CN113388765A - 一种高导电新能源车用铝合金材料及方法 - Google Patents

一种高导电新能源车用铝合金材料及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高导电新能源车用铝合金材料及其制备方法，铝合金材料由导电型材和涂覆在导电型材外的防护层组成；其中，导电型材由Al、Ag、Cu、MoSi2、Mg、Sr、稀土元素组成；防护层由Y2O3、Al、Fe组成。制备方法为：原料球磨，采用化学包裹法制备MoSi2/Cu复合体；浇筑注获得导电型材；制备涂层材料，采用激光熔覆的方式将涂层材料均匀涂覆在导电型材表明，形成保护结构。本发明的铝合金材料具有高导电性，并且在导电型材外涂覆有高耐磨性、高韧性及高抗裂性的防护层结构，显著提高了本铝合金材料的使用寿命。

Description

一种高导电新能源车用铝合金材料及方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金材料及方法，尤其涉及一种高导电新能源车用铝合金材料及方法。
背景技术
近年来，随着新能源汽车领域的高速发展，新能源汽车的普及及推广范围不断扩大；目前，新能源汽车使用上最明显的短板是电池续航短及充电时间长，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，这对电池充电技术的要求也越来越高。因此，亟需提供一种高导电新能源车用铝合金材料及方法，以应用于新能源汽车的电池制造。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种高导电新能源车用铝合金材料及方法。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高导电新能源车用铝合金材料，它由导电型材和涂覆在导电型材外的防护层组成；其中，导电型材由以下重量份的各物质组成：Al 60-70份，Ag 10-20份，Cu 10-20份，MoSi21-3份，Mg 5-10份,Sr 0.5-1份，稀土元素1-3份；防护层由以下重量份的各物质组成：Y2O35-10份，Al 1-2份，Fe 10-15份。
进一步地，导电型材由以下重量份的各物质组成：Al 60份，Ag 10份，Cu10份，MoSi21份，Mg 5份,Sr 0.5份，稀土元素1份；防护层由以下重量份的各物质组成：Y2O35份，Al1份，Fe 10份。
进一步地，导电型材由以下重量份的各物质组成：Al 70份，Ag 20份，Cu20份，MoSi23份，Mg 0份,Sr 1份，稀土元素3份；防护层由以下重量份的各物质组成：Y2O310份，Al2份，Fe 15份。
进一步地，导电型材由以下重量份的各物质组成：Al 65份，Ag 15份，Cu15份，MoSi22份，Mg 7.5份,Sr 0.75份，稀土元素2份；防护层由以下重量份的各物质组成：Y2O37.5份，Al 1.5份，Fe 12.5份。
一种权利要求1所述的高导电新能源车用铝合金材料的制备方法，其特征在于：具体包括以下处理步骤：
步骤一、将预将Ag、Mg、Sr原料投入到球磨机中，氩气保护条件下进行球磨，球磨速度在400-600r/min，当球磨粒径达到纳米级要求后，取出Ag、Mg、Sr，以备用；
步骤二：以Cu、MoSi2为原料，采用化学包裹法制备MoSi2/Cu复合体；
步骤三、准备好的纯铝作为基料，加入到熔化炉中加热熔化，当加热温度升至700℃，加入研磨为纳米级的Ag、Mg、Sr，并加入配制好的MoSi2/Cu复合粉体；待其全部熔化后，继续调温至750-770℃，加入熔液重量1.5-2.5％的精炼剂精炼15-20min，随后加入打渣剂，扒渣后加入稀土金属，并充入氮气进行除气除杂；检测合金液中各元素成分的是否满足要求，若满足，静置30min后进行浇筑注，获得铝合金型材；
步骤四、将5-10份Y2O3、1-2份Al粉、10-15份Fe粉搅拌混合制成涂层材料；
步骤五、将得到的铝合金型材打磨光滑并去清洗干净，待型材烘干后，选用酒精粘结剂作为粘接剂，并采用激光熔覆的方式将涂层材料均匀涂覆在导电型材表明，形成保护结构。
本发明公开了一种高导电新能源车用铝合金材料及方法，该铝合金材料中添加有高导电性能的Ag，同时，利用Cu与MoSi2生成MoSi2/Cu复合体，充分确保本铝合金材料的高导电性。此外，在导电型材外涂覆有高耐磨性、高韧性及高抗裂性的防护层结构，显著提高了本铝合金材料的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明公开了一些高导电新能源车用铝合金材料，由导电型材和涂覆在导电型材外的防护层组成；其中，导电型材由以下重量份的各物质组成：Al 60-70份，Ag 10-20份，Cu10-20份，MoSi21-3份，Mg 5-10份,Sr 0.5-1份，稀土元素1-3份；防护层由以下重量份的各物质组成：Y2O35-10份，Al 1-2份，Fe 10-15份。
在导电型材中，Ag具有良好的导电性能，可显著提升本铝合金材料的导电性能；Cu也具有良好的导电性能，由Cu与MoSi2作用，先制备出MoSi2/Cu复合粉体，该复合粉体不但具有优异的导电性能且稳定性强，配合Ag的导电性能，充分确保本铝合金材料的高导电性。通过添加Sr，可提高材料力学性能和塑性加工性及抗拉强度，改善制品表面粗糙度；通过Mg的添加，可使铝合金材料的抗拉强度和屈服强度得到改善。
通过添加稀土元素，起到细化晶粒的作用，稀土元素在铝熔铸时使得金相组织更加均匀细化，可显著提高最终合成的合金材料的韧性；并且，具有晶细作用的稀土元素科降低熔体表面的张力，进而使熔融状态时合金流动性能提升，有助于后续的浇注工艺的进行，提高导电型材的可塑性。
为进一步提高本铝合金材料的使用寿命，在导电型材外涂覆有高耐磨性、高韧性及高抗裂性的防护层结构；在防护层结构中引入有具有细晶效应的Y2O3颗粒，采用该颗粒可获得晶粒细化的合金材料，显著提高了导电型材外防护结构的韧性和抗裂性。
本发明还公开一种高导电性铝合金材料的制备方法，具体包括以下处理步骤：
步骤一、将预将Ag、Mg、Sr原料投入到球磨机中，氩气保护条件下进行球磨，球磨速度在400-600r/min，当球磨粒径达到纳米级要求后，取出Ag、Mg、Sr，以备用；
步骤二：以Cu、MoSi2为原料，采用化学包裹法制备MoSi2/Cu复合体；
弥散强化铜材料具有优良的导电导热性能，较高的强度、耐磨性和优越的高温性能；由此，本发明采用具有良好导电性和高温性能的金属间化合物MoSi2作为弥散相，并采用化学包裹法制备MoSi2/Cu复合体，MoSi2/Cu复合体的存在使得本发明的铝合金材料具有优异的热稳定性并具有良好的导电性能。对于将MiSo2粉体先经球墨细化为纳米级，同时，利用Cu粉配制CuSO4溶液，包裹所用的Cu微粒是利用Zn粉与CuSO4溶液置换反应生成的；
步骤三、准备好的纯铝作为基料，加入到熔化炉中加热熔化，当加热温度升至700℃，加入研磨为纳米级的Ag、Mg、Sr，并加入配制好的MoSi2/Cu复合粉体；待其全部熔化后，继续调温至750-770℃，加入熔液重量1.5-2.5％的精炼剂精炼15-20min，随后加入打渣剂，扒渣后加入稀土金属，并充入氮气进行除气除杂；充分混合后，取样分析，调整成分，使得合金液中各元素成分的重量百分比符合下列要求：Al:60-70份，Ag:10-20份，Cu:10-20份，MoSi2:1-3份，Mg:5-10份,Sr:0.5-1份，稀土元素：
直至熔融的合金液满足上述组分要求后，静置30min后进行浇筑注，获得铝合金型材；
步骤四、将5-10份Y2O3、1-2份Al粉、10-15份Fe粉搅拌混合制成涂层材料；
步骤五、将得到的铝合金型材打磨光滑并去清洗干净，待型材烘干后，选用酒精粘结剂作为粘接剂，并采用激光熔覆的方式将涂层材料均匀涂覆在导电型材表明，形成保护结构，涂层厚度在1mm左右。涂层材料与导电型材呈冶金结合，微观组织无气孔、夹杂、裂纹等缺陷，可显著的提高本铝合金材料的耐磨、耐腐蚀、韧性及抗裂性，进而提高本铝合金材料的使用寿命。
下面结合具体的实施例，对本发明所公开的新能源汽车用铝合金材料及其制备方法做进一步的说明。
【实施例一】
本实施例公开了一种高导电新能源车用铝合金材料及方法，该铝合金材料由导电型材和涂覆在导电型材外的防护层组成；其中，导电型材由以下重量份的各物质组成：Al60份，Ag 10份，Cu 10份，MoSi21份，Mg 5份,Sr 0.5份，稀土元素1份；防护层由以下重量份的各物质组成：Y2O35份，Al 1份，Fe 10份。
本实施例中，高导电新能源车用铝合金材料的制备方法为：步骤一、将预将Ag、Mg、Sr原料投入到球磨机中，氩气保护条件下进行球磨，球磨速度在400-600r/min，当球磨粒径达到纳米级要求后，取出Ag、Mg、Sr，以备用；
步骤二：以Cu、MoSi2为原料，采用化学包裹法制备MoSi2/Cu复合体；
步骤三、准备好的纯铝作为基料，加入到熔化炉中加热熔化，当加热温度升至700℃，加入研磨为纳米级的Ag、Mg、Sr，并加入配制好的MoSi2/Cu复合粉体；待其全部熔化后，继续调温至750-770℃，加入熔液重量1.5-2.5％的精炼剂精炼15-20min，随后加入打渣剂，扒渣后加入稀土金属，并充入氮气进行除气除杂；检测合金液中各元素成分的是否满足要求：Al 60份，Ag 10份，Cu 10份，MoSi21份，Mg 5份,Sr 0.5份，稀土元素1份；若满足，静置30min后进行浇筑注，获得铝合金型材；
步骤四、将5份Y2O3、1份Al粉、10份Fe粉搅拌混合制成涂层材料；
步骤五、将得到的铝合金型材打磨光滑并去清洗干净，待型材烘干后，选用酒精粘结剂作为粘接剂，并采用激光熔覆的方式将涂层材料均匀涂覆在导电型材表明，形成保护结构。
【实施例二】
本实施例公开了一种高导电新能源车用铝合金材料及方法，该铝合金材料由导电型材和涂覆在导电型材外的防护层组成；其中，导电型材由以下重量份的各物质组成：Al70份，Ag 20份，Cu 20份，MoSi23份，Mg 0份,Sr 1份，稀土元素3份；防护层由以下重量份的各物质组成：Y2O310份，Al 2份，Fe 15份。
本实施例中，高导电新能源车用铝合金材料的制备方法除导电型材、防护涂层的重量份组成与实施一不同外，其余操作均相同。
【实施例三】
本实施例公开了一种高导电新能源车用铝合金材料及方法，该铝合金材料由导电型材和涂覆在导电型材外的防护层组成；其中，导电型材由以下重量份的各物质组成：Al65份，Ag 15份，Cu 15份，MoSi22份，Mg 7.5份,Sr 0.75份，稀土元素2份；防护层由以下重量份的各物质组成：Y2O37.5份，Al 1.5份，Fe 12.5份。
本实施例中，高导电新能源车用铝合金材料的制备方法除导电型材、防护涂层的重量份组成与实施一不同外，其余操作均相同。
【实施例四】
本实施例公开了一种高导电新能源车用铝合金材料及方法，该铝合金材料由导电型材和涂覆在导电型材外的防护层组成；其中，导电型材由以下重量份的各物质组成：Al62份，Ag 12份，Cu 15份，MoSi21.25份，Mg 6.5份,Sr0.65份，稀土元素1.25份；防护层由以下重量份的各物质组成：Y2O36.5份，Al 1.25份，Fe 11份。
本实施例中，高导电新能源车用铝合金材料的制备方法除导电型材、防护涂层的重量份组成与实施一不同外，其余操作均相同。
【实施例五】
本实施例公开了一种高导电新能源车用铝合金材料及方法，该铝合金材料由导电型材和涂覆在导电型材外的防护层组成；其中，导电型材由以下重量份的各物质组成：Al67份，Ag 17份，Cu 17份，MoSi22.5份，Mg 8.5份,Sr0.85份，稀土元素1.75份；防护层由以下重量份的各物质组成：Y2O38.5份，Al 1.75份，Fe 13份。
本实施例中，高导电新能源车用铝合金材料的制备方法除导电型材、防护涂层的重量份组成与实施一不同外，其余操作均相同。
【实施例六】
本实施例公开了一种高导电新能源车用铝合金材料及方法，该铝合金材料由导电型材和涂覆在导电型材外的防护层组成；其中，导电型材由以下重量份的各物质组成：Al66份，Ag 16份，Cu 16份，MoSi21.4份，Mg 8份,Sr 0.6份，稀土元素2.5份；防护层由以下重量份的各物质组成：Y2O36份，Al 1.6份，Fe 14份。
本实施例中，高导电新能源车用铝合金材料的制备方法除导电型材、防护涂层的重量份组成与实施一不同外，其余操作均相同。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高导电新能源车用铝合金材料，其特征在于：它由导电型材和涂覆在导电型材外的防护层组成；其中，导电型材由以下重量份的各物质组成：Al 60-70份，Ag 10-20份，Cu10-20份，MoSi21-3份，Mg 5-10份,Sr 0.5-1份，稀土元素1-3份；防护层由以下重量份的各物质组成：Y2O35-10份，Al1-2份，Fe 10-15份。
2.根据权利要求1所述的高导电新能源车用铝合金材料，其特征在于：所述导电型材由以下重量份的各物质组成：Al 60份，Ag 10份，Cu 10份，MoSi21份，Mg 5份,Sr 0.5份，稀土元素1份；防护层由以下重量份的各物质组成：Y2O35份，Al 1份，Fe 10份。
3.根据权利要求1所述的高导电新能源车用铝合金材料，其特征在于：所述导电型材由以下重量份的各物质组成：Al 70份，Ag 20份，Cu 20份，MoSi23份，Mg 0份,Sr 1份，稀土元素3份；防护层由以下重量份的各物质组成：Y2O310份，Al 2份，Fe 15份。
4.根据权利要求1所述的高导电新能源车用铝合金材料，其特征在于：所述导电型材由以下重量份的各物质组成：Al 65份，Ag 15份，Cu 15份，MoSi22份，Mg 7.5份,Sr 0.75份，稀土元素2份；防护层由以下重量份的各物质组成：Y2O37.5份，Al 1.5份，Fe 12.5份。
5.一种如权利要求1所述的高导电新能源车用铝合金材料的制备方法，其特征在于：具体包括以下处理步骤：
步骤一、将预将Ag、Mg、Sr原料投入到球磨机中，氩气保护条件下进行球磨，球磨速度在400-600r/min，当球磨粒径达到纳米级要求后，取出Ag、Mg、Sr，以备用；
步骤二：以Cu、MoSi2为原料，采用化学包裹法制备MoSi2/Cu复合体；
步骤三、准备好的纯铝作为基料，加入到熔化炉中加热熔化，当加热温度升至700℃，加入研磨为纳米级的Ag、Mg、Sr，并加入配制好的MoSi2/Cu复合粉体；待其全部熔化后，继续调温至750-770℃，加入熔液重量1.5-2.5％的精炼剂精炼15-20min，随后加入打渣剂，扒渣后加入稀土金属，并充入氮气进行除气除杂；检测合金液中各元素成分的是否满足要求，若满足，静置30min后进行浇筑注，获得铝合金型材；
步骤四、将5-10份Y2O3、1-2份Al粉、10-15份Fe粉搅拌混合制成涂层材料；
步骤五、将得到的铝合金型材打磨光滑并去清洗干净，待型材烘干后，选用酒精粘结剂作为粘接剂，并采用激光熔覆的方式将涂层材料均匀涂覆在导电型材表明，形成保护结构。
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