CN115094410B - 一种提高镍板带材加工抗氧化性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高镍板带材加工抗氧化性的方法，包括以下工艺步骤：S1、镍板坯制备：将镍粉装入弹性包套中，经冷等静压成形制备镍板坯；S2、镍板坯表面冷喷涂铝粉：向步骤S1中成形的镍板坯的表面均匀冷喷涂一层铝粉形成铝涂层，所述铝涂层厚度为0.05～0.2mm；S3、镍板坯预热：将步骤S2制得的喷有铝涂层的镍板坯在加热炉中先升温至450～630℃，保温0.5～5h，在镍板坯表面生成含有镍与镍铝化合物的复合材料强化层，再升温至950～1200℃，保温0.5～3h；S4、轧制加工：步骤S3中的镍板坯预热完成后，出炉进行3～10道次热轧，转至冷轧工序。本发明能够解决镍板带材热加工过程中表面氧化以及由此导致的开裂问题，还能够省去热轧板表面还原工序，提高加工效率及成品率。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，具体涉及一种提高镍板带材加工抗氧化性的方法。
背景技术
镍板带材具有优异的力学性能、耐蚀性能及传导性能等特点，主要用于制造镍氢电池、锂电池、组合电池与电动工具、特种灯泡等。镍板带一般通过轧制加工制造，镍铸锭经过热轧开坯时由于长期处在高温氧化环境中，表面会产生较厚氧化层，工艺控制不当还会导致开裂。镍板表面氧化层必须经过还原退火后才能进入冷轧工序，从很大程度上造成资源和能源的浪费。如若还原不彻底，表面氧化物遗传至下一工序，极易造成镍板带材表面划伤或表面凹凸不平，严重影响表面质量。
公告号为CN110527856B的中国发明专利公开了一种高表面质量、高强度镍合金带材的制备方法，上述制备方法通过在镍中添加钇形成纳米Y 2O 3高温稳定氧化物颗粒来提高镍板带材表面硬度和高温抗氧化能力，但在热轧后依然需要经过还原退火工序，生产流程较长。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术中的不足，本发明提供一种提高镍板带材加工抗氧化性的方法，以解决现有技术中制备镍板带材的过程中在热轧后还需进行还原退火工序，从而导致生产流程较长、生产效率不高的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种提高镍板带材加工抗氧化性的方法，包括以下工艺步骤：
S1、镍板坯制备：将镍粉装入弹性包套中，经冷等静压成形制备镍板坯，镍粉的平均粒径为2～100μm，冷等静压成形压力为50～300MPa；
S2、镍板坯表面冷喷涂铝粉：向步骤S1中成形的镍板坯的表面均匀冷喷涂一层铝粉形成铝涂层，所述铝涂层厚度为0.05～0.2mm，铝粉的平均粒径为20～75μm，冷喷涂压力为0.3～2MPa；
S3、镍板坯预热：将步骤S2制得的喷有铝涂层的镍板坯在加热炉中先升温至450～630℃，保温0.5～5h，在镍板坯表面生成含有镍与镍铝化合物的复合材料强化层，再升温至950～1200℃，保温0.5～3h，复合材料强化层中所含的镍铝化合物为NiAl、Ni 3Al、NiAl 3、Ni 5Al 3、Ni 3Al 4中的一种或几种；
S4、轧制加工：步骤S3中的镍板坯预热完成后，出炉进行3～10道次热轧，转至冷轧工序，直至镍板坯达到厚度尺寸0.1～10mm，获得镍板带材成品。
进一步的，步骤S1中的镍粉为羰基镍粉、雾化镍粉、还原镍粉、电解镍粉中的一种或几种。
进一步的，步骤S1中镍板坯的相对密度达到70％～90％。
进一步的，步骤S2中铝粉的喷涂距离为10～50mm，送粉速率为10～80g/min。
(三)有益技术效果
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1、在本发明中，以镍粉为原料经冷等静压成形制备镍板坯，在镍板坯表面冷喷涂一层铝粉，在热轧前的预热阶段先升温至一定温度，使铝粉与镍基体发生反应生成一层含有镍与镍铝化合物的复合材料强化层，这一复合材料强化层具有优异的抗高温氧化能力，且不影响后续轧制加工变形；因此，依靠上述复合材料强化层可避免在热轧过程中镍板坯表面氧化，以及由此带来的开裂问题，同时可省去热轧氧化层还原工序，直接转入冷轧工序，直至获得所需尺寸的镍板带材；综上所述，使用本发明提出的方法加工产生镍板带材可以避免在热轧过程中镍板坯表面氧化，以及由此带来的开裂问题，同时可省去热轧氧化层还原工序，因此具有缩短生产流程、提高加工效率及成品率的优点；
2、以不致密的粉末冶金镍坯为轧制加工的原料，其中孔隙的存在能够缓解加工变形时产生的应力集中，降低开裂风险，提高成材率；同时由于本方法不经过长时间烧结工序，因此可大幅缩短生产流程，降低生产成本；
3、生产过程中在镍板坯表面生成含有镍与镍铝化合物的复合材料强化层的硬度很高，经轧制加工后可获得高表面质量的镍板带材，延长产品的使用寿命。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本申请。
实施例1：
一种提高镍板带材加工抗氧化性的方法，包括以下步骤：
S1、镍板坯制备：将镍粉装入弹性包套中，经冷等静压成形制备镍板坯；
S2、镍板坯表面冷喷涂铝粉：向步骤S1中成形的镍板坯的表面均匀冷喷涂一层铝粉形成铝涂层，所述铝涂层厚度为0.05～0.2mm；
S3、镍板坯预热：将步骤S2制得的喷有铝涂层的镍板坯在加热炉中先升温至450～630℃，保温0.5～5h，在镍板坯表面生成含有镍与镍铝化合物的复合材料强化层，再升温至950～1200℃，保温0.5～3h；
S4、轧制加工：步骤S3中的镍板坯预热完成后，出炉进行3～10道次热轧，转至冷轧工序，直至镍板坯达到厚度尺寸0.1～10mm，获得镍板带材成品。
其中，步骤S1中的镍粉为羰基镍粉、雾化镍粉、还原镍粉、电解镍粉中的一种或几种。
步骤S1中的镍粉的平均粒径为2～100μm。
步骤S1中的冷等静压成形压力为50～300MPa，镍板坯的相对密度达到70％～90％。
步骤S2中铝粉的平均粒径为20～75μm，冷喷涂压力为0.3～2MPa，喷涂距离为10～50mm，送粉速率为10～80g/min。
步骤S2中复合材料强化层中所含的镍铝化合物为NiAl、Ni 3Al、NiAl 3、Ni 5Al3、Ni 3Al 4中的一种或几种。
基于上述制备方法，本实施例的具体生产步骤及各项参数如下：
S1、镍板坯制备：将40kg平均粒径为2μm的羰基镍粉装入弹性橡胶包套中，在50MPa冷等静压压力下成形制备成600mm×210mm×50mm的镍板坯；
S2、镍板坯表面冷喷涂铝粉：向步骤S1中成形的镍板坯的表面均匀冷喷涂一层平均粒径为20μm的铝粉以形成铝涂层，冷喷涂压力为0.3MPa，喷涂距离为10mm，送粉速率为10g/min，最终形成的铝涂层厚度为0.05mm。
S3、镍板坯预热：将步骤S2制得的喷有铝涂层的镍板坯在加热炉中先升温至450℃，保温5h，在镍板坯表面生成含有镍与镍铝化合物的复合材料强化层，再升温至950℃，保温3h；
S4、轧制加工：步骤S3中的镍板坯预热完成后，出炉进行10道次热轧，转至冷轧工序，直至镍板坯达到厚度尺寸0.1mm，获得镍板带材成品。经试验测得，上述镍板带材的抗拉强度为530MPa、表面硬度为HV 348。
综上所述，通过上述方法加工产生镍板带材由于在表面形成了含有镍与镍铝化合物的复合材料强化层，这一复合材料强化层具有优异的抗高温氧化能力，且不影响后续轧制加工变形；因此，依靠上述复合材料强化层可避免在热轧过程中镍板坯表面氧化，以及由此带来的开裂问题，同时可省去热轧氧化层还原工序，直接转入冷轧工序，所以本实施例提出的加工方法具有缩短生产流程、提高加工效率及成品率的优点。
实施例2：
本实施例的制备方法与实施例1相同，不同之处在于原料及工艺参数，具体原料、参数及生产步骤如下：
S1、镍板坯制备：将50kg平均粒径为100μm的雾化镍粉装入弹性橡胶包套中，在300MPa冷等静压压力下成形制备成600mm×210mm×50mm的镍板坯；
S2、镍板坯表面冷喷涂铝粉：向步骤S1中成形的镍板坯的表面均匀冷喷涂一层平均粒径为75μm的铝粉以形成铝涂层，冷喷涂压力为2MPa，喷涂距离为50mm，送粉速率为80g/min，最终形成的铝涂层厚度为0.2mm。
S3、镍板坯预热：将步骤S2制得的喷有铝涂层的镍板坯在加热炉中先升温至630℃，保温0.5h，在镍板坯表面生成含有镍与镍铝化合物的复合材料强化层，再升温至1200℃，保温0.5h；
S4、轧制加工：步骤S3中的镍板坯预热完成后，出炉进行3道次热轧，转至冷轧工序，直至镍板坯达到厚度尺寸10mm，获得镍板带材成品。经试验测得，上述镍板带材的抗拉强度为476MPa、表面硬度为HV 379。
实施例3：
本实施例的制备方法与实施例1相同，不同之处在于原料及工艺参数，具体原料、参数及生产步骤如下：
S1、镍板坯制备：将20kg平均粒径为20μm的电解镍粉与25kg平均粒径为10μm的还原镍粉均匀混合后装入弹性橡胶包套中，在200MPa冷等静压压力下成形制备成600mm×210mm×50mm的镍板坯；
S2、镍板坯表面冷喷涂铝粉：向步骤S1中成形的镍板坯的表面均匀冷喷涂一层平均粒径为45μm的铝粉以形成铝涂层，冷喷涂压力为1MPa，喷涂距离为30mm，送粉速率为50g/min，最终形成的铝涂层厚度为0.1mm。
S3、镍板坯预热：将步骤S2制得的喷有铝涂层的镍板坯在加热炉中先升温至580℃，保温2h，在镍板坯表面生成含有镍与镍铝化合物的复合材料强化层，再升温至1100℃，保温1h；
S4、轧制加工：步骤S3中的镍板坯预热完成后，出炉进行6道次热轧，转至冷轧工序，直至镍板坯达到厚度尺寸4mm，获得镍板带材成品。经试验测得，上述镍板带材的抗拉强度为493MPa、表面硬度为HV 368。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (4)
1.一种提高镍板带材加工抗氧化性的方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
S1、镍板坯制备：将镍粉装入弹性包套中，经冷等静压成形制备镍板坯，镍粉的平均粒径为2～100μm，冷等静压成形压力为50～300MPa；
S2、镍板坯表面冷喷涂铝粉：向步骤S1中成形的镍板坯的表面均匀冷喷涂一层铝粉形成铝涂层，所述铝涂层厚度为0.05～0.2mm，铝粉的平均粒径为20～75μm，冷喷涂压力为0.3～2MPa；
S3、镍板坯预热：将步骤S2制得的喷有铝涂层的镍板坯在加热炉中先升温至450～630℃，保温0.5～5h，在镍板坯表面生成含有镍与镍铝化合物的复合材料强化层，再升温至950～1200℃，保温0.5～3h，复合材料强化层中所含的镍铝化合物为NiAl、Ni 3Al、NiAl 3、Ni5Al 3、Ni 3Al 4中的一种或几种；
S4、轧制加工：步骤S3中的镍板坯预热完成后，出炉进行3～10道次热轧，转至冷轧工序，直至镍板坯达到厚度尺寸0.1～10mm，获得镍板带材成品。
2.根据权利要求1所述的一种提高镍板带材加工抗氧化性的方法，其特征在于：步骤S1中的镍粉为羰基镍粉、雾化镍粉、还原镍粉、电解镍粉中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种提高镍板带材加工抗氧化性的方法，其特征在于：步骤S1中镍板坯的相对密度达到70％～90％。
4.根据权利要求1所述的一种提高镍板带材加工抗氧化性的方法，其特征在于：步骤S2中铝粉的喷涂距离为10～50mm，送粉速率为10～80g/min。
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Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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Denomination of invention: A method to improve the oxidation resistance of nickel plate and strip processing Granted publication date: 20231128 Pledgee: Wuxi Xishan sub branch of Bank of China Ltd. Pledgor: WUXI TOYON NEW MATERIALS CO.,LTD. Registration number: Y2024980010816 |