CN107803633B - 一种电极用复合板及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电极用复合板及制造方法，该复合板包括：第一层基板，所述第一层基板的主材质为钨、金或铂；第二层基板，所述第二层基板的主材质为铜或银；第三层基板，所述第三层基板的主材质为碳钢或钛合金；其中，所述第一层基板、所述第二层基板和所述第三层基板重叠轧制为复合板，其中，所述第二层基板位于所述第一层基板和所述第三层基板之间。本发明解决了现有技术中的板状电极用材存在的不能兼顾高导电性能与高强度高韧性要求的技术问题。提供了一种既具备高导电性优点，也具备了高强度高韧性的电极用复合板。

Description

一种电极用复合板及制造方法

技术领域

本发明涉及电极材料领域，尤其涉及一种电极用复合板及制造方法。

背景技术

随着国民经济的高速发展，电子电器产品的不断更新换代，对电极用材料的性能、形状及种类的要求也越来越高。电极用材料性能要求高电导率、低阻抗，其形状也从最早的点状电极、针状电极、棒状电极发展到现在的板状电极。

对于大型板状电极用材来说，既要求其具有良好的导电性能，又要求其具备较高的强度和韧性来提供结构支撑。目前，电极用材基本都是单一均质材料，而现有单一电极材料不能兼顾高导电性能与高强度高韧性的要求。

也就是说，现有技术中的板状电极用材存在不能兼顾高导电性能与高强度高韧性要求的技术问题。

发明内容

本发明通过提供一种电极用复合板及制造方法，解决了现有技术中的板状电极用材存在的不能兼顾高导电性能与高强度高韧性要求的技术问题。

一方面，为解决上述技术问题，本发明的实施例提供了如下技术方案：

一种电极用复合板，包括：

第一层基板，所述第一层基板的主材质为钨、金或铂；

第二层基板，所述第二层基板的主材质为铜或银；

第三层基板，所述第三层基板的主材质为碳钢或钛合金；

其中，所述第一层基板、所述第二层基板和所述第三层基板重叠轧制为复合板，其中，所述第二层基板位于所述第一层基板和所述第三层基板之间。

可选的，所述第一层基板中钨的重量百分比大于等于99.93％，其余为杂质；所述第一层基板轧制前的屈服强度范围为：400～600MPa，所述第一层基板的抗拉强度范围为:600～800MPa，所述第一层基板的延伸率范围为:5～8％；所述第一层基板轧制前的厚度小于等于2.0mm。

可选的，所述第二层基板中铜的重量百分比大于等于99.61％，其余为杂质；所述第二层基板轧制前的屈服强度范围为：200～450MPa，所述第二层基板的抗拉强度范围为400～600MPa，所述第二层基板的延伸率范围为:10～15％；所述第二层基板轧制前的厚度小于等于5.0mm。

可选的，所述第三层基板中化学成份按重量百分数计为C:0.02～0.07％，Si:≤0.03％，Mn:1.90～2.50％，P:≤0.015％，S:≤0.008％，Nb:0.080～0.090％，Ti:0.17～0.25％，Als:0.08～0.10％,N:0.006～0.010％，其余为杂质；所述第三层基板轧制前的屈服强度大于等于800MPa，所述第三层基板的抗拉强度大于等于900MPa，所述第三层基板的延伸率大于等于15％；所述第三层基板轧制前的厚度小于等于10.0mm。

可选的，所述轧制后的复合板成品厚度小于等于5.0mm。

另一方面，提供一种电极用复合板的制造方法，包括：

重叠放置第一层基板、第二层基板和第三层基板，其中，所述第一层基板的主材质为钨、金或铂，所述第二层基板的主材质为铜或银，所述第三层基板的主材质为碳钢或钛合金，其中，所述第二层基板位于所述第一层基板和所述第三层基板之间；

对所述第一层基板和所述第二层基板的边缘衔接处进行点焊，对所述第二层基板和所述第三层基板的边缘衔接处进行点焊；

对点焊后的所述第一层基板、所述第二层基板和所述第三层基板进行加热；

轧制所述第一层基板、所述第二层基板和所述第三层基板，制成所述复合板。

可选的，所述点焊的加工设备为激光焊机；所述点焊的焊接参数范围为：焊接能量为1.8～3.8kW，焊接速度为2.5～3.5m/min，保护气体流量为30～40L/min。

可选的，所述加热的出炉温度为800～900℃

可选的，所述轧制为多道次反复轧制；所述轧制获得的所述复合板的厚度小于等于5.0mm，终轧温度为760～800℃；在所述轧制之后还包括：采用层流快速冷却所述复合板。

可选的，在所述轧制所述第一层基板、所述第二层基板和所述第三层基板之后，还包括：切除所述复合板边缘的毛边；对所述复合板进行无损检测；对所述复合板进行机械性能检测。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例提供的复合板及制造方法，采用钨(金、铂)板、铜(银)板和碳钢(钛合金)板进行复合轧制，避免了单一钨(金、铂)电极韧性不足容易脆断，以及单一铜(银)电极强度不足的缺陷。本申请以碳钢(钛合金)板来提高强度和韧性，同时采用铜(银)作为钨(金、铂)和碳钢(钛合金)之间的过渡金属层有效解决了钨(金、铂)与碳钢(钛合金)难以结合的问题，既获得了钨(金、铂)的高导电性优点，也具备了高强度高韧性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中复合板的结构图；

图2为本申请实施例中复合板制备方法的流程图；

图3为本申请实施例中点焊的示意图；

图4为本申请实施例中轧制的示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种电极用复合板及制造方法，解决了现有技术中的板状电极用材存在的不能兼顾高导电性能与高强度高韧性要求的技术问题。提供了一种既具备高导电性优点，也具备了高强度高韧性的电极用复合板。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供技术方案的总体思路如下：

本申请提供一种电极用复合板，包括：

第一层基板，所述第一层基板的主材质为钨、金或铂；

第二层基板，所述第二层基板的主材质为铜或银；

第三层基板，所述第三层基板的主材质为碳钢或钛合金；

其中，所述第一层基板、所述第二层基板和所述第三层基板重叠轧制为复合板，其中，所述第二层基板位于所述第一层基板和所述第三层基板之间。

本申请实施例提供的电极用复合板及其制造方法，采用钨(金、铂)板、铜(银)板和碳钢(钛合金)板进行复合轧制，避免了单一钨(金、铂)电极韧性不足容易脆断，以及单一铜(银)电极强度不足的缺陷。本申请以碳钢(钛合金)板来提高强度和韧性，同时采用铜(银)作为钨(金、铂)和碳钢(钛合金)之间的过渡金属层有效解决了钨(金、铂)与碳钢(钛合金)难以结合的问题，既获得了钨(金、铂)的高导电性优点，也具备了高强度高韧性。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例一

在本实施例中，提供了一种电极用复合板，如图1所示，包括：

第一层基板1，所述第一层基板1的主材质为钨、金或铂；

第二层基板2，所述第二层基板2的主材质为铜或银；

第三层基板3，所述第三层基板3的主材质为碳钢或钛合金；

其中，所述第一层基板1、所述第二层基板2和所述第三层基板3重叠轧制为复合板，其中，所述第二层基板2位于所述第一层基板1和所述第三层基板3之间。

下面，结合图1详细介绍所述复合板的结构及材料。

首先，介绍所述第一层基板1，所述第一层基板1的主材质选材可以是钨、金或铂。

以选取钨为例，所述第一层基板1为钨板，所述第一层基板1中钨的重量百分比大于等于99.93％，其余为杂质；在轧制前：所述第一层基板1轧制前的屈服强度范围为：400～600MPa，所述第一层基板1的抗拉强度范围为:600～800MPa，所述第一层基板的延伸率范围为:5～8％；所述第一层基板轧制前的厚度小于等于2.0mm。

举例来讲，如表1所示，所述钨板的化学成分可以为：

实施例	钨的重量百分比	其它杂质的重量百分比
			1	99.95	0.05
2	99.94	0.06
			3	100.00	0
4	99.93	0.07
			5	99.98	0.02
6	99.96	0.04

表1各实施例的钨板化学成分

举例来讲，如表2所示，轧制前的所述钨板的力学性能可以为：

实施例	屈服强度ReL(MPa)	抗拉强度Rm(MPa)	延伸率A(％)
				1	565	685	6
2	400	795	5
				3	505	600	7
4	455	715	8
				5	581	800	7
6	600	665	6

表2各实施例的钨板力学性能

接下来，介绍所述第二层基板2，所述第二层基板2的主材质选材可以是铜或银。

以选取铜为例，所述第二层基板2为铜板，所述第二层基板2中铜的重量百分比大于等于99.61％，其余为杂质；所述第二层基板2轧制前的屈服强度范围为：200～450MPa，所述第二层基板2的抗拉强度范围为400～600MPa，所述第二层基板2的延伸率范围为:10～15％；所述第二层基板2轧制前的厚度小于等于5.0mm。

举例来讲，如表3所示，所述铜板的化学成分可以为：

实施例	铜的重量百分比	其它杂质的重量百分比
			1	99.75	0.25
2	99.84	0.16
			3	99.95	0.05
4	10.00	0
			5	99.61	0.39
6	99.69	0.31

表3各实施例的铜板化学成分

举例来讲，如表4所示，轧制前的所述铜板的力学性能可以为：

实施例	屈服强度ReL(MPa)	抗拉强度Rm(MPa)	延伸率A(％)
				1	245	450	12
2	415	400	14
				3	200	500	15
4	355	570	11
				5	398	600	10
6	450	550	13

表4各实施例的铜板力学性能

再下来，介绍所述第三层基板3，所述第三层基板3的主材质选材可以是碳钢或钛合金。

以选取碳钢为例，所述第三层基板3为碳钢板，所述第三层基板3中化学成份按重量百分数计为C:0.02～0.07％，Si:≤0.03％，Mn:1.90～2.50％，P:≤0.015％，S:≤0.008％，Nb:0.080～0.090％，Ti:0.17～0.25％，Als:0.08～0.10％,N:0.006～0.010％，其余为杂质；所述第三层基板3轧制前的屈服强度大于等于800MPa，所述第三层基板3的抗拉强度大于等于900MPa，所述第三层基板3的延伸率大于等于15％；所述第三层基板3轧制前的厚度小于等于10.0mm。

举例来讲，如表5所示，所述碳钢板的化学成分的重量百分比可以为：

成分	C	Mn	Si	P	S	Als	Nb	Ti	N
										1	0.03	1.90	0.03	0.009	0.007	0.08	0.080	0.18	0.007
2	0.06	2.13	0.02	0.004	0.004	0.10	0.084	0.25	0.009
										3	0.07	2.41	0.01	0.007	0.003	0.09	0.090	0.17	0.006
4	0.04	2.25	0.03	0.001	0.005	0.08	0.086	0.21	0.008
										5	0.02	2.38	0.01	0.012	0.001	0.10	0.082	0.23	0.009
6	0.06	2.50	0.02	0.015	0.008	0.09	0.088	0.19	0.010

表5各实施例的碳钢板化学成分

举例来讲，如表6所示，轧制前的所述碳钢板的力学性能可以为：

表6各实施例的碳钢板力学性能

将前述介绍的所述第一层基板1、所述第二层基板2和所述第三层基板3按照图1所示的位置重叠轧制为复合板，所述第二层基板2位于所述第一层基板1和所述第三层基板3之间。所述轧制后的复合板成品厚度小于等于5.0mm。对所述复合板取样后按国标GB/T6396-2008进行力学性能检验，力学性能达到屈服强度ReL≥700MPa，抗拉强度Rm≥800MPa，延伸率A≥12％，常温冲击性能Kv2≥180J。

举例来讲，以所述第一层基板1为钨板，所述第二层基板2为铜板，所述第三层基板3为碳钢板为例，如表7所示，轧制后的所述复合板的力学性能可以为：

表7各实施例的钨－铜－碳钢复合板力学性能

具体来讲，采用钨(金、铂)板、铜(银)板和碳钢(钛合金)板进行复合轧制，避免了单一钨(金、铂)电极韧性不足容易脆断，以及单一铜(银)电极强度不足的缺陷。本申请以碳钢(钛合金)板来提高强度和韧性，同时采用铜(银)作为钨(金、铂)和碳钢(钛合金)之间的过渡金属层有效解决了钨(金、铂)与碳钢(钛合金)难以结合的问题，既获得了钨(金、铂)的高导电性优点，也具备了高强度高韧性。

基于同一发明构思，本申请还提供了制备实施例一的复合板的方法，详见

实施例二。

实施例二

在本实施例中，提供一种电极用复合板的制造方法，如图2所示，包括：

步骤S201，重叠放置第一层基板、第二层基板和第三层基板，其中，所述第一层基板的主材质为钨、金或铂，所述第二层基板的主材质为铜或银，所述第三层基板的主材质为碳钢或钛合金，其中，所述第二层基板位于所述第一层基板和所述第三层基板之间；

步骤S202，对所述第一层基板和所述第二层基板的边缘衔接处进行点焊，对所述第二层基板和所述第三层基板的边缘衔接处进行点焊；

步骤S203，对点焊后的所述第一层基板、所述第二层基板和所述第三层基板进行加热；

步骤S204，轧制所述第一层基板、所述第二层基板和所述第三层基板，制成所述复合板。

下面，结合图1-4详细介绍本实施例提供的方法的实施步骤。

首先，执行步骤S201，重叠放置第一层基板1、第二层基板2和第三层基板3，其中，所述第一层基板的主材质为钨、金或铂，所述第二层基板的主材质为铜或银，所述第三层基板的主材质为碳钢或钛合金，其中，所述第二层基板位于所述第一层基板和所述第三层基板之间。

在实施例一中已经详细介绍所述第一层基板1、所述第二层基板2和所述第三层基板3的材质及性能，为了说明书的简洁，在此不再累述。

具体的重叠方式如图1所示，当然，在具体实施过程中，也可以交换所述第一层基板1和所述第三层基板3的位置。

在具体实施过程中，在轧制前和轧制后，所述第二层基板2可以全部或部分被所述第一层基板1重叠覆盖；所述第二层基板2页可以全部或部分被所述第三层基板3重叠覆盖。

然后，执行步骤S202，对所述第一层基板1和所述第二层基板2的边缘衔接处进行点焊，对所述第二层基板2和所述第三层基板3的边缘衔接处进行点焊。

具体来讲，所述点焊的位置301如图3所示，所述点焊的加工设备为激光焊机；所述点焊的焊接参数范围为：焊接能量为1.8～3.8kW，焊接速度为2.5～3.5m/min，保护气体流量为30～40L/min。复合轧制技术采用激光点焊技术，相比传统焊接方式，大大提高了生产效率，降低了生产成本。

举例来讲，如表8所示，所述点焊的焊接工艺参数可以为：

表8各实施例的焊接工艺参数

接下来，执行步骤S203，对点焊后的所述第一层基板、所述第二层基板和所述第三层基板进行加热。

具体来讲，是对进行了激光点焊后的所述第一层基板、所述第二层基板和所述第三层基板进行加热，所述加热的出炉温度为800～900℃。

再下来，执行步骤S204，轧制所述第一层基板、所述第二层基板和所述第三层基板，制成所述复合板。

具体的轧制如图4所示，通过轧辊401进行挤压轧制。为了能形成均匀厚度的复合板，所述轧制为多道次反复轧制。所述轧制获得的所述复合板成品的厚度小于等于5.0mm。所述轧制的终轧温度为760～800℃。

可选的，轧制后的复合板采用层流快速冷却，终冷温度为450～500℃。

举例来讲，如表9所示，所述加热和轧制的工艺参数可以为：

表9各实施例的再加热和轧制工艺参数

在本申请实施例中，在通过步骤S204轧制获得所述复合板后，还可以执行以下步骤：。

1)切除所述复合板边缘的毛边，以提高成品质量。可选的，切除毛边的切割余量为5～10mm；

2)对所述复合板进行无损检测，具体可以利用超声波对轧制后的复合板进行探伤，如发现缺陷则重新回炉轧制，如没有缺陷则继续后续流程；

3)对所述复合板进行机械性能检测,具体可以对复合板取样后，按国标GB/T6396-2008进行力学性能检验，力学性能要求达到：屈服强度ReL≥700MPa，抗拉强度Rm≥800MPa，延伸率A≥12％，常温冲击性能Kv2≥180J。

4)在检测合格后，用捆带对钢板进行周向和径向打包出货。

在具体实施过程中，所述步骤1)、2)和3)之间没有先后顺序限制，可以按需要设置先后顺序。

鉴于实施例一中已经对制备的成品复合板的性能参数进行了详细介绍，为了说明书的简洁，在此不再累述。

由于本申请实施例二制备的复合板不仅具有良好导电性能，还具备不易产生折弯变形的高强度以及不容易脆断的高韧性结构，故该复合板能适用于制造外形尺寸较大的板状电极。

由于本发明实施例二所介绍的方法，为制备本发明实施例一的复合板的方法，故而基于本发明实施例一所介绍的复合板，本领域所属人员能够了解该复合板的制备方法，故而在此不再赘述。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

采用钨(金、铂)板、铜(银)板和碳钢(钛合金)板进行复合轧制，避免了单一钨(金、铂)电极韧性不足容易脆断，以及单一铜(银)电极强度不足的缺陷。本申请以碳钢(钛合金)板来提高强度和韧性，同时采用铜(银)作为钨(金、铂)和碳钢(钛合金)之间的过渡金属层有效解决了钨(金、铂)与碳钢(钛合金)难以结合的问题，既获得了钨(金、铂)的高导电性优点，也具备了高强度高韧性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种电极用复合板，其特征在于，包括：

第一层基板，所述第一层基板的主材质为钨、金或铂；所述第一层基板轧制前的厚度小于等于2.0mm；

第二层基板，所述第二层基板的主材质为铜或银；所述第二层基板轧制前的厚度小于等于5.0mm；

第三层基板，所述第三层基板的主材质为碳钢或钛合金；所述第三层基板轧制前的厚度小于等于10.0mm；

其中，所述第一层基板、所述第二层基板和所述第三层基板重叠轧制为复合板，其中，所述第二层基板位于所述第一层基板和所述第三层基板之间；所述轧制后的复合板成品厚度小于等于5.0mm。

2.如权利要求1所述的复合板，其特征在于：

所述第一层基板中钨的重量百分比大于等于99.93%，其余为杂质；

所述第一层基板轧制前的屈服强度范围为：400～600MPa，所述第一层基板的抗拉强度范围为:600～800MPa，所述第一层基板的延伸率范围为:5～8％。

3.如权利要求1所述的复合板，其特征在于：

所述第二层基板中铜的重量百分比大于等于99.61%，其余为杂质；

所述第二层基板轧制前的屈服强度范围为：200～450MPa，所述第二层基板的抗拉强度范围为400～600MPa，所述第二层基板的延伸率范围为: 10～15％。

4.如权利要求1所述的复合板，其特征在于：

所述第三层基板的主材质为碳钢，所述第三层基板中化学成份按重量百分数计为C:0.02～0.07%，Si:≤0.03%，Mn:1.90～2.50%，P:≤0.015%，S:≤0.008%，Nb:0.080～0.090%，Ti:0.17～0.25%，Als:0.08～0.10%, N:0.006~0.010%，其余为杂质；

所述第三层基板轧制前的屈服强度大于等于800MPa，所述第三层基板的抗拉强度大于等于900MPa，所述第三层基板的延伸率大于等于15％。

5.一种电极用复合板的制造方法，其特征在于，包括：

重叠放置第一层基板、第二层基板和第三层基板，其中，所述第一层基板的主材质为钨、金或铂，所述第二层基板的主材质为铜或银，所述第三层基板的主材质为碳钢或钛合金，其中，所述第二层基板位于所述第一层基板和所述第三层基板之间；所述第一层基板轧制前的厚度小于等于2.0mm；所述第二层基板轧制前的厚度小于等于5.0mm；所述第三层基板轧制前的厚度小于等于10.0mm；对所述第一层基板和所述第二层基板的边缘衔接处进行点焊，对所述第二层基板和所述第三层基板的边缘衔接处进行点焊；

对点焊后的所述第一层基板、所述第二层基板和所述第三层基板进行加热；

轧制所述第一层基板、所述第二层基板和所述第三层基板，制成所述复合板；所述轧制后的复合板成品厚度小于等于5.0mm。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：

所述点焊的加工设备为激光焊机；

所述点焊的焊接参数范围为：焊接能量为1.8～3.8kW，焊接速度为2.5～3.5m/min，保护气体流量为30～40 L/min。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：

所述加热的出炉温度为800～900℃。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于：

所述轧制为多道次反复轧制；

所述轧制获得的所述复合板的厚度小于等于5.0mm，终轧温度为760～800℃；

在所述轧制之后还包括：采用层流快速冷却所述复合板。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述轧制所述第一层基板、所述第二层基板和所述第三层基板之后，还包括：

切除所述复合板边缘的毛边；

对所述复合板进行无损检测；

对所述复合板进行机械性能检测。

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