一种铝合金电池外壳板及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种铝合金电池外壳板，以重量百分比计算，所述铝合金电池外壳板的化学成分如下：Si硅0.20～0.25%，Fe铁0.50～60%，Cu铜0.06～0.10%，Mn锰1.05～1.15%，Mg镁＜0.05%，Zn锌＜0.015%，Ti钛0.025～0.035%，单个杂质≤0.03%，杂质总量≤0.15%，余量为Al铝。采用熔炼

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金电池外壳板及其生产方法


[0001]本专利技术属于铝压延加工
，特别是涉及一种铝合金电池外壳板及其生产方法。

技术介绍

[0002]近年来随着“双碳”目标的持续推进，节能、环保、绿色出行的理念已深入人心。但是，作为新能源交通的动力装置－—动力电池，受加工制造技术的影响，却难以无限制的变小，为了适应新能源交通的发展趋势，研发轻便小巧、续航里程持久的动力电池已成为新能源交通的重点课题之一。在这种背景下，动力电池用材料的研究越来越受到新能源交通电池厂家的重视。近年来，铝合金板带材以其优良的综合机械加工性能、良好的抗蚀性和比重轻等特点正逐步取代了原有的动力电池壳用材料——钢材，铝合金电池外壳板材的市场前景非常广阔。
[0003]铝合金电池外壳对材料的综合性能要求极高，首先，铝合金电池壳是通过冲压拉伸加工成形的，其变形量大、冲制工序多、冲制工艺复杂、模具设计精密并且属于非对称盒型冲压。冲压拉伸过程能否顺利进行与材料性能、冲压模具设计和冲压工艺参数等因素有关。其中，材料的性能是冲压拉伸成功与否最为重要的基础条件之一，因此所用材料必须具有良好深冲性能，并且各项力学性能必须稳定在一个严格的范围内。第二，为了对内部电池结构起到有效的保护作用，铝合金电池壳在保证必要的塑性的前提下，还必须有足够的强度和硬度。第三，为了适应各种不同的使用环境，保证电池的使用寿命，铝合金电池壳用材料必须具有良好的抗蚀性和化学稳定性。本专利技术的目的就是通过试验研究确定铝合金电池外壳板的合理生产工艺，研制出性能优良的适用于电池外壳生产的铝合金板产品。
[0004]本专利技术采用先进的热连轧方式生产铝合金电池壳板流程短、能耗及成本低。为保证热轧铝合金电池壳板的机械性能、深冲拉伸加工工艺性能，制定整套的工艺控制方法，制定合适的化学成分标准、熔铸制度、铸锭均匀化制度、热轧终轧温度、冷轧中间退火制度、退火后加工率控制、厚度公差控制、表面质量控制等方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种铝合金电池外壳板及其生产方法，通过制定合适的化学成分标准、熔铸制度、铸锭均匀化制度、热轧终轧温度、冷轧中间退火制度、退火后加工率控制、厚度公差控制，保证铝板的力学性能、制耳率符合铝合金电池壳深冲拉伸成型的需求，生产出力学性能、深冲性能、厚度公差、表面质量均满足要求的铝合金电池壳板。
[0006]本专利技术为解决技术问题所采取的技术方案如下：一种铝合金电池外壳板，主要原材料为3003铝合金，具体化学组分以重量百分比计算，所述铝合金电池外壳板的化学成分如下：Si硅0.20～0.25%，Fe铁0.50～60%，Cu铜0.06～0.10%，Mn锰1.05～1.15%，Mg镁＜0.05%，Zn锌＜0.015%，Ti钛0.025～0.035%，单个杂
质≤0.03%，杂质总量≤0.15%，余量为Al铝。
[0007]所述的铝合金电池外壳板的生产方法，其具体步骤如下：A、熔铸：将原材料采用天然气反射炉进行熔化，熔炼温度700～740℃，熔炼后熔体进行精炼、除气、除渣，然后转入保温炉中，按权利要求1要求对熔体成分进行精确调整，成分检验合格后进行铸造前静置；B、铸锭：在线使用Al
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5Ti
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0.2B铝钛硼丝进行晶粒细化，铸造时采用管式过滤的方法进行熔体净化处理，从而提高熔体质量；C、铣面：铸造后对铸锭进行铣面处理，铣面厚度25mm，消除铸造过程中产生的冷隔、偏析瘤缺陷，保证后续加工的表面质量；D、均匀化加热：采用炉气温度升温600℃后均质10h，入炉总时间不超24h以保证产品的组织和性能；E、热连轧：经过均匀化处理的铸锭进行热连轧，轧制到6mm的热轧板坯料，热轧加热温度在480～520℃，终轧温度在300～310℃；F、冷轧：将热连轧后的坯料冷轧至1.0mm厚度的合金材料；G、中间退火：冷轧后的合金材料通过中间退火温度来控制加工硬化程度，退火温度为320℃～360℃；H、加工率：中间退火后采用23%的加工率，保证合金板材的力学性能和制耳率；I、二次冷轧：二次冷轧成品厚度的公差保持在
±
0.01mm；J、精整：二次冷轧后的铝合金板材经过精整，得到铝合金电池外壳板的原材料，待用。
[0008]在步骤A中，所述的精炼采用板式过滤+深床过滤的在线过滤系统对熔炼后的熔体进行过滤；所述的除气、除渣是利用除气箱、过滤箱进行在线除气除渣。
[0009]在本专利技术中，采用3003合金主为要原材料，3003是Al－Mn系防锈铝的典型合金，其突出特点是抗蚀性好，与纯铝相近。其强度比纯铝高，并且具有较高的塑性和良好的深冲成型性能，广泛适用于化工设备、民用五金等各种需要加工成型，同时要具备良好的耐蚀性和中等强度的场所。因此本专利技术选用3003合金研制适用于电池外壳板生产的铝合金板材。
[0010]3003合金成分变化对产品性能和组织影响机理为：Mn含量对于合金的组织和性能有显著的影响，Mn具有一定的固溶强化做用，可以阻止铝及铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并通过MnAl6弥散质点阻碍再结晶晶粒长大，能显著细化再结晶晶粒。根据技术人员的研究，Mn含量在0.8％时的延伸率达到最大值，并且在1.82％（Mn的极限溶解度）范围内材料的强度随Mn含量的增加而增加。但是，Mn含量超过1.6%时，将会出现粗大脆硬的MnAl6相，对合金局部的延展性带来灾难性的影响，因此本专利技术将Mn含量确定在合金的中下线1.05～1.15％之间。
[0011]合金中的Fe是一种有益的杂质元素，因为Mn极易产生晶内偏析，又能显著提高再结晶温度，冷变形后的3003板材，在退火过程中，低锰部分先再结晶和晶粒长大，而高锰部分还未再结晶，结果使板材晶粒大小极不均匀，而铁能溶入MnAl6中，形成(FeMn)Al
6 ，减少Mn的偏析，使退火板材得到细晶粒。但(FeMn)Al6过多时，会降低合金的力学性能，因此本专利技术将Fe控制在0.50～0.60％。
[0012]Mg能提高Al－Mn合金的强度，细化再结晶组织，但会降低退火半成品的表面光泽，因此为了保证铝合金电池壳表面的光亮度，本专利技术对Mg含量进行了严格控制，要求小于0.05%。
[0013]本专利技术Cu含量控制在0.06～0.10%，Cu含量增加将显著降低材料的抗蚀性,但是少量的Cu可以使材料的点腐蚀变成均匀腐蚀，因而是有利的。
[0014]Si会增加3003合金的热裂倾向，并可形成(FeMn)3SiAl
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相，减少铁的有利影响，Zn会降低合金的抗蚀性，因此本专利技术对Si和Zn都进行了严格控制，将Si含量控制在0.20～0.25%，Zn含量要求小于0.015%。
[0015]综上所述，为了得到良好的组织和稳定的力学性能，综合考虑各元素对合金组织和性能的影响，对合金成分进行科学设计和严格控制，得到了本专利技术铝合金电池外壳板的化学组成成分，见表1。
[0016]表1本专利技术铝合金电池外壳板的化学成分/%本专利技术正是通过成分的优化设计和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金电池外壳板，主要原材料为3003铝合金，其特征在于：以重量百分比计算，所述铝合金电池外壳板的化学成分如下：Si硅0.20～0.25%，Fe铁0.50～60%，Cu铜0.06～0.10%，Mn锰1.05～1.15%，Mg镁＜0.05%，Zn锌＜0.015%，Ti钛0.025～0.035%，单个杂质≤0.03%，杂质总量≤0.15%，余量为Al铝。2.权利要求1所述的铝合金电池外壳板的生产方法，其具体步骤如下：A、熔铸：将原材料采用天然气反射炉进行熔化，熔炼温度700～740℃，熔炼后熔体进行精炼、除气、除渣，然后转入保温炉中，按权利要求1要求对熔体成分进行精确调整，成分检验合格后进行铸造前静置；B、铸锭：在线使用Al
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5Ti
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0.2B铝钛硼丝进行晶粒细化，铸造时采用管式过滤的方法进行熔体净化处理，从而提高熔体质量；C、铣面：铸造后对铸锭进行铣面处理，铣面厚度25mm，消除铸造过程中产生的冷隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘延纲，王进良，马帅兴，焦跃辉，牛玉娟，刘毅，
申请(专利权)人：河南科创铝基新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：