CN115216669A - 用于连续模冲压的新能源电池铝壳用材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于连续模冲压的新能源电池铝壳用材料及其制造方法，其组成成分及质量百分比为：Si 0.10～0.3％，Fe 0.40～0.70％，Cu 0.05～0.20％，Mn 1.00～1.30％，Mg≤0.05％，Zn≤0.03％，Ti≤0.05％，余量为Al。本发明的工艺流程包括熔炼、铸轧、坯料退火、冷轧、切边及清洗、成品前退火、二次冷轧、分切步骤，其中熔炼温度在725～755℃范围内熔炼，经过熔体精炼处理后在720～750℃倒入静置炉静置保温；然后进行铸轧，铸轧成11±1mm铸轧铝卷，铸轧铝卷直接进行坯料退火；冷却后冷轧至1.5～3.0mm进行切边及清洗；进行成品前退火；再经冷轧轧制到成品厚度1.0～2.0mm；再进行分切至成品宽度。该发明产品具有高强度、高延伸、低制耳率、高杯突值，版型及表面端面质量佳的特点，满足新能源电池铝壳的指标要求。

Description

用于连续模冲压的新能源电池铝壳用材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于连续模冲压的新能源电池铝壳用材料及其制造方法，涉及有色金属熔炼、铸轧、热处理和压延制造技术领域。
背景技术
当前，在国家有序出台的新能源政策扶持下和“碳达峰、碳中和”政策推力下，使得新能源电池行业进入高速发展的快车道。电池铝壳作为新能源汽车电池的重要组成部件，冲制过程变形量大、冲制道次多、生产过程复杂，对材料的综合性能要求高，不仅要求材料具有小的厚度偏差、良好的表面质量，同时还需要具有良好的塑性、小屈强比、低制耳率等，以保障电池在使用过程中的安全性和可靠性。过去行业多采用钢壳或镀镍钢壳(如：圆柱电池)，钢壳具有密度大、抗电磁干扰性差、可回收及可再生差等缺点。近些年国内外铝及铝合金企业采用热轧工艺成功开发出电池壳用铝板应用于新能源方型电池铝壳，但热轧工艺具有设备投资大、生产流程长、能耗高、成材率低等缺点。
发明内容
本发明提供一种用于连续模冲压的新能源电池铝壳用材料及其制造方法可满足新能源电池铝壳对高温蠕变性能、耐腐蚀性能、散热性能、可焊接性能、深冲性能、厚度、切边质量、表面质量、合金等指标的要求，发明产品具有高强度、高延伸、低制耳率、高杯突值，版型及表面端面质量佳的特点，填补了新能源电池行业高速发展对高端电池铝箔大量需求的空白。
为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：本发明所涉及的一种用于连续模冲压的新能源电池铝壳用材料，其组成成分及质量百分比为：Si0.10～0.3％，Fe 0.40～0.70％，Cu 0.05～0.20％，Mn 1.00～1.30％，Mg≤0.05％，Zn≤0.03％，Ti≤0.05％，余量为Al。
本发明基于合金成分技术方案，还提供了一种本发明合金成分体系下的压延控制方法，其步骤如下：
(1)熔炼：熔炼时原料充分搅拌均匀，熔炼温度为725～755℃，倒炉温度为720～750℃，要求Fe/Si≧2；
(2)铸轧：铸轧铝卷成品厚度为11±1mm；
(3)坯料退火及冷轧：将铸轧铝卷进行坯料退火，冷却后冷轧轧制至1.5～3.0mm；
(4)切边及清洗：冷轧后进行切边及清洗；
(5)成品前退火：切边及清洗后进行成品前退火；
(6)二次冷轧：成品前退火后后进行二次冷轧至成品厚度1.0～2.0mm：
(7)分切：成品厚度料卷分切至成品宽度小卷。
本发明进一步设置为：步骤(1)中熔炼废料比控制在≤30％。
本发明进一步设置为：步骤(1)中保温炉进行调质处理。
本发明进一步设置为：步骤(2)中过滤箱采用板式双级过滤，一级过滤板≧30目、二级过滤板≧40目。
本发明进一步设置为：步骤(3)中坯料退火工艺为0.8℃/min～3.0℃/min升温到530～580℃，保温时间240～480min，出炉冷却。
本发明进一步设置为：步骤(3)、(6)轧制过程中要求开启“质量流”，厚度1.0～2.0mm要求厚差≤±1％，整卷厚差完好率≧95％。
本发明进一步设置为：步骤(5)中坯料退火工艺为0.8℃/min～3.0℃/min升温到360～420℃，保温时间120～360min，出炉冷却。
本发明进一步设置为：步骤(6)中二次冷轧时工作辊粗糙度控制在Ra：≤0.35μm。
综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明所涉及的用于连续模冲压的新能源电池铝壳用材料产品抗拉强度140～175Mpa，屈服强度≧125Mpa，延伸率≧4％，制耳率≦5％，杯突值≧7mm，成品端面整齐，无明显毛刺、翘边及波浪边现象，表面无辊印、麻点、凸凹痕等缺陷，满足新能源电池铝壳对高温蠕变性能、耐腐蚀性能、散热性能、可焊接性能、深冲性能、厚度、切边质量、表面质量、合金等指标的要求。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明专利要求的限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
下面结合优选实施例对本发明进一步说明。
实施例1
本发明涉及一种用于连续模冲压的新能源电池铝壳用材料及其制造方法，首先控制其组成成分及质量百分比为：Si0.11％，Fe0.41％，Cu0.06％，Mn1.01％，Mg0.03％，Zn0.01％，Ti0.03％，余量为Al，Fe/Si＝3.73。
按照上述成分控制，进行进一步获得新能源电池用铝壳材料，其具体制备步骤如下：
(1)熔炼：熔炼时原料充分搅拌均匀，熔炼温度为750℃，在熔炼炉采用专用精炼剂750℃精炼三次、30min/次，成分调整符合本发明控制要求后进行倒炉，倒炉温度为735℃；
(2)铸轧：铸轧生产时，除气箱箱温度控制730℃，气流量控制25L/min，转子速度控制450rpm，过滤箱温度控制725℃，使用30+40目过滤板进行双级过滤，前箱温度为710℃，铸轧区控制55mm，铸嘴开口度控制10.6mm，铸轧线速度控制780mm/min，铸轧铝卷成品规格为厚11mm，宽1480mm；
(3)坯料退火及冷轧：将铸轧铝卷进行坯料退火580℃温度保温6h，冷却后冷轧轧制(道次安排：11-8.2-6.0-3.9-2.6-1.5)，轧制过程中开启“质量流”；
(4)切边及清洗：冷轧后进行切边及清洗，采用拉完矫直机进行在线切边及清洗，切边量25mm*2；
(5)成品前退火：切边及清洗后进行成品前退火420℃温度保温3h；
(6)二次冷轧：成品前退火后后进行二次冷轧至成品厚度1.0mm，轧制过程中开启“质量流”，道次加工率33.3％；
(7)分切：二次冷轧后在带活套厚料剪上进行分切至140mm。
对上述本发明新能源电池用铝箔成品性能测试显示抗拉强度158Mpa，屈服强度145Mpa，延伸率7.6％，制耳率3.9％，杯突值9mm，成品端面整齐，无明显毛刺、翘边及波浪边现象，表面无辊印、麻点、凸凹痕等缺陷。
实施例2
本发明涉及一种用于连续模冲压的新能源电池铝壳用材料及其制造方法，首先控制其组成成分及质量百分比为：Si0.28％，Fe0.65％，Cu0.15％，Mn1.28％，Mg0.02％，Zn0.01％，Ti0.05％，余量为Al，Fe/Si＝2.32。
按照上述成分控制，进行进一步获得新能源电池用铝壳材料，其具体制备步骤如下：
(1)熔炼：熔炼时原料充分搅拌均匀，熔炼温度为755℃，在熔炼炉采用专用精炼剂755℃精炼三次、30min/次，成分调整符合本发明控制要求后进行倒炉，倒炉温度为738℃；
(2)铸轧：铸轧生产时，除气箱箱温度控制732℃，气流量控制29L/min，转子速度控制420rpm，过滤箱温度控制729℃，使用30+40目过滤板进行双级过滤，前箱温度为712℃，铸轧区控制56mm，铸嘴开口度控制10.0mm，铸轧线速度控制580mm/min，铸轧铝卷成品规格为厚10.6mm，宽1340mm；
(3)坯料退火及冷轧：将铸轧铝卷进行坯料退火550℃温度保温5h，冷却后冷轧轧制(道次安排：10.6-8.5-6.8-3.9-2.8-2.0)，轧制过程中开启“质量流”；
(4)切边及清洗：冷轧后进行切边及清洗，采用拉完矫直机进行在线切边及清洗，切边量25mm*2；
(5)成品前退火：切边及清洗后进行成品前退火370℃温度保温4h；
(6)二次冷轧：成品前退火后后进行二次冷轧至成品厚度1.5mm，轧制过程中开启“质量流”，道次加工率25％；
(7)分切：二次冷轧后在带活套厚料剪上进行分切至210mm。
对上述本发明新能源电池用铝箔成品性能测试显示抗拉强度169Mpa，屈服强度158Mpa，延伸率6.5％，制耳率4.3％，杯突值8mm，成品端面整齐，无明显毛刺、翘边及波浪边现象，表面无辊印、麻点、凸凹痕等缺陷。
如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于实际所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合实施例，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。
除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.用于连续模冲压的新能源电池铝壳用材料，其特征在于，其组成成分及质量百分比为：Si 0.10～0.3％，Fe 0.40～0.70％，Cu 0.05～0.20％，Mn 1.00～1.30％，Mg≤0.05％，Zn≤0.03％，Ti≤0.05％，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的用于连续模冲压的新能源电池铝壳用材料及其制造方法，其特征在于，该方法的步骤如下：
(1)熔炼：熔炼时原料充分搅拌均匀，熔炼温度为725～755℃，倒炉温度为720～750℃，要求Fe/Si≧2；
(2)铸轧：铸轧铝卷成品厚度为11±1mm；
(3)坯料退火及冷轧：将铸轧铝卷进行坯料退火，冷却后冷轧轧制至1.5～3.0mm；
(4)切边及清洗：冷轧后进行切边及清洗；
(5)成品前退火：切边及清洗后进行成品前退火；
(6)二次冷轧：成品前退火后后进行二次冷轧至成品厚度1.0～2.0mm：
(7)分切：成品厚度料卷分切至成品宽度小卷。
3.根据权利要求2所述的用于连续模冲压的新能源电池铝壳用材料及其制造方法，其特征在于，步骤(1)中熔炼废料比控制在≤30％。
4.根据权利要求2所述的用于连续模冲压的新能源电池铝壳用材料及其制造方法，其特征在于，步骤(1)中保温炉进行调质处理。
5.根据权利要求2所述的用于连续模冲压的新能源电池铝壳用材料及其制造方法，其特征在于，步骤(2)中过滤箱采用板式双级过滤，一级过滤板≧30目、二级过滤板≧40目。
6.根据权利要求2所述的用于连续模冲压的新能源电池铝壳用材料及其制造方法，其特征在于，步骤(3)中坯料退火工艺为0.8℃/min～3.0℃/min升温到530～580℃，保温时间240～480min，出炉冷却。
7.根据权利要求2所述的用于连续模冲压的新能源电池铝壳用材料及其制造方法，其特征在于，步骤(3)、(6)轧制过程中要求开启“质量流”，厚度1.0～2.0mm要求厚差≤±1％，整卷厚差完好率≧95％。
8.根据权利要求2所述的用于连续模冲压的新能源电池铝壳用材料及其制造方法，其特征在于，步骤(5)中坯料退火工艺为0.8℃/min～3.0℃/min升温到360～420℃，保温时间120～360min，出炉冷却。
9.根据权利要求2所述的用于连续模冲压的新能源电池铝壳用材料及其制造方法，其特征在于，步骤(6)中二次冷轧时工作辊粗糙度控制在Ra：≤0.35μm。
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