重率可反应出铝箔的耐蚀性较高。
本发明的第三个方面提供了锂离子电池软包装铝塑膜用铝箔的制备方法，其包括如下步骤：
(1)熔炼、铸造工艺：将所述各组分及重量百分比的原料进行熔炼，熔炼温度控制在720～750℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
其中，1.26wt％≤Fe≤1.73wt％，0.03wt％≤Sb≤0.21wt％，其余为Al和不可避免的杂质，杂质元素Si≤0.09wt％，其他单种杂质含量≤0.05％，其他杂质总含量≤0.15％。
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为500～600℃，热处理时间为2～20h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在350～500℃热轧，热轧至厚度3～5mm；然后进行冷轧，冷轧至0.5～2.0mm时，在260～300℃进行中间退火，退火时间为 1～4h，然后继续冷轧至成品厚度0.04～0.10mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为200-350℃，完全退火的时间为1～16h即得。
有益效果：
本发明中在制备Al-Fe系铝合金用于铝塑膜用铝箔过程中，在该体系中，通过创造性的加入特定含量的Sb元素，使得铝箔材料具备更高延展性；同时，研究发现，Al-Fe系铝合金中，当杂质元素有效控制在一定范围时，由Fe元素造成的原电池效应进而引起铝合金的腐蚀可以通过Sb元素的引入而得到改善，Sb元素可显著的提高铝合金的自腐蚀电位，使材料具备更好的耐腐蚀性。
进一步地，发现Sb的耐腐蚀改善效果，对Al-Fe合金体系以及Sb的添加量存在一定的依赖性，当Fe的添加量为1.40-1.50％，Sb的含量为0.04～0.10wt％材料耐腐蚀性能进一步提升；
与此同时，通过调控杂质硅元素、单杂以及总杂等的含量，使铝箔能更好地满足铝塑膜的耐腐蚀的要求。
本申请涉及的一种新型铝塑膜用铝箔的铝合金材料，保证强度的同时，具有更高耐腐蚀性，更高的延伸率和杯突值。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明中参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“0.05至0.1”时，所描述的范围应被解释为包括范围“0.05至0.09”、“0.05至0.08”、“0.05至0.07”、“0.05至0.06和0.09至0.1”、“0.05至0.08和 0.1”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
本发明中的词语“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
本发明一方面提供了一种高耐腐蚀高延展性铝合金，其成分包括铝(Al)、铁 (Fe)和锑(Sb)，其中锑含量不超过0.21wt％。
进一步地，本发明的高耐腐蚀高延展性铝合金，按重量百分比计，其成分为：
0.55wt％≤Fe≤1.73wt％，0.03wt％≤Sb≤0.21wt％，其余为Al和不可避免的杂质，杂质元素Si≤0.09wt％，其他单种杂质含量≤0.05wt％，其他杂质总含量≤0.15wt％。
申请人在完成本发明的过程中发现，在本发明的铝铁合金中加入一定含量的锑金属Sb，可以在很大程度上提高铝合金的自腐蚀电位，从而显著提高铝箔合金的耐腐蚀性。与此同时，同时，Sb与Al形成的高熔点化合物在合金凝固过程中呈弥散质点首先析出，大量的弥散质点形成的晶核促使晶粒细化，当晶粒细化时，在一定体积内的晶粒数目增多，在同样的塑形变形量下，变形分散在更多的晶粒内进行，变形较均匀，使合金的塑形提高。
在一些实施方式中，所述Sb的含量不低于0.03wt％。申请人发现Sb含量低于0.03wt％时，Sb对Al-Fe合金的耐腐蚀性、塑性的提高不够明显，因此要求铝箔合金中的Sb含量不低于0.03wt％。然而，过高含量的Sb会使原电池效应加剧，不但不能改善其耐腐蚀性，反而会加快铝合金的腐蚀情况，因此，优选的，所述 Sb的含量不超过0.21wt％。
在一些优选的实施方式中，所述锑的含量为0.04～0.10wt％。
本发明的锂离子电池软包装铝塑膜用铝箔成分中还包括铁，其中铁含量不超过1.73wt％。本发明的铝箔中加入一定的铁元素，使铝合金中会形成Al3Fe金属间化合物，起到细化晶粒的作用，用于提高铝合金的力学性能。纯铝在空气中能形成一层很薄、很致密的氧化膜，故耐腐蚀性较高，然而由于铁元素的加入会影响合金的氧化还原电位，从而影响铝箔的耐腐蚀性。尤其是当铁含量较大时，添加量较大的Fe元素，因各金属的电极电位不同及第二相的产生，容易产生原电池效应，进而引起铝合金的力学性能的下降和耐腐蚀性的恶化。因此，在一些优选的实施方式中，铝箔中的铁元素不超过1.73wt％。申请人发现铁元素的含量在 1.73wt％以内时，可以通过加入适量的Sb元素来提升铝合金的自腐蚀电位，进而改善耐腐蚀性；Fe元素过高时，Sb元素的提升效果受限，所获铝合金将难以获得理想的耐腐蚀性能。
申请人发现本发明中的铝箔合金中铁元素的含量过低时，起不到明显的细化晶粒，改善力学性能的作用，尤其是当其含量低于1.26wt％时，铝合金材料的力学性能明显不能满足锂离子电池软包装铝塑膜用铝箔的性能要求。因此，在一些优选的实施方式中，所述铁的含量不低于1.26wt％。进一步优选的，所述铁的含量为1.40～1.50％。在此配比下，制得的铝箔耐腐蚀性和延展性等性能达到最佳。
本发明中的铝箔采用大量的纯铝原料，从而不可避免的在铝合金体系中引入不必要的Si元素。然而Si元素的加入，会影响铝合金的微观结构，从而导致铝箔力学性能不足的问题且影响材料的耐腐蚀性能；因此，本发明中严格控制硅元素含量，通过对铝原料、铁原料等纯度的调控，使体系中的硅含量处在较低的范围内。在一些实施方式中，其中硅含量不高于0.09wt％；进一步优选的，硅含量不高于0.05wt％。
此外，虽然目前有一些现有技术中提及在Al-Fe合金中添加Sb元素的技术内容。然而，这类合金并没有表现出优异的耐腐蚀性，这可能是由于在上述合金中往往添加了其他的一些合金元素，例如Zn、Cu、Mn、Mg等用于功能化改性，这些合金元素的引入，因各金属的电极电位不同及第二相的产生，原电池效应复杂，且会破坏Sb元素对提升铝合金的自腐蚀电位的贡献，进而引起材料腐蚀。因此，本发明中的铝箔体系中含有铁和铝之外，其余Zn、Cu、Mn、Mg等杂质含量要求较少。在一些优选的实施方式中，单杂含量不高于0.05wt％；进一步优选的，其总杂含量不高于0.15wt％。本发明中所述的单杂和总杂指的是体系中的单种杂质成分和多种混合杂质成分。本发明中所述的单杂含量和总杂含量是指除了铝元素、铁元素、锑元素，以及硅元素之外的其余所有成分的含量。
本发明中所述的“含量”，例如锑(元素)含量、铁(元素)含量、硅(元素) 含量等，指的是上述组分任何形式的成分含量，包括单质组分、化合物组分等本领域技术人员所熟知的各类形式。此外，本发明中上述组分的含量可以通过本领域技术人员所熟知的方式进行定量测定得到，例如可以采用国标GB/T 7999-2015 公开的方法等方式。
本发明的第二个方面提供了一种应用于锂离子电池软包装铝塑膜用铝箔，其采用如上所述的高耐腐蚀高延展性铝合金制备得到，所述铝箔的最终状态为O态。
进一步地，所述铝箔的最终厚度为0.04-0.10mm。
进一步地，所述铝箔的杯突值为7.27-7.82mm。本发明中所述的杯突值是根据GB/T4156-2007标准进行测试得到。杯突值可反映铝箔的冲压性能，较高的杯突值有利于铝箔制成铝塑膜后深冲性能的提高。
进一步地，所述铝箔经过腐蚀实验后，其失重率为1.47-2.34％，较低的失重率可反应出铝箔的耐蚀性较高。
本发明的第三个方面提供了如上所述的锂离子电池软包装铝塑膜用铝箔的制备方法，其包括如下步骤：
(1)熔炼、铸造工艺：将所述各组分及重量百分比的原料进行熔炼，熔炼温度控制在720～750℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
其中，1.26wt％≤Fe≤1.73wt％，0.03wt％≤Sb≤0.21wt％，其余为Al和不可避免的杂质，杂质元素Si≤0.09wt％，其他单种杂质含量≤0.05％，其他杂质总含量≤0.15％。
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为500～600℃，热处理时间为2～20h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在350～500℃热轧，热轧至厚度3～5mm；然后进行冷轧，冷轧至0.5～2.0mm时，在260～300℃进行中间退火，退火时间为 1～4h，然后继续冷轧至成品厚度0.04～0.10mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为200-350℃，完全退火的时间为1～16h即得。
本发明的上述制备方法中只公开制备铝箔必要的操作步骤，其余操作可以根据本领域技术人员所熟知的方式进行即可。根据上述成分及制备方法制得的铝箔，其高深冲性能及耐腐蚀性能得到较大提高，杯突值最高能达到7.82mm，腐蚀实验后失重率最低为1.47％。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例
实施例1：提供了一种高耐腐蚀高延展性铝合金，其包括如下重量百分比的成分：
铁 1.73wt％
锑 0.21wt％
硅 0.09wt％
单杂含量≤0.05％，总杂含量≤0.15wt％；
铝余量。
将上述铝合金按照如下步骤，轧制成铝箔，评价材料的延展性、耐腐蚀性等性能：
(1)熔炼、铸造工艺：将所述各组分及重量百分比的原料进行熔炼，熔炼温度控制在750℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为520℃，热处理时间为8h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在480℃热轧，热轧至厚度3.8mm；然后进行冷轧，冷轧至0.65mm时，在280℃进行中间退火，退火时间为1h，然后继续冷轧至成品厚度0.08mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为280℃，完全退火的时间为12h即得。
实施例2：提供了一种高耐腐蚀高延展性铝合金，其包括如下重量百分比的成分：
铁 1.33wt％
锑 0.03wt％
硅 0.06wt％
单杂含量≤0.05％，总杂含量≤0.15wt％；
铝余量。
将上述铝合金按照如下步骤，轧制成铝箔，评价材料的延展性、耐腐蚀性等性能：
(1)熔炼、铸造工艺：将所述各组分及重量百分比的原料进行熔炼，熔炼温度控制在750℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为520℃，热处理时间为20h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在480℃热轧，热轧至厚度3.8mm；然后进行冷轧，冷轧至0.65mm时，在280℃进行中间退火，退火时间为2h，然后继续冷轧至成品厚度0.08mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为200℃，完全退火的时间为16h即得。
实施例3：提供了一种高耐腐蚀高延展性铝合金，其包括如下重量百分比的成分：
铁 1.62wt％
锑 0.11wt％
硅 0.05wt％
单杂含量≤0.05％，总杂含量≤0.15wt％；
铝余量。
将上述铝合金按照如下步骤，轧制成铝箔，评价材料的延展性、耐腐蚀性等性能：
(1)熔炼、铸造工艺：将所述各组分及重量百分比的原料进行熔炼，熔炼温度控制在720℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为560℃，热处理时间为8h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在480℃热轧，热轧至厚度3.8mm；然后进行冷轧，冷轧至0.65mm时，在260℃进行中间退火，退火时间为4h，然后继续冷轧至成品厚度0.04mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为200℃，完全退火的时间为14h即得。
实施例4：提供了一种高耐腐蚀高延展性铝合金，其包括如下重量百分比的成分：
铁 1.56wt％
锑 0.13wt％
硅 0.05wt％
单杂含量≤0.05％，总杂含量≤0.15wt％；
铝余量。
将上述铝合金按照如下步骤，轧制成铝箔，评价材料的延展性、耐腐蚀性等性能：
(1)熔炼、铸造工艺：将所述各组分及重量百分比的原料进行熔炼，熔炼温度控制在720℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为580℃，热处理时间为2h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在500℃热轧，热轧至厚度5mm；然后进行冷轧，冷轧至2mm时，在300℃进行中间退火，退火时间为1h，然后继续冷轧至成品厚度0.08mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为350℃，完全退火的时间为1h即得。
实施例5：提供了一种高耐腐蚀高延展性铝合金，其包括如下重量百分比的成分：
铁 1.45wt％
锑 0.05wt％
硅 0.05wt％
单杂含量≤0.05％，总杂含量≤0.15wt％；
铝余量。
将上述铝合金按照如下步骤，轧制成铝箔，评价材料的延展性、耐腐蚀性等性能：
(1)熔炼、铸造工艺：将所述各组分及重量百分比的原料进行熔炼，熔炼温度控制在750℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为520℃，热处理时间为8h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在480℃热轧，热轧至厚度3.8mm；然后进行冷轧，冷轧至0.65mm时，在280℃进行中间退火，退火时间为1h，然后继续冷轧至成品厚度0.08mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为280℃，完全退火的时间为12h即得。
实施例6：提供了一种高耐腐蚀高延展性铝合金，其包括如下重量百分比的成分：
铁 1.40wt％
锑 0.04wt％
硅 0.04wt％
单杂含量≤0.05％，总杂含量≤0.15wt％；
铝余量。
将上述铝合金按照如下步骤，轧制成铝箔，评价材料的延展性、耐腐蚀性等性能：
(1)熔炼、铸造工艺：将所述各组分及重量百分比的原料进行熔炼，熔炼温度控制在750℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为520℃，热处理时间为8h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在480℃热轧，热轧至厚度3.8mm；然后进行冷轧，冷轧至0.65mm时，在280℃进行中间退火，退火时间为1h，然后继续冷轧至成品厚度0.08mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为280℃，完全退火的时间为12h即得。
实施例7：提供了一种高耐腐蚀高延展性铝合金，其包括如下重量百分比的成分：
铁 1.50wt％
锑 0.1wt％
硅 0.06wt％
单杂含量≤0.05％，总杂含量≤0.15wt％；
铝余量。
将上述铝合金按照如下步骤，轧制成铝箔，评价材料的延展性、耐腐蚀性等性能：
(1)熔炼、铸造工艺：将所述各组分及重量百分比的原料进行熔炼，熔炼温度控制在750℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为520℃，热处理时间为8h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在480℃热轧，热轧至厚度3.8mm；然后进行冷轧，冷轧至0.65mm时，在280℃进行中间退火，退火时间为1h，然后继续冷轧至成品厚度0.08mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为280℃，完全退火的时间为12h即得。
实施例8：提供了一种高耐腐蚀高延展性铝合金，其包括如下重量百分比的成分：
铁 1.48wt％
锑 0.05wt％
硅 0.05wt％
单杂含量≤0.05％，总杂含量≤0.15wt％；
铝余量。
将上述铝合金按照如下步骤，轧制成铝箔，评价材料的延展性、耐腐蚀性等性能：
(1)熔炼、铸造工艺：将所述各组分及重量百分比的原料进行熔炼，熔炼温度控制在750℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为520℃，热处理时间为8h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在480℃热轧，热轧至厚度3.8mm；然后进行冷轧，冷轧至0.65mm时，在280℃进行中间退火，退火时间为1h，然后继续冷轧至成品厚度0.08mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为280℃，完全退火的时间为12h即得。
实施例9：提供了一种高耐腐蚀高延展性铝合金，其包括如下重量百分比的成分：
铁 1.73wt％
锑 0.15wt％
硅 0.09wt％
单杂含量≤0.05％，总杂含量≤0.15wt％；
铝余量。
将上述铝合金按照如下步骤，轧制成铝箔，评价材料的延展性、耐腐蚀性等性能：
(1)熔炼、铸造工艺：将所述各组分及重量百分比的原料进行熔炼，熔炼温度控制在730℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为520℃，热处理时间为15h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在350℃热轧，热轧至厚度3.0mm；然后进行冷轧，冷轧至1.20mm时，在290℃进行中间退火，退火时间为3h，然后继续冷轧至成品厚度0.1mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为340℃，完全退火的时间为5h即得。
实施例10：提供了一种高耐腐蚀高延展性铝合金，其包括如下重量百分比的成分：
铁 1.26wt％
锑 0.03wt％
硅 0.03wt％
单杂含量≤0.05％，总杂含量≤0.15wt％；
铝余量。
将上述铝合金按照如下步骤，轧制成铝箔，评价材料的延展性、耐腐蚀性等性能：
(1)熔炼、铸造工艺：将所述各组分及重量百分比的原料进行熔炼，熔炼温度控制在720℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为520℃，热处理时间为10h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在350℃热轧，热轧至厚度5mm；然后进行冷轧，冷轧至0.50mm时，在260℃进行中间退火，退火时间为4h，然后继续冷轧至成品厚度0.06mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为270℃，完全退火的时间为10h即得。
实施例11：提供一种高耐腐蚀高延展性铝合金，其包括如下重量百分比的成分：
铁 0.55wt％
锑 0.03wt％
硅 0.03wt％
单杂含量≤0.05％，总杂含量≤0.15wt％；
铝余量。
将上述铝合金按照如下步骤，轧制成铝箔，评价材料的延展性和耐腐蚀性：
(1)熔炼、铸造工艺：将所述各组分及重量百分比的原料进行熔炼，熔炼温度控制在720℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为520℃，热处理时间为10h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在350℃热轧，热轧至厚度5mm；然后进行冷轧，冷轧至0.50mm时，在260℃进行中间退火，退火时间为4h，然后继续冷轧至成品厚度0.06mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为270℃，完全退火的时间为10h即得。
对比例1：提供了一种铝箔，其包括如下重量百分比的成分：
铁 1.45wt％
硅 0.05wt％
单杂含量≤0.05％，总杂含量≤0.15wt％；
铝余量。
上述铝箔的制备方法包括如下步骤：
(1)熔炼、铸造工艺：将所述各组分及重量百分比的原料进行熔炼，熔炼温度控制在750℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为520℃，热处理时间为8h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在480℃热轧，热轧至厚度3.8mm；然后进行冷轧，冷轧至0.65mm时，在280℃进行中间退火，退火时间为1h，然后继续冷轧至成品厚度0.08mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为280℃，完全退火的时间为12h即得。
对比例2：提供了一种铝箔，使用纯铝作为原料按照如下步骤制备：
(1)熔炼、铸造工艺：熔炼温度控制在750℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为520℃，热处理时间为8h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在480℃热轧，热轧至厚度3.8mm；然后进行冷轧，冷轧至0.65mm时，在280℃进行中间退火，退火时间为1h，然后继续冷轧至成品厚度0.08mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为280℃，完全退火的时间为12h即得。
对比例3：提供了一种铝箔，其包括如下重量百分比的成分：
锑 0.05wt％
硅 0.05wt％
单杂含量≤0.05％，总杂含量≤0.15wt％；
铝余量。
上述铝箔的制备方法包括如下步骤：
(1)熔炼、铸造工艺：将所述各组分及重量百分比的原料进行熔炼，熔炼温度控制在750℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为520℃，热处理时间为8h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在480℃热轧，热轧至厚度3.8mm；然后进行冷轧，冷轧至0.65mm时，在280℃进行中间退火，退火时间为1h，然后继续冷轧至成品厚度0.08mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为280℃，完全退火的时间为12h即得。
对比例4：提供了一种铝箔，其包括如下重量百分比的成分：
铁 1.45wt％
锑 0.05wt％
硅 0.05wt％
铜 0.20wt％
铝余量。
上述铝箔的制备方法包括如下步骤：
(1)熔炼、铸造工艺：将所述各组分及重量百分比的原料进行熔炼，熔炼温度控制在750℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为520℃，热处理时间为8h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在480℃热轧，热轧至厚度3.8mm；然后进行冷轧，冷轧至0.65mm时，在280℃进行中间退火，退火时间为1h，然后继续冷轧至成品厚度0.08mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为280℃，完全退火的时间为12h即得。
对比例5：提供了一种铝箔，其包括如下重量百分比的成分：
铁 1.45wt％
锑 0.30wt％
硅 0.05wt％
单杂含量≤0.05％，总杂含量≤0.15wt％；
铝余量。
上述铝箔的制备方法包括如下步骤：
(1)熔炼、铸造工艺：将所述各组分及重量百分比的原料进行熔炼，熔炼温度控制在750℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为520℃，热处理时间为8h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在480℃热轧，热轧至厚度3.8mm；然后进行冷轧，冷轧至0.65mm时，在280℃进行中间退火，退火时间为1h，然后继续冷轧至成品厚度0.08mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为280℃，完全退火的时间为12h即得。
对比例6：提供了一种铝箔，其包括如下重量百分比的成分：
铁 2.0wt％
锑 0.05wt％
硅 0.05wt％
单杂含量≤0.05％，总杂含量≤0.15wt％；
铝余量。
上述铝箔的制备方法包括如下步骤：
(1)熔炼、铸造工艺：将所述各组分及重量百分比的原料进行熔炼，熔炼温度控制在750℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为520℃，热处理时间为8h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在480℃热轧，热轧至厚度3.8mm；然后进行冷轧，冷轧至0.65mm时，在280℃进行中间退火，退火时间为1h，然后继续冷轧至成品厚度0.08mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为280℃，完全退火的时间为12h即得。
性能测试
申请人对上述实施例和对比例中的锂离子电池软包装铝塑膜用铝箔杨平进行了断后伸长率、耐腐蚀性、拉伸强度等测试，具体测试方法如下：
1)使用断后伸长率A50及冲压杯突深度两个指标评价材料的加工性能的好坏，其中断后伸长率A50采用GB/T228.1-2010标准进行测试，测试仪器为ZWICK 万能材料试验机；冲压杯突深度采用GB/T 4156-2007标准进行测试，测试仪器为微机控制全自动杯突试验机。
2)使用规定屈服强度Rp0.2、抗拉强度Rm，表征力学性能的好坏，其中规定屈服强度Rp0.2与抗拉强度Rm采用GB/T228.1-2010标准测试，测试仪器为ZWICK 万能材料试验机。
3)通过OY实验测试腐蚀液处理前后样品的失重率表征材料的耐腐蚀性，试样经过打磨抛光清洗后，选取25mmx100mm大小的样品，称得实验前样品重量，然后浸入OY腐蚀溶液中，进行腐蚀实验。实验结束后将试样在稀硝酸溶液中浸泡后，用水清洗烘干后，称得重量，并计算失重率，计算方法：(腐蚀前重量-腐蚀后重量)/腐蚀前重量。
上述性能测试结果见如下表1.
表1性能测试结果
Figure BDA0002777964080000191
Figure BDA0002777964080000201
从上述实验结果中可以看出，本发明中通过对各个组分的含量调控，使铝箔保证强度的同时，具有更高耐腐蚀性，更高的延伸率和杯突值，能更好地满足铝塑膜的耐腐蚀和延展性的要求。
具体的：通过实施例5和对比例1的比较，实施例5所得铝箔的失重率、延伸率、杯突值均大于对比例1的值，且得到明显的提升，特别值得关注的是铝箔腐蚀后的失重率明显降低，这表明Sb对Al-Fe系耐腐蚀性的贡献。在本体系中加入Sb，其耐腐蚀性能得到极大提高，但是在本体系外(对比例2与对比例3) 的纯铝体系中，对比验证加入Sb后，并不能进一步提升纯铝的耐腐蚀性，反而会造成耐腐蚀性的略微下降。通过实施例5与对比例2、3之间的比较中可以看出，Sb在纯铝中并不能进一步提高材料的耐腐蚀性，这是因为纯铝本身表面具备致密的氧化膜，其本身的耐腐蚀性很好，添加Sb并不能进一步改善其耐腐蚀性，反而会影响耐腐蚀效果。Sb之所以可以改善Al-Fe合金的耐腐蚀性，是因为Fe 的引入造成了原电池效应，进而引起铝合金的腐蚀，当加入一定量的Sb可以有效提升铝合金的自腐蚀电位，进而改善材料腐蚀。
对比例4与实施例5基本一致，不同之处仅在于：对比例4还含有0.2％的 Cu元素，其间性能测试结果分析比较中可知，引入其他的金属合金元素会降低材料的耐腐蚀性，这是因为其他合金元素的引入破坏了材料的自腐蚀电位。对比例5与实施例5基本一致，不同之处仅在于：Sb的含量为0.30％，其间性能测试结果分析比较中可知，材料的耐腐性恶化严重，过高的Sb反而会使原电池效应加剧，加快铝合金的腐蚀。对比例6与实施例5基本一致，不同之处仅在于：Fe 的含量为2.0％，其间性能测试结果分析比较中可知，过高的铁含量下，原电池效应严重，采用Fe-Sb协效仍无法获得好的耐腐性，此外，大量的铁元素导致材料的力学性能下降。
实施例11与实施例10相比，实施例11的Fe元素相对较少，实施例11的耐腐蚀性更好一点，然而其力学性能方面强度和延伸率不及实施例10，从综合性能来看，实施例10更适于锂离子电池软包装铝塑膜用。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或更改为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种应用于锂离子电池软包装铝塑膜用铝箔，其特征在于，其采用一种高耐腐蚀高延展性铝合金制备得到，所述铝箔的最终状态为O态；
所述高耐腐蚀高延展性铝合金，按重量百分比计，其成分为：
1.26wt％≤Fe≤1.73wt％，0.03wt％≤Sb≤0.21wt％，其余为Al和不可避免的杂质，杂质元素Si≤0.09wt％，其他单种杂质含量≤0.05wt％，其他杂质总含量≤0.15wt％。
2.根据权利要求1所述的应用于锂离子电池软包装铝塑膜用铝箔，其特征在于，所述Fe的含量为1.40～1.50wt％，所述Sb的含量为0.04～0.10wt％。
3.根据权利要求1所述的应用于锂离子电池软包装铝塑膜用铝箔，其特征在于，所述铝箔的最终厚度为0.04-0.10mm。
4.根据权利要求3所述的应用于锂离子电池软包装铝塑膜用铝箔，其特征在于，所述铝箔的杯突值为7.27-7.82mm；腐蚀实验后失重率1.47-2.34％。
5.根据权利要求4所述的应用于锂离子电池软包装铝塑膜用铝箔的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)熔炼、铸造工艺：将所述各组分及重量百分比的原料进行熔炼，熔炼温度控制在720～750℃范围内，然后精炼、静置后浇铸成铸锭；
其中，1.26wt％≤Fe≤1.73wt％，0.03wt％≤Sb≤0.21wt％，其余为Al和不可避免的杂质，杂质元素Si≤0.09wt％，其他单种杂质含量≤0.05％，其他杂质总含量≤0.15％；
(2)均匀化：将上述铸锭进行均匀化处理，均匀化热处理温度为500～600℃，热处理时间为2～20h；
(3)轧制：将均匀化后的铸锭在350～500℃热轧，热轧至厚度3～5mm；然后进行冷轧，冷轧至0.5～2.0mm时，在260～300℃进行中间退火，退火时间为1～4h，然后继续冷轧至成品厚度0.04～0.10mm；
(4)退火：将冷轧后的合金进行完全退火，完全退火的温度为200-350℃，完全退火的时间为1～16h即得。
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