CN107419140A - 电池壳体用高延伸铝合金带材的制造方法 - Google Patents

电池壳体用高延伸铝合金带材的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电池壳体用高延伸铝合金带材的制造方法，包括熔炼、连续铸轧、均匀化退火、冷轧、重卷切边、成品退火及精密剪切，所述熔炼时控制合金包括以下重量百分比组分：Fe：0.40～0.50％、Si：0.05～0.15％、Cu：0.06～0.12％、Mn：1.00～1.20％、Mg：≤0.03％、Zr：0.04～0.05％，Ti：0.015～0.035％，其它元素单个含量≤0.03％，其他元素总量≤0.15％，余量为铝；所述均匀化退火为：260～270℃吹扫5～6小时，随后炉气温度升高至595～605℃，待铸轧坯料温度升高至595～605℃后，炉体保温7～7.5小时，然后，炉气温度降低至480～485℃，并保温7.5～8小时，最后坯料随炉空冷至室温。采用本发明方法生产的3003铝合金较半连续铸轧的铝合金具有更高的屈服强度和更好的延伸率，均匀性更好。

Description

电池壳体用高延伸铝合金带材的制造方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金带材的制造方法，特别是一种电池壳体用高延伸铝合金带材的制造方法。
背景技术
高延伸铝合金带材是构成新能源汽车动力电池组件的重要材料，由于其密度小、一次拉伸成形性好、易于回收和耐蚀性好的特点，而被广泛运用于新能源汽车电池壳体的制造。
目前，主要选用传统的半连续铸锭工艺生产的3003铝合金来作为电池壳体用材料，其生产的主要工艺流程为：熔炼、半连续铸锭、锯切、铣面、均匀化退火、热轧、冷轧、重卷切边、成品退火及精密剪切。通过半连续铸锭工艺生产的3003带材具有均匀的显微晶粒组织和均衡的各项，如，较高的强度、良好的均匀变形性及良好的耐蚀性。
但是半连续铸锭工艺生产3003材料具有流程长、工艺复杂、能耗高及成材率低的缺点。在连续铸轧工艺中，采用常用铸轧坯料均匀化退火制度(530℃×9h)进行退火，则生产的3003电池壳体用铝合金带材各项性能较差且不均匀，因而行业内仍采用半连续铸锭工艺进行生产。
发明内容
针对上述现有技术缺陷，本发明的任务在于提供一种电池壳体用高延伸铝合金带材的制造方法，解决采用连续铸轧工艺生产3003铝合金易产生材料性能较差且不均匀的问题。
本发明技术方案是这样的：一种电池壳体用高延伸铝合金带材的制造方法，包括熔炼、连续铸轧、均匀化退火、冷轧、重卷切边、成品退火及精密剪切，所述熔炼时控制合金包括以下重量百分比组分：Fe：0.40～0.50％、Si：0.05～0.15％、Cu：0.06～0.12％、Mn：1.00～1.20％、Mg：≤0.03％、Zr：0.04～0.05％，Ti：0.015～0.035％，其它元素单个含量≤0.03％，其他元素总量≤0.15％，余量为铝；所述均匀化退火为：260～270℃吹扫5～6小时，随后炉气温度升高至595～605℃，待铸轧坯料温度升高至595～605℃后，炉体保温7～7.5小时，然后，炉气温度降低至480～485℃，并保温7.5～8小时，最后坯料随炉空冷至室温。
优选的，所述均匀化退火为：260℃吹扫5小时，随后炉气温度升高至600℃，待铸轧坯料温度升高至600℃后，炉体保温7小时，然后，炉气温度降低至480℃，并保温8小时，最后坯料随炉空冷至室温。
进一步的，所述熔炼时熔炼温度为740～760℃，精炼时间大于30分钟，控制熔体中氢含量≤0.15ml/100g。
进一步的，所述连续铸轧时，铸轧速度为0.80～1.00m/分钟，铸轧温度为680～690℃，铸轧厚度为6.8～7.2mm。
进一步的，所述成品退火时，退火温度380～400℃，保温7～9小时。
本发明与现有技术相比的优点在于：连续铸轧是非平衡凝固过程，该过程中极大的冷却速度造成了3003铝合金中主要成分Mn、Fe元素的过饱和固溶、成分偏析、区域偏析及大量非平衡组织相的产生等。本发明采用合理的重量比元素组成配合退火温度高于半连续铸轧时的均匀化退火，使3003铸轧铝合金坯料中各合金元素的分布更加均匀、消除偏析和非平衡结晶组织。另外在480℃左右进行预析出处理，有利于析出细小均匀的第二相粒子，阻止后续热处理过程再结晶晶粒的长大，从而细化产品晶粒组织。采用本发明生产的3003铝合金较半连续铸轧的铝合金具有更高的屈服强度和更好的延伸率，材料的均匀变形能力与原工艺产品相当，甚至更高。连续铸轧工艺还省去了传统工艺中的锯切、铣面和热轧工序，生产流程缩短1/4，生产周期缩短1/4；避免了锯切、铣面和热轧过程中的质量损失及能源消耗，提高成材率5％，降低能源消耗20％。
具体实施方式
图1为半连续铸轧工艺生产的3003铝合金金相图。
图2为实施例1的铝合金金相图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)将按下表所述组成成分百分比准备的原材料放入熔炼炉中，熔炼时熔体温度为760℃，静置炉内精炼精炼时间30分钟，熔体中氢含量控制为0.15ml/100g；化学成分见下表。
(2)整个连续铸轧过程在倾斜式双辊铸轧机上完成，过程中控制如下过程参数，铸轧速度为0.80m/分钟，铸轧温度为680℃，铸轧厚度为7.2mm，铸轧宽度：根据客户需求控制；
(3)均匀化退火过程在箱式工业退火炉(氮气保护下进行)中完成。具体退火制度为：260℃吹扫5小时，随后炉气温度升高至600℃，待铸轧坯料温度升高至600℃后，炉体保温7小时，然后，炉气温度降低至480℃，并保温8小时，最后坯料随炉空冷至室温。
(4)在冷轧机上将7.2mm厚度的均匀化退火后铝合金卷进行冷轧，铝卷轧制成品厚度；
(5)重卷切边后将铝带放在氮气气氛退火炉里进行成品退火，退火温度400℃，保温7小时，出炉空冷；
(6)将成品退火后的铝带材经拉矫后在精密分切机上分剪成客户所需宽度。
所生产的铝带的力学性能：抗拉强度为106MPa，屈服强度为80MPa，延伸率为38％，成品样平均晶粒尺寸为76μm左右。对比图1和图2，本实施例的铝合金的金相组织与半连续铸轧工艺产品金相组织相近，均匀性相当，而半连续铸轧工艺产品抗拉强度为110MPa，屈服强度为61MPa，延伸率为37％，平均晶粒尺寸为65μm左右。
实施例2：
(1)将按下表所述组成成分百分比准备的原材料放入熔炼炉中，熔炼时熔体温度为740℃，静置炉内精炼精炼时间35分钟，熔体中氢含量控制为0.12ml/100g；化学成分见下表。
(2)整个连续铸轧过程在倾斜式双辊铸轧机上完成，过程中控制如下过程参数，铸轧速度为0.90m/分钟，铸轧温度为685℃，铸轧厚度为7.0mm，铸轧宽度：根据客户需求控制；
(3)均匀化退火过程在箱式工业退火炉(氮气保护下进行)中完成。具体退火制度为：265℃吹扫6小时，随后炉气温度升高至595℃，待铸轧坯料温度升高至595℃后，炉体保温7.5小时，然后，炉气温度降低至485℃，并保温8小时，最后坯料随炉空冷至室温。
(4)在冷轧机上将7.0mm厚度的均匀化退火后铝合金卷进行冷轧，铝卷轧制成品厚度；
(5)重卷切边后将铝带放在氮气气氛退火炉里进行成品退火，退火温度390℃，保温7小时，出炉空冷；
(6)将成品退火后的铝带材经拉矫后在精密分切机上分剪成客户所需宽度。
所生产的铝带的力学性能：抗拉强度为105MPa，屈服强度为80MPa，延伸率为37％，成品样平均晶粒尺寸为78μm左右。
实施例3：
(1)将按下表所述组成成分百分比准备的原材料放入熔炼炉中，熔炼时熔体温度为740℃，静置炉内精炼精炼时间35分钟，熔体中氢含量控制为0.14ml/100g；化学成分见下表。
(2)整个连续铸轧过程在倾斜式双辊铸轧机上完成，过程中控制如下过程参数，铸轧速度为1.0m/分钟，铸轧温度为690℃，铸轧厚度为6.8mm，铸轧宽度：根据客户需求控制；
(3)均匀化退火过程在箱式工业退火炉(氮气保护下进行)中完成。具体退火制度为：270℃吹扫6小时，随后炉气温度升高至605℃，待铸轧坯料温度升高至605℃后，炉体保温7.2小时，然后，炉气温度降低至485℃，并保温7.5小时，最后坯料随炉空冷至室温。
(4)在冷轧机上将6.8mm厚度的均匀化退火后铝合金卷进行冷轧，铝卷轧制成品厚度；
(5)重卷切边后将铝带放在氮气气氛退火炉里进行成品退火，退火温度380℃，保温9小时，出炉空冷；
(6)将成品退火后的铝带材经拉矫后在精密分切机上分剪成客户所需宽度。
所生产的铝带的力学性能：抗拉强度为108MPa，屈服强度为79MPa，延伸率为38％，成品样平均晶粒尺寸为74μm左右。
实施例4：
(1)将按下表所述组成成分百分比准备的原材料放入熔炼炉中，熔炼时熔体温度为760℃，静置炉内精炼精炼时间30分钟，熔体中氢含量控制为0.15ml/100g；化学成分见下表。
(2)整个连续铸轧过程在倾斜式双辊铸轧机上完成，过程中控制如下过程参数，铸轧速度为0.90m/分钟，铸轧温度为680℃，铸轧厚度为7.0mm，铸轧宽度：根据客户需求控制；
(3)均匀化退火过程在箱式工业退火炉(氮气保护下进行)中完成。具体退火制度为：260℃吹扫5小时，随后炉气温度升高至600℃，待铸轧坯料温度升高至600℃后，炉体保温7小时，然后，炉气温度降低至480℃，并保温8小时，最后坯料随炉空冷至室温。
(4)在冷轧机上将7.0mm厚度的均匀化退火后铝合金卷进行冷轧，铝卷轧制成品厚度；
(5)重卷切边后将铝带放在氮气气氛退火炉里进行成品退火，退火温度395℃，保温7.5小时，出炉空冷；
(6)将成品退火后的铝带材经拉矫后在精密分切机上分剪成客户所需宽度。
所生产的铝带的力学性能：抗拉强度为108MPa，屈服强度为82MPa，延伸率为38.5％，成品样平均晶粒尺寸为77μm左右。

Claims (5)

1.一种电池壳体用高延伸铝合金带材的制造方法，其特征在于：包括熔炼、连续铸轧、均匀化退火、冷轧、重卷切边、成品退火及精密剪切，所述熔炼时控制合金包括以下重量百分比组分：Fe：0.40～0.50％、Si：0.05～0.15％、Cu：0.06～0.12％、Mn：1.00～1.20％、Mg：≤0.03％、Zr：0.04～0.05％，Ti：0.015～0.035％，其它元素单个含量≤0.03％，其他元素总量≤0.15％，余量为铝；所述均匀化退火为：260～270℃吹扫5～6小时，随后炉气温度升高至595～605℃，待铸轧坯料温度升高至595～605℃后，炉体保温7～7.5小时，然后，炉气温度降低至480～485℃，并保温7.5～8小时，最后坯料随炉空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的电池壳体用高延伸铝合金带材的制造方法，其特征在于，所述均匀化退火为：260℃吹扫5小时，随后炉气温度升高至600℃，待铸轧坯料温度升高至600℃后，炉体保温7小时，然后，炉气温度降低至480℃，并保温8小时，最后坯料随炉空冷至室温。
3.根据权利要求1所述的电池壳体用高延伸铝合金带材的制造方法，其特征在于，所述熔炼时熔炼温度为740～760℃，精炼时间大于30分钟，控制熔体中氢含量≤0.15ml/100g。
4.根据权利要求1所述的电池壳体用高延伸铝合金带材的制造方法，其特征在于，所述连续铸轧时，铸轧速度为0.80～1.00m/分钟，铸轧温度为680～690℃，铸轧厚度为6.8～7.2mm。
5.根据权利要求1所述的电池壳体用高延伸铝合金带材的制造方法，其特征在于，所述成品退火时，退火温度380～400℃，保温7～9小时。
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