一种铝铁硅合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种铝硅铁合金及其制备方法和应用，其中铝硅铁合金至少包括：Fe与Si质量占比总和为0.7％，Fe0.24～0.60wt％，Si0.10～0.46wt％。采用Pandat2020软件对该成分范围的铝硅铁合金进行点计算，完成合金板材中两种主要的富铁相组织的精准调控设计，在连铸连轧铝硅铁合金连铸板坯表面偏析与最终冷轧铝箔力学性能之间实现有效协同，最终获取锂离子电池正极集流体用高性能连铸连轧铝箔产品。本发明专利技术通过富铁相组织的精准调控，有效控制了连铸连轧等短流程生产铝硅铁合金板坯的表面偏析，显著提升了最终加工铝箔的力学性能与成形性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种铝铁硅合金及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于铝合金加工
，涉及一种铝铁硅合金及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]以纯铝为基体，向其中加入其它合金化元素后，可以提高铝合金的强度，改善其塑韧性并且保持良好的成型工艺性能。目前Al
‑
Fe
‑
Si合金(铝铁硅合金)一般采用从源头出发，通过添加合金元素的方法优化合金的成分，以此来达到提高铝合金的性能的目的。
[0003]短流程加工工艺由于具有工艺流程短、能耗较低、生产成本低等优点，越来越受到铝加工企业的青睐。由于连铸连轧加工省去了铸坯组织均匀化处理等工艺，铸坯的性能会受合金组织的影响，进一步遗传并影响随后轧制铝合金板材的性能，因此短流程加工工艺相对传统工艺偏析缺陷更为严重。铝合金中富铁相种类众多，不同的富铁相在铝合金基体中具有不同的作用，影响铝合金的力学性能。然而，目前连铸连轧等短流程加工铝箔相关工艺开发与研究还相对较少。
[0004]铝铁硅系铝合金具有较低的密度、良好的导电性、耐蚀性、成型性能较好的特点，广泛应用于电池设备、化工产品、食品包装等领域。随着铝合金在新能源领域受到越来越多的关注，锂离子电池用铝箔的性能要求越发严格。如锂离子电池用铝合金需表面光泽无缺陷，板型控制良好，在铝合金板逐渐减薄的趋势下满足更高的强度及延展性。对目前市面上的铝合金的性能仍具有一定的挑战。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术第一方面提供了一种铝铁硅合金，第二方面提供了一种铝铁硅合金的制备方法，第三方面提供了一种铝铁硅合金在制备锂电子电池的正极集电体的应用。
[0006]本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：
[0007]一种铝铁硅合金，按元素质量百分比含量计，至少包括：Fe 0.24％
‑
0.60％，Si 0.10％
‑
0.46％，其中Fe与Si总量为0.7％。
[0008]在一些实施方式中，所述铁硅原子比为(1
‑
3)：(1
‑
4)。
[0009]在一些实施方式中，还包括：Mn 0
‑
1.2％。
[0010]本专利技术的目的之二采用如下技术方案实现：
[0011]一种铝铁硅合金的制备方法，包括：提供铝熔体；向所述铝熔体中至少加入铝铁中间合金、铝硅中间合金，进行铝铁硅合金化；所述铝铁硅合金化熔化后进行精炼，得到铝铁硅合金；按元素质量百分比含量计，所述铝铁硅合金中至少包括：Fe 0.24％
‑
0.60％，Si 0.10％
‑
0.46％。
[0012]在一些实施方式中，还包括：将所述铝铁硅合金进行连铸、冷轧与退火处理，制备得到铝箔。
[0013]在一些实施方式中，所述铝箔的厚度为7μm；所述铝箔的抗拉强度为140.3
‑
154.9MPa，延伸率为3.65％
‑
5.68％，杯突值为6.13
‑
6.87mm。
[0014]在一些实施方式中，向所述铝熔体中至少加入铝铁中间合金、铝硅中间合金，进行铝铁硅合金化，还包括：向所述铝熔体中还加入铝锰中间合金。
[0015]在一些实施方式中，将所述铝铁硅合金进行连铸、冷轧与退火处理，制备得到铝箔。
[0016]在一些实施方式中，所述铝箔的厚度为7μm；所述铝箔的抗拉强度为154.5
‑
210.9MPa，延伸率为3.37％
‑
8.08％，杯突值为5.91
‑
7.71mm。
[0017]本专利技术的目的之三采用如下技术方案实现：
[0018]本申请第一方面的铝铁硅合金、第二方面的制备方法制备得到的铝铁硅合金在制备锂电子电池的正极集流体的应用。
[0019]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0020]本专利技术公开了一种铝铁硅合金或铝铁硅合金板、及其制备方法和应用，该合金或合金板中按元素质量百分比含量计，至少包括：Fe 0.24～0.60％，Si 0.10～0.46％，其中Fe与Si总量为0.7％。本专利技术实现了合金显微组织调控、力学性能提升，减轻了铸轧生产锂电池用合金铸坯表面易偏析等问题，提升了铸坯及后续板材表面质量。
[0021]不同于企业传统生产合金中的试错法，本专利技术基于Pandat软件的相图模拟及热力学计算对合金成分设计，通过改变Fe/Si原子比进而调控铝铁硅合金中Fe、Si元素的含量，得到不同的显微组织以减轻合金表面偏析，以轧制工艺参数设置实现板材的加工成功成形。采用Pandat 2020软件对该成分范围的铝铁硅合金进行点计算，完成合金板材中两种主要的富铁相(α相与β相)组织的精准调控设计，在连铸连轧铝铁硅连铸板坯表面偏析与最终冷轧铝箔力学性能之间实现有效协同，最终获取锂离子电池正极集电体用高性能连铸连轧铝铁硅铝箔产品。本专利技术通过富铁相组织的精准调控，有效控制了连铸连轧等短流程生产铝铁硅合金板坯的表面偏析，显著提升了最终加工铝箔的力学性能与成形性能。
[0022]进一步，本专利技术解决了铝铁硅合金中富铁相易表面偏析导致铸坯表面质量差等问题，使得铝铁硅系合金强韧性和成形性等方面得到了优化。
附图说明
[0023]图1为本申请点计算模拟获取FS14合金在不同温度下相组成比例演化图；
[0024]图2为本申请基于Pandat的不同Fe、Si成分的铝铁硅合金点计算模拟等高线图；
[0025]图3为本申请实施例1至5得到的铝铁硅合金板的扫描电镜图；
[0026]图4为本申请实施例6至10得到的铝铁硅合金铸坯的扫描电镜图。
具体实施方式
[0027]下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
[0028]本申请专利技术人基于热力学模拟的成分精准设计，具体包括：采用Pandat2020软件PanphaseDiagram中相图模块Point calculation功能对铝铁硅合金进行点计算，即计算一定成分的合金在某一温度下平衡时此合金内部的显微组织种类及含量。基于计算结果，通
过改变Fe/Si原子比进而精准调控铝铁硅合金中Fe、Si元素的含量，获取不同的具有不同富铁相组织的成分原子配比，表1示出了基于热力学模拟所设计的不同Fe、Si含量的铝铁硅合金及富铁相情况。
[0029]表1
[0030]合金Fe/Si原子比Fewt％Siwt％Alwt％显微组织FS141:40.240.46余量β
‑
AlFeSiFS111:10.460.24余量β
‑
AlFeSi(主要)和α
‑
AlFeSiFS323:20.520.18余量β
‑
AlFeSi和α
‑
AlFeSiFS212:本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝铁硅合金，其特征在于，按元素质量百分比含量计，至少包括：Fe0.24％
‑
0.60％，Si0.10％
‑
0.46％，其中Fe与Si总量为0.7％。2.如权利要求1所述的铝铁硅合金，其特征在于，所述铁硅原子比为(1
‑
3)：(1
‑
4)。3.如权利要求1所述的铝铁硅合金，其特征在于，还包括：Mn0
‑
1.2％。4.一种铝铁硅合金的制备方法，其特征在于，包括：提供铝熔体；向所述铝熔体中至少加入铝铁中间合金、铝硅中间合金，进行铝铁硅合金化；所述铝铁硅合金化熔化后进行精炼，得到铝铁硅合金；按元素质量百分比含量计，所述铝铁硅合金中至少包括：Fe0.24％
‑
0.60％，Si0.10％
‑
0.46％。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，还包括：将所述铝铁硅合金进行连铸、冷轧与退火处理，制备得到铝箔。6.如权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：关绍康，徐聪，卢广玺，蔡远明，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：