CN114525433A - 一种新能源电池用铝合金板带材的成品退火处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新能源电池用铝合金板带材的成品退火处理方法，首先测量经冷轧处理的铝合金板带材的导电率，获得测量导电率，然后将测量导电率与导电率X进行对比，当测量导电率大于导电率X时，采用成品退火温度T对所述铝合金板带材进行成品退火，其中导电率X为45~50%IACS范围中的任意值，320℃≤T≤360℃。本发明方法构建了H14状态铝材的导电率‑金属组织‑成品退火温度‑拉伸性能之间的关联性，可替代现有的热处理试错法，提高铝合金板带材的生产效率。
Description
技术领域
本发明属于铝合金材料加工领域，具体涉及一种新能源电池用铝合金板带材的成品退火处理方法。
背景技术
伴随着新能源汽车的快速增长，动力电池市场规模剧增。铝具有密度小、耐腐蚀、成型性能好等优点，广泛应用于动力电池的外壳、盖板、极耳等结构件。铝材经多工序加工、高速冲压减薄制成电池外壳，后续组装后与电池盖板进行激光焊接封装，再应用于新能源汽车上，因此动力电池外壳对铝材的综合性能特别是深冲性能提出了很高要求，同时要求材料具备优良的激光焊接性能、力学性能，保证电池服役的安全性。
动力电池外壳用铝从早期的1050合金，但是合金强度低，难以满足轻量化减薄的需求。当前主流的3003铝合金具有强度适中、塑性高、焊接性能好、抗腐蚀性强、表面光洁等优良的综合性能，经冲压成形和成品退火处理后抗拉强度波动范围在±5MPa以内。
但是，目前对于新能源电池用铝合金板带材的热处理方法，通常采用热处理试错法来确定合适的成品退火温度，即采用不同的成品退火温度对铝合金板带材进行成品退火处理，然后对成品退火处理后的铝合金板带材进行拉伸试验，获得材料的抗拉强度，最后将获得的抗拉强度和新能源电池用铝合金板带材要求的抗拉强度相对比，波动范围在±5Mpa时，说明此时铝材的性能稳定，可以满足电池壳体的需求，而该抗拉强度下的铝材对应的成品退火温度就是合适的成品退火温度。可见，热处理试错法过程繁琐，效率低，直接影响铝合金板带材的生产效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种新能源电池用铝合金板带材的成品退火处理方法，该方法基于电导率确定新能源电池壳体用3000系铝合金板带材的成品退火温度，以替代现有的热处理试错法，提高铝合金板带材的生产效率。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种新能源电池用铝合金板带材的成品退火处理方法，首先测量经冷轧处理的铝合金板带材的导电率，获得测量导电率，然后将测量导电率与导电率X进行对比，当测量导电率大于导电率X时，采用成品退火温度T对所述铝合金板带材进行成品退火，其中导电率X为45~50%IACS范围中的任意值，320℃≤T≤360℃。
所述铝合金板带材的处理状态为H14。
所述成品退火温度T为330℃~340℃。
采用涡流电导率测试仪测量板带材的导电率。
所述铝合金板带材成分的质量百分数含量：Si=0.1~0.3%，Fe=0.3~0.7%，Cu=0.05~0.20%，Mn=1.0~1.5%，Zn＜0.1%，Ti＜0.03%，其余为Al和不可避免的杂质。
本发明的有益效果是：本发明方法构建了H14状态铝材的导电率-金属组织-成品退火温度-拉伸性能之间的关联性，铝材的导电率越高，固溶度低和第二相面积占比高，成品退火温度低，抗拉强度更容易达到稳定范围，因此通过导电率预判成品退火温度，可以使铝材更容易满足新能源电池高稳定性能的需求。
本发明相较于现有的热处理试错法，可以更加快捷、高效、准确的确定合适的成品退火温度，进而提高铝合金板带材的生产效率。
附图说明
图1为实施例1中铝合金板带材的第二相形貌及分布。
图2为对比例1中铝合金板带材的第二相形貌及分布。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。
本发明所述的一种新能源电池用铝合金板带材的成品退火处理方法，该方法基于电导率确定新能源电池壳体用3000系铝合金板带材的成品退火温度，所述的3000系铝合金板带材成分的质量百分数含量：Si=0.1~0.3%，Fe=0.3~0.7%，Cu=0.05~0.20%，Mn=1.0~1.5%，Zn＜0.1%，Ti＜0.03%，其余为Al和不可避免的杂质。3000系铝合金板带材的制备步骤包括：熔炼、铸造、双级均热、热轧、一次冷轧、中间退火、二次冷轧，处理状态为H14。
本发明所述成品退火处理方法具体的步骤为：首先采用涡流电导率测试仪测量H14状态的铝合金板带材的导电率，获得测量导电率，然后将测量导电率与导电率X进行对比，当测量导电率大于导电率X时，采用成品退火温度T对所述铝合金板带材进行成品退火，其中导电率X为45~50%IACS范围中的任意值，320℃≤T≤360℃。处理后，将铝合金板带材的抗拉强度与电池壳体所需铝材的抗拉强度相比，如果差值在±5MPa以内，则说明该处理方法得到的铝材符合电池壳体的性能稳定性需求，电池壳体所需铝材的抗拉强度为110 Mpa。
下面结合实施例和对比例对上述方法进一步的说明，并证明本方法的可行性，实施例和对比例所用铝材典型成分如表1所示。
实施例1-1：一种新能源电池用铝合金板带材的成品退火处理方法，所用铝材合金成分如表1中的序号1所列，合金的第二相如图1所示，第二相面积占比3.4%，合金固溶度低。对制备的H14状态的铝合金板带材进行导电率测量，测量的导电率为50.64%IACS，大于表1中所要求的50.0%IACS，因此可以确定成品退火温度为350℃。铝材经350℃成品退火处理后，铝材抗拉强度为113MPa，与新能源电池用铝合金板带材抗拉强度所要求的110MPa差值在±5MPa以内，因此可以满足电池壳体的性能稳定性需求。
实施例1-2：本实施例仍采用实施例1-1同批次的铝材。该铝材经制备得到H14状态的铝合金板带材后，测量的导电率为51.51%IACS，大于表1中所要求的50.0%IACS，因此可以确定成品退火温度为350℃。铝材经350℃成品退火处理后，铝材抗拉强度为115MPa，与所要求的110MPa差值在±5MPa以内，因此可以满足电池壳体的性能稳定性需求。
实施例2：本实施例包括四次试验，分别为实施例2-1、实施例2-2、实施例2-3和实施例2-4，均采用表1中序号2所列成分的铝材。实施例2-1、2-2、2-3和2-4中的铝材按照上述方法制备H14状态的铝合金板带材后，测量的导电率分别为47.76%IACS、46.55%IACS、50.21%IACS、47.33%IACS，均大于表1中要求的46.0%IACS，因此按照成品退火温度320℃≤T≤360℃分别进行处理，处理后铝材的抗拉强度性能见表2所示，均与110MPa差值在±5MPa以内，可以满足电池壳体的性能稳定性需求。
实施例3：本实施例包括五次试验，分别为实施例3-1、实施例3-2、实施例3-3、实施例3-4和实施例3-5，均采用表1中序号3所列成分的铝材。实施例3-1、3-2、3-3、3-4和3-5中的铝材按照上述方法制备H14状态的铝合金板带材后，测量的导电率分别为47.57%IACS、46.74%IACS、44.90%IACS、45.71%IACS、46.26%IACS，均大于表1中要求的44.5%IACS，因此按照成品退火温度320℃≤T≤360℃分别进行处理，处理后铝材的抗拉强度性能见表2所示，均与110MPa差值在±5MPa以内，可以满足电池壳体的性能稳定性需求。
对比例1-1：采用与实施例1-1同批次的铝材，合金中第二相如图2所示，第二相面积占比2.6%，合金固溶度高。铝材按照上述方法制备H14状态的铝合金板带材后，测量的导电率49.87%IACS＜50.0%IACS，确定成品退火温度不能在320~350℃范围进行。如果将铝材经350℃成品退火处理，则处理后铝材的抗拉强度为117MPa，与110MPa差值在±5MPa以外，不能满足电池壳体的性能稳定性需求。
对比例1-2：采用与实施例1-1同批次的铝材，按照上述方法制备H14状态的铝合金板带材后，测量的导电率48.26%IACS＜50.0%IACS，确定成品退火温度不能在320~350℃范围进行。如果将铝材经350℃成品退火处理，则处理后铝材抗拉强度为139MPa，与110MPa差值在±5MPa以外，不能满足电池壳体的性能稳定性需求。
对比例2：采用实施例2同批次的铝材，包括对比例2-1、2-2两次试验，H14状态的铝合金板带材的导电率分别为45.89%IACS、44.78%IACS，均小于46.0%IACS，可确定成品退火温度不能在320~350℃范围进行。铝材如果经350℃成品退火处理后，铝材抗拉强度分别为124MPa和145MPa，均与110MPa差值在±5MPa以外，不能满足电池壳体的性能稳定性需求。
对比例3：采用实施例3同批次的铝材，包括对比例3-1、3-2两次试验，H14状态的铝合金板带材的导电率分别为44.42%IACS、43.90%IACS，均小于44.5%IACS，确定成品退火温度不能在320~350℃范围进行。铝材如果经350℃成品退火处理后，铝材抗拉强度分别为141MPa和123MPa，均与110MPa差值在±5MPa以外，不能满足电池壳体的性能稳定性需求。
各个试验例和对比例的试验参数及结果可以参看表2，表2中“H14导电率”即本发明中对H14状态铝合金板带材测量的导电率。由表2可以看出本发明所述的成品退火处理方法通过导电率预判成品退火温度，可以使铝材更容易满足新能源电池高稳定性能的需求。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。
Claims (5)
1.一种新能源电池用铝合金板带材的成品退火处理方法，其特征在于：首先测量经冷轧处理的铝合金板带材的导电率，获得测量导电率，然后将测量导电率与导电率X进行对比，当测量导电率大于导电率X时，采用成品退火温度T对所述铝合金板带材进行成品退火，其中导电率X为45~50%IACS范围中的任意值，320℃≤T≤360℃。
2.根据权利要求1所述的一种新能源电池用铝合金板带材的热处理方法，其特征在于：所述铝合金板带材的处理状态为H14。
3.根据权利要求1所述的一种新能源电池用铝合金板带材的热处理方法，其特征在于：所述成品退火温度T为330℃~340℃。
4.根据权利要求1所述的一种新能源电池用铝合金板带材的热处理方法，其特征在于：采用涡流电导率测试仪测量板带材的导电率。
5.根据权利要求1所述的一种新能源电池用铝合金板带材的热处理方法，其特征在于：所述铝合金板带材成分的质量百分数含量：Si=0.1~0.3%，Fe=0.3~0.7%，Cu=0.05~0.20%，Mn=1.0~1.5%，Zn＜0.1%，Ti＜0.03%，其余为Al和不可避免的杂质。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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