CN114164361A - 一种高延展高深冲动力铝塑膜用铝箔及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高延展高深冲动力铝塑膜用铝箔及其生产工艺，高延展高深冲动力铝塑膜用铝箔包括以下按重量百分比的原材料合金：Si 0.03～0.12％、Fe 1.0～1.4％、Ti 0.01～0.03％、Cu 0.001～0.01％、Mn0.003～0.02％、其它单个＜0.05、其它合计0.015、Al≥98％形成的动力铝塑膜用铝箔具有表面质量好，稳定性好，产品一致性好、深冲性能可达到7.5mm以上、延伸率20％以上等优点。通过系统的改善熔铸热轧冷轧生产工艺、铝塑膜铝箔轧制工艺和退火工艺，使动力铝塑膜用铝箔具备相对优良的冷冲压成型能力，良好质量稳定性和一致性，代替进口动力铝塑膜用铝箔具有重要意义。

Description

一种高延展高深冲动力铝塑膜用铝箔及其生产工艺
技术领域
本发明涉及软包电池封装的技术领域，特别是指一种高延展高深冲动力铝塑膜用铝箔的生产工艺。
背景技术
铝塑膜主要由尼龙/铝箔/CPP三层物质和复合胶水组成的一种用于软包电池的封装材料，使用铝塑膜的软包电池优势明显，具备重要要求的安全性能、外形可变、节约体积、寿命延长等，是目前动力汽车首选的电池材料。目前全球的动力铝塑膜市场基本被日韩垄断，国内真正运用到动力铝塑膜上的铝箔材料基本依赖进口，随着新能源汽车需求加速扩张，软包动力电池需求持续增长，对动力铝塑膜的需求量也将越来越大。动力铝塑膜运用到汽车产品上对外观质量要求极高，现有的动力铝塑膜用铝箔生产过程包括如下步骤：
A.投料
将8079合金板与金属添加材料投放至熔炼炉中进行熔炼，具体的化学成分表如下：
Figure BDA0003401579640000011
B.熔铸轧
将熔炼后的熔体通过铸轧机铸轧；
C.热轧
先进行粗轧，上辊刷扭矩19-31，下辊刷扭矩19-31，采用工作辊正向磨削，辊刷转速300-400rpm；
再进行精轧，上辊刷扭矩19-31，下辊刷扭矩19-31，
热精轧温度≥355℃；
热精轧厚度为2.0-5.0mm；
热精轧凸面率按≤0.8控制；
D.冷轧
对热轧卷进行往复多道冷轧至厚度为0.55mm；
再进行中间退火，中间退火温度为400-430℃，退火时间为6h；
退火后再次冷轧至厚度为0.24-0.30mm；
E.薄轧
将冷轧后的轧卷经多道精轧制成厚度为0.04mm，轧辊凸度20-50-‰，轧辊粗糙度为0.1-0.13μm的单面光铝塑膜铝箔成品，具体参数如下：
轧制道次 凸度‰ 粗糙度Ra,μm
1 20-40 0.30-0.34
2 20-40 0.30-0.34
3 40-60 0.01-0.13
F.分切
采用鲁茨刀片进行精切，刀片润滑方式采用润滑液手动控制点滴的速度。
现有动力铝塑膜用铝箔生产工艺主要存在以下不足：
1、现有动力铝塑膜用铝箔采用8079合金板，其控制范围虽符合国标要求，但成分的控制范围仍较宽，稳定性批量生产时，产品的稳定性不易保证。
2、现有动力铝塑膜用铝箔在热粗轧过程中采用正向磨削，辊刷转速为300-400rpm，热粗轧后铝塑膜用铝箔表面纹路较为粗糙，表面存在黑线，影响产品表面质量。
3、现有动力铝塑膜用铝箔在冷轧工序中间退火时，温度为400-430℃，使用该温度在退火过程中容易产生含铁脏污，现有动力铝塑膜用铝箔的合金本身含铁量较高在高温的作用下，部分铁元素固溶析出，影响表面质量。
4、现有分切工艺时，鲁茨刀片为被动式，会有切边裂口、缺口及毛刺的产生；
5、现有动力铝塑膜用铝箔的深冲性能仅能达到7.0mm，延展率只能达到18％。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种稳定性及表面质量好的高延展高深冲动力铝塑膜用铝箔及其生产工艺。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种高延展高深冲动力铝塑膜用铝箔，其包括以下按重量百分比的原材料合金：Si 0.03～0.12％、Fe 1.0～1.4％、Ti 0.01～0.03％、Cu 0.001～0.01％、Mn0.003～0.02％、其它单个＜0.05、其它合计0.015、Al≥98％。
相较于现有的动力铝塑膜用铝箔原材料合金组分，由于动力铝塑膜产品对均匀性、稳定性要求高，因此本发明的动力铝塑膜用铝箔将主要的几种合金元素的控制范围在原有的条件下进一步缩窄，有利于提升产品的稳定性，提升Fe含量有利于晶粒细化，通过高温均匀化退火提高Fe的固溶度，有利于α相(三元相)形成从而进一步的提升延伸率。
一种高延展高冲切动力铝塑膜用铝箔的生产工艺，其包括以下步骤：
A.投料
将以下化学成分百分比的原料合金投放至熔炼炉中进行熔炼，具体的化学成分表如下：
Figure BDA0003401579640000031
Figure BDA0003401579640000041
B.熔铸轧
将熔炼后的熔体通过铸轧机铸轧；
C.热轧
先进行粗轧，上辊刷扭矩30-50，下辊刷扭矩30-40，采用工作辊正常正向磨削后再进行反向磨削，辊刷转速500-600rpm；
再进行精轧，上辊刷扭矩19-31，下辊刷扭矩19-31，
热精轧温度≥350℃；
热精轧厚度为2.0～5.0mm；
热精轧凸面率按≤0.8控制；
D.冷轧
对热轧卷进行往复多道冷轧至厚度为0.55mm；
再进行中间退火，中间退火温度为340-38-℃，退火时间为5-8h；
退火后再次冷轧至厚度为0.4-0.30mm；
E.薄轧
将冷轧后的轧卷经多道精轧制成厚度为0.04mm，轧辊凸度20-50-‰，轧辊粗糙度为0.1-0.13μm的单面光铝塑膜用铝箔成品；
F.分切
采用圆盘刀进行精切，刀片润滑方式增加蠕动泵均匀滴速。
进一步，所述步骤E中，40μm单面光铝塑膜用铝箔工作辊参数调整情况如下：
轧制道次 凸度‰ 粗糙度Ra,μm
1 20-40 0.18-0.20
2 20-40 0.18-0.20
3 20-40 0.045-0.08
。
进一步，所述的一种高延展高深冲动力铝塑膜用铝箔的生产工艺还包括步骤
G.成品退火
采用高温退火，退火温度为250℃，退火时间25h-30h。
采用上述方案后，相较于现有的动力铝塑膜用铝箔及其生产工艺，本发明主要具有以下优点：
1、本发明调整了产品的合金成份的配比
8079合金成分，原控制范围虽符合国标要求，但成分的控制范围仍较宽，稳定性批量生产时，产品的稳定性不易保证。由于动力铝塑膜产品对均匀性、稳定性要求高，因此考虑将主要的几种合金元素的控制范围在原有的条件下进一步缩窄，有利于提升产品的稳定性。提升Fe含量有利于晶粒细化，通过高温均匀化退火提高Fe的固溶度，有利于α相(三元相)形成从而进一步的提升延伸率。
2、调整了热粗轧的工作辊磨削工艺，及辊刷的转速
热轧工序将工作辊磨削工艺调整为反向磨削的同时提升辊刷转速。工作辊磨削工艺的改变，是通过精磨时反向再进行磨削，反向磨削存在较小的犁削角度使得工作辊表面更加均匀，有利于减少砂轮刻痕的产生，在轧制的过程中工作辊的均匀性转移到铝板上面，从而提高产品表面的均匀性；辊刷转速的提提高，有助于清洁铝板表面异物，提升产品表面质量。
3、对冷轧生产过程的中退工艺进行了调整
原有400-430℃中退工艺生产过程中容易产生含铁脏污，此款合金本身含铁量较高在高温的作用下，部分铁元素固溶析出，影响表面质量。退火工艺调整思路是：结合化学成分精细化控制，将退火温度降低为340-380℃，高温处理后有效控制了晶粒的均匀化，利于改善后续加工工序的均匀性。
4、对箔轧生产过程的工作辊参数进行了调整
对于铝塑膜用铝箔工序成品工作辊参数进行了调整，主要的思路是：一、降低成品道次的工作辊粗糙度，有助于稳定轧制速度，控制板形，减少表面带油缺陷。二、低粗糙度的工作辊表面更加细腻，从而使得轧制铝塑膜用铝箔成品的表面砂轮线更加细腻、均匀。
5、对分切精切工艺参数进行了进一步的改进
采用主动式圆盘刀，刀片匀速转动，切边质量保持一致性，不易产生缺口、裂口缺陷；增加蠕动泵均匀控制滴速，润滑液均匀的流速带走刀片摩擦生产的热量，保护刀片刀刃持久切割性能，从而使得成品端面光滑均匀，减少铝丝、铝屑的产生，通过调整精切工艺后端面质量改善明显。
本发明高延展高深冲动力铝塑膜用铝箔的生产工艺经过上述改进后形成的动力铝塑膜用铝箔具有表面质量好，稳定量好，产品一致性好、深冲性能可达到7.5mm以上、延伸率20％以上等优点。通过系统的改善熔铸热轧冷轧生产工艺、铝塑膜用铝箔轧制工艺和退火工艺，使动力铝塑膜用铝箔具备相对优良的冷冲压成型能力，良好质量稳定性和一致性，以达到国内先进水平，代替进口动力铝塑膜用铝箔具有重要意义。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
本发明揭示了一种高延展高深冲动力铝塑膜用铝箔的生产工艺，其主要包括以下步骤：
一种高延展高冲切动力铝塑膜用铝箔的生产工艺，其包括以下步骤：
A.投料
将以下化学成分百分比的原料合金投放至熔炼炉中进行熔炼，具体的化学成分表如下：
Figure BDA0003401579640000071
由于动力铝塑膜产品对均匀性、稳定性要求高，因此考虑将主要的几种合金元素的控制范围在原有的条件下进一步缩窄，有利于提升铝箔产品的稳定性。提升Fe含量有利于晶粒细化，通过高温均匀化退火提高Fe的固溶度，有利于α相(三元相)形成从而进一步的提升延伸率。
B.熔铸轧
将熔炼后的熔体通过铸轧机铸轧；
C.热轧
先进行粗轧，上辊刷扭矩35-50，下辊刷扭矩30-40，采用工作辊正常正向磨削后再进行反向磨削，辊刷转速500-600rpm；热轧工序将工作辊磨削工艺调整为反向磨削的同时提升辊刷转速。工作辊磨削工艺的改变，是通过精磨时反向再进行磨削，反向磨削存在较小的犁削角度使得工作辊表面更加均匀，有利于减少砂轮刻痕的产生，在轧制的过程中工作辊的均匀性转移到铝板上面，从而提高产品表面的均匀性；辊刷转速的提提高，有助于清洁铝板表面异物，提升产品表面质量；
再进行精轧，上辊刷扭矩19-31，下辊刷扭矩19-31，
热精轧温度≥350℃；
热精轧厚度为2.0-5.0mm；
热精轧凸面率按≤0.8控制；
D.冷轧
对热轧卷进行往复多道冷轧至厚度为0.55mm；
再进行中间退火，中间退火温度为340-380℃，退火时间为5-8h；
退火后再次冷轧至厚度为0.24-0.30mm；
原有400-430℃中退工艺生产过程中容易产生含铁脏污，步骤A的合金本身含铁量较高在高温作用下，部分铁元素固溶析出，影响表面质量。本发明退火工艺调整思路是：结合化学成分精细化控制，将退火温度降低为340-380℃，高温处理后有效控制了晶粒的均匀化，利于改善后续加工工序的均匀性。
E.薄轧
将冷轧后的轧卷经多道精轧制成厚度为0.04mm，轧辊凸度20-50-‰，轧辊粗糙度为0.1-0.13μm的单面光铝塑膜成品；40μm单面光铝塑膜用铝箔工作辊参数调整情况：
轧制道次 凸度‰ 粗糙度Ra,μm
1 20-40 0.18-0.20
2 20-40 0.18-0.20
3 20-40 0.045-0.08
对于铝塑膜用铝箔工序成品工作辊参数进行了调整，主要的思路是：一、降低成品道次的工作辊粗糙度，有助于稳定轧制速度，控制板形，减少表面带油缺陷。二、低粗糙度的工作辊表面更加细腻，从而使得轧制铝塑膜用铝箔成品的表面砂轮线更加细腻、均匀。
F.分切
动力铝塑膜用铝箔运用在动力电池上对安全性、一致性要求高，铝塑膜用铝箔分切过程产生的铝屑可能导致短路需进行管控，端面串层影响客户复合，铝塑膜表面印痕、凹凸点等表面质量可能影响产品一致性，因此研发适用于铝塑膜用铝箔的分切工艺亦为关键点。本发明采用主动式的圆盘刀进行精切替代现有被动式的鲁茨刀片，刀片润滑方式增加蠕动泵均匀滴速改善现有润滑液手动控制点滴速度。刀片采用主动式降低切边裂口、缺口的产生，大大减少毛刺的产生，匀速切割保持切边的一致性，增加蠕动泵控制润滑液均匀滴到刀片上，刀片所带的铝粉被均匀的清洁和刀片均匀的冷却，刀片的一致性更加稳固，切边端面均匀光滑无铝屑、铝丝，通过调整精切工艺后端面质量改善明显。
G.成品退火
根据客户复合后尼龙与铝箔的粘结力要求高，需对铝塑膜用铝箔表面除油进行管控，结合客户对产品抗拉强度、延伸率和深冲性能的要求进行实验研究，通过实验研发出动力铝塑膜用铝箔最佳退火工艺。为使产品在退火后满足要求，通过退火实验，制定出了合适的退火工艺如下：
退火 退火工艺
高温处理 25h-250℃-30h
经退火试验摸索力学性能、深冲性能和刷水达到预期效果，试验数据如下：
Figure BDA0003401579640000091
横向纵向各向异性值一致性良好，有利于深冲过程中各个方向均匀被拉伸，不容易被深冲破裂，有效提升深冲性能。铝塑膜深冲性能7.971mm相比目标值7.5mm提升0.4mm，超出预期效果。
刷水验证结果：
纵向位置 刷水 接触角°(蒸馏水)
卷首 A+ 3.2
卷中间 A+ 3.1
筒底 A+ 3.6
整卷刷水A+，接触角基本控制在5°以内，对客户尼龙复合均匀性能有良好的提升，低的含油量也能提升铝箔与尼龙与CPP的粘结力。
本发明高延展高深冲动力铝塑膜用铝箔的生产工艺经过上述改进后形成的动力铝塑膜用铝箔具有表面质量好，稳定量好，产品一致性好、深冲性能可达到7.5mm以上、延伸率20％以上。通过系统的改善熔铸热轧冷轧生产工艺、铝塑膜用铝箔轧制工艺和退火工艺，使动力铝塑膜用铝箔具备相对优良的冷冲压成型能力，良好质量稳定性和一致性，以达到国内先进水平，代替进口动力铝塑膜用铝箔具有重要意义。
上述实施例并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (4)

1.一种高延展高深冲动力铝塑膜用铝箔，其特征在于，包括以下按重量百分比的原材料合金：Si 0.03～0.12％、Fe 1.0～1.4％、Ti 0.01～0.03％、Cu 0.001～0.01％、Mn0.003～0.02％、其它单个＜0.05、其它合计0.015、Al≥98％。
2.一种高延展高深冲动力铝塑膜用铝箔的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A.投料
将以下化学成分百分比的原料合金投放至熔炼炉中进行熔炼，具体的化学成分表如下：
Figure FDA0003401579630000011
B.熔铸轧
将熔炼后的熔体通过铸轧机铸轧；
C.热轧
先进行粗轧，上辊刷扭矩35-50，下辊刷扭矩30-40，采用工作辊正常正向磨削后再进行反向磨削，辊刷转速500-600rpm；
再进行精轧，上辊刷扭矩19-31，下辊刷扭矩19-31，
热精轧温度≥350℃；
热精轧厚度为2.0-5.0mm；
热精轧凸面率按≤0.8控制；
D.冷轧
对热轧卷进行往复多道冷轧至厚度为0.55mm；
再进行中间退火，中间退火温度为340-380℃，退火时间为5-8h；
退火后再次冷轧至厚度为0.24-0.3mm；
E.薄轧
将冷轧后的轧卷经多道精轧制成厚度为0.04mm，轧辊凸度20-50-‰，轧辊粗糙度为0.1-0.13μm的单面光铝塑膜用铝箔成品；
F.分切
采用圆盘刀进行精切，刀片润滑方式增加蠕动泵均匀滴速。
3.如权利要求2所述的一种高延展高深冲动力铝塑膜用铝箔的生产工艺，其特征在于：所述步骤E中，40μm单面光铝塑膜用铝箔工作辊参数调整情况如下：
轧制道次 凸度‰ 粗糙度Ra,μm 1 20-40 0.18-0.20 2 20-40 0.18-0.20 3 20-40 0.045-0.08
。
4.如权利要求2或3所述的一种高延展高深冲动力铝塑膜用铝箔的生产工艺，其特征在于：还包括步骤
G.成品退火
采用高温退火，退火温度为250℃，退火时间25h-30h。
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