一种镍铝复合带的制备方法技术

本发明专利技术提供一种镍铝复合带的制备方法，属于金属功能材料领域，用于制作锂电池电极板，节省成本并利于轻质铝壳电池的焊接。本发明专利技术通过加工硬化铝和软态镍进行轧制复合，配合扩散退火构成镍铝复合带产品。利用这一方法可以通过铝板的预先形变量调整铝的形变抗力，并通过完全退火来软化镍带，使两者的形变抗力尽可能接近，从而良好地控制其形变行为和复合带厚度；在进行扩散退火前采用预先回复，协调两种材料的再结晶。此种方法生产镍铝复合带具有工艺简单，易于操作，成本较低，界面强度好以及产品性能优异的特点，满足用户对电池用镍铝复合带产品性能的要求，镍铝复合带厚度可以控制，界面结合强度可达３０ＭＰａ以上，电阻率可以达到０．０７３Ωｍｍ↑［２］／ｍ以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属功能材料领域，特别涉及一种用于制作锂电池电极板的镍铝复合带的制 备方法。
技术介绍
近年來电子和电器产品飞速发展，作为其动力来源的各类电池产品也得到了极大的发 展，同时也带来了作为电池材料的镍带产品的大量应用。这几年来对笔记本电脑，手机等电 子产品的要求向轻型高效的方向发展，而在这些电子产品中重量的最主要来源之一是电池， 因此电池产品也朝着质轻，高能量密度的方向发展。为了这一目的现在许多电池的外壳材料 已从传统的钢铁材料改为使用铝型材。但是由此带来了镍带与铝材之间的焊接问题。理想的 方法是在外引极与外壳铝型材之间使用一种镍/铝复合材料， 一方面利用纯镍材料良好的耐 蚀性和导电性作为电池外引极端，另一方面利用铝层提供与外壳铝材之间的良好的焊接过渡 层。同时目前国际市场上纯镍的价格不断上涨，也给电池产品的价格带來了很大的压力，如 果材料采用镍/铝复合带，可以大量节省镍的使用量，例如一般镍/铝复合带的材料比例为2:1 或甚至l:l，那么就可以节约镍材30%-50%。因此镍/铝复合带的开发具有非常重大的现实应 用意义和经济效益。对于金属复合带的生产往往采用固-固相复合法和液-固相复合法。固-固相复合法常用 的工艺包括爆炸复合法，挤压复合法，爆炸悍接-热轧法，轧制复合法，扩散焊接法等。而 液-固相复合法包括复合浇铸法，反向凝固法，喷镀复合法，钎焊法，铸轧法等。综合工艺 控制难度，成本等因素，镍/铝复合带的生产往往采用轧制复合法。但是由于镍，铝两个组 元的的熔点和再结晶温度有很大的差异，两者的塑性流变行为也有很大的差异，因此采用传 统轧制工艺生产镍铝复合带时复合层的结合强度以及复合层的厚度及厚度均匀性要求都难 以达到，同时也会再炸只是形成缠辊问题导致轧制失效。更进一步在复合加工后两种材料再 结晶行为的差异使两种材料在传统退火工艺下难以实现同时软化，造成复合带的硬度控制难 度大。在本专利技术中，其一，提出了利用纯铝带的预轧制和纯镍带的预完全退火来调整镍和铝材 料的形变抗力，从而实现在温轧过程中两种材料的协调变形，达到形变复合和提高成品率的要求；其二在扩散退火甜提出了预先回复，利用铝高层错能的快速回复的特点，调整两种材料再结晶动力学差异，使得两种材料在扩散退火中一方面通过扩散提高界面强度，另一方面 通过退火再结晶提高电导率；达到简化工艺，控制产品质量和提高生产效率和成材率的目的。
技术实现思路
本专利技术根据镍，铝材料自身的力学性能具有较大差异，不利于传统轧制方法轧制复合的 特点出发，提出了利用铝的加工硬化和镍的完全软化来调整两种材料形变抗力的一种轧制方 法；根据镍，铝两种材料的再结晶温度和动力学具有较大差异的特点，提出了利用预先回复 退火，利用铝的回复调整再结晶动力学的方式，协调了后续扩散过程中两种材料的再结晶行 为；利用这种工艺制备镍铝复合带消除了轧制过程中的缠辊失效问题，提高了复合带产品的 厚度控制精度，降低了生产成本，提高了生产效率和产品的成材率。具有工艺简单，易于操 作，成本低的特点。本专利技术提出的生产工艺主要针对用于锂电池电极板的镍铝复合带产品的生产，其主要特 征为镍和铝的复合材料，镍作为电极材料具有良好的电性能和耐腐蚀性能，铝作为外层材料 可以与电池的铝外壳材料良好地焊接。镍铝复合带产品的应用一方面解决了电极材料与铝外 壳材料的焊接问题，另一方面可以大大减少镍的使用，有效降低了电极材料的成本。本专利技术所提供的，该方法具体歩骤如下(1) 将纯度为95. 0%到99.9999%，厚度为10-30毫米的镍带，经热轧、冷轧和中间退火轧 制成厚度为0. 05-2. 0毫米的镍带，冷轧后经450-700°C， 30-240分钟的软化退火；(2) 将纯度为95. 0%到99.9999%，厚度为10-100毫米的铝带，经热轧、冷轧和中间退火 轧制成厚度为0. 05-3. 0毫米的铝带，中间退火后的冷轧压下量需达到30%以上；(3) 将上述步骤(1) 、 (2)轧制得到的镍带和铝带进行表面清洗后，按照镍带与铝带的 形变抗力，镍带与铝带的厚度以及最终产品的厚度要求进行配合，配合后进行温轧，温轧的 温度为25-200°C，温轧在普通气氛或惰性气体的保护下进行，其轧制压下量为30-80%;(4) 将歩骤(3)温轧之后的镍铝复合带在氢气或惰性气体的保护下，在150-300°C下保 温5-30分钟，然后在300-550°C保温30-300分钟进行扩散退火最终得到本专利技术的目标产品镍铝复合带。利用本专利技术方法生产的镍铝复合带产品具有如下的特征厚度在0.05-2毫米，其中镍带 和铝带的厚度可以根据用户需要进行调整，其界面结合强度在30MPa以上，复合带的电阻率 小于0. 073Qmm7m。本专利技术方法中，利用纯铝带的预轧制和纯镍带的预完全退火调整了镍和铝材料的形变抗 力，实现在轧制过程中两种材料的协调变形，达到形变复合和提高成品率的要求；在扩散退 火前的预回复，调整了两种材料再结晶动力学差异，使得两种材料在扩散退火中提高界面强 度并协调再结晶提高电导率。达到了简化工艺，控制产品质量和提高生产效率和成材率的目 的。具体实施例方式实施例1:选用纯度为99.99%的镍板，厚度为14毫米，经热轧，冷轧和中间退火获得 0.17毫米的镍带；选用纯度为99.9%的铝板，厚度为14毫米，经冷轧至O. 13毫米。将镍带 在650。C退火120分钟，利用氢气作为保护气氛。将退火后的镍带和冷轧的铝带在进行表面 清洗后，按l: 1.5的长度配合进行温轧。温轧的温度为65。C，压下量为50%，最终镍铝复合 带产品的厚度为O. 15毫米，其中镍带的厚度为O. l毫米，铝带的厚度为0.05毫米。将轧制 之后的镍铝复合带在150°C保温10分钟后进行扩散退火。扩散退火420°C保温20分钟，保 护气氛为氢气。经过扩散退火后，镍铝复合带的界面结合强度达到45MPa，电阻率为 0. 067Qmm7m。实施例2:选用纯度为98.99%的镍板，厚度为20毫米，经热轧，冷轧和中间退火获得 0.2毫米的镍带；选用纯度为97.9%的铝板，厚度为20毫米，经冷轧至O. 14毫米。将镍带 在680。C退火120分钟，利用氢气作为保护气氛。将退火后的镍带和冷轧的铝带在进行表面 清洗后，按l: 1.3的长度配合在氢气作为保护气氛进行温轧。温轧的温度为100。C，压下量 为55.8%，最终镍铝复合带产品的厚度为O. 15毫米，其中镍带的厚度为O. l毫米，铝带的厚 度为0.05毫米。将轧制之后的镍铝复合带在200。C保温10分钟后进行扩散退火。扩散退火 450°C保温20分钟，保护气氛为氢气。经过扩散退火后，镍铝复合带的界面结合强度达到 50MPa，电阻率为0. 065Qmm7m。实施例3:选用纯度为97.99%的镍板，厚度为18毫米，经热轧，冷轧和中间退火获得 0.1毫米的镍带；选用纯度为97.9%的铝板，厚度为18毫米，经冷轧至0.125毫米。将镍带 在640。C退火150分钟，利用氢气作为保护气氛。将退火后的镍带和冷轧的铝带在进行表面 清洗后，按l: 1.2的长度配合在氢气作为保护气氛进行温轧。温轧的温度为150。C，压下量 为55.5%，最终镍铝复合带产品的厚度为O.IO毫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍铝复合带的制备方法，其特征在于该方法具体步骤如下：　（１）将纯度为９５．０％到９９．９９９９％，厚度为１０－３０毫米的镍带，经热轧、冷轧和中间退火轧制成厚度为０．０５－２．０毫米的镍带，冷轧后经４５０－７００℃，３０－２４０分钟 的软化退火；　（２）将纯度为９５．０％到９９．９９９９％，厚度为１０－１００毫米的铝带，经热轧、冷轧和中间退火轧制成厚度为０．０５－３．０毫米的铝带，中间退火后的冷轧压下量需达到３０％以上；　（３）将上述步骤（１）、（２）轧制得 到的镍带和铝带进行表面清洗后，按照镍带与铝带的形变抗力，镍带与铝带的厚度以及最终产品的厚度要求进行配合，配合后进行温轧，温轧的温度为２５－２００℃，温轧在普通气氛或惰性气体的保护下进行，其轧制压下量为３０－８０％；　（４）将步骤（３） 温轧之后的镍铝复合带在氢气或惰性气体的保护下，在１５０－３００℃下保温５－３０分钟，然后在３００－５５０℃保温３０－３００分钟进行扩散退火最终得到本专利技术的目标产品：镍铝复合带。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林永华，朱国辉，丁忠水，陈其伟，聂启彪，晋传贵，
申请(专利权)人：安徽省鑫源达有色金属材料有限公司，安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]