【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝合金材料，具体为一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材及其制造方法。
技术介绍
1、新能源汽车锂离子动力电池的负极集柱目前多采用铜连接电芯极耳，对外连接的母线为铝，由于铜和铝的焊接难度大，目前采用搅拌摩擦焊或者机械连接的方式进行，效率和成品率都比较低。而且铜和铝比较容易形成金属间化合物，采用普通的焊接方式，反应层很厚，而且硬脆，结合强度大幅降低，在服役过程中容易出现分离，导致接触电阻大，发热量高，影响电池正常使用。
2、目前现有的负极集柱采用1060铝合金，这种合金硬度低。连接母线的地方，如果采用机械连接的方式，长期以来容易出现铝合金蠕变，导致接触电阻大，温度高，影响电池正常工作，成为长期服役中一个比较危险的环节。
3、为了解决上述问题，提高电池联接件用耐蠕变材料界面结合强度和耐蠕变性能，本专利技术提供了一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材及其制造方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材及其制造方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材及其制造方法。
3、一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材，所述铜铝复合板材为单侧浇铸有液态铝合金的铜板。
4、较为优化地，所述液态铝合金包括以下成分，按照质量百分比计：mg：0.2-0.9%，si：0.1-0.6%，fe：0.01-0.
5、较为优化地，所述re为la、ce中的任意一种或多种。
6、较为优化地，所述铜板为t2铜板，铜板的厚度为1-6mm；铜铝复合板材的厚度为4-12mm。
7、一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材的制造方法，包括以下步骤：
8、步骤一：取mg、si、fe、mn、cu、ti、re、al，进行熔炼、静置、除气、过滤，得到液态铝合金；
9、步骤二：取铜板，打磨、清洗，然后预热至150-450℃，得到固态的预处理后的铜板；将液态铝合金直接浇铸于预处理后的铜板表面，进行连铸连轧处理，得到板锭；t2铜板的预处理为机械打磨，目的是除去表面氧化层，调整表面粗糙度，可以在线也可以离线处理，铜带导入前进行预热处理，热处理对于界面结合有好处，机械打磨可以通过砂带或喷丸进行，去除表面氧化膜；
10、步骤三：将板锭置于氮气气氛下进行中间退火，然后进行最终退火，得到成品板锭；
11、步骤四：对成品板锭进行分切，然后进行固溶、冷却、时效处理，得到耐蠕变铜铝复合板材。
12、较为优化地，步骤一中，熔炼温度为720-800℃，静置温度为710-780℃，除气温度为700-760℃。
13、较为优化地，步骤二中，连铸连轧处理时，连铸温度为680-720℃；铸造速度为0.1-1.5米/分钟；冷却水进水温度为10-25℃。
14、较为优化地，步骤三中，中间退火温度为220-350℃，保温时间2-16小时；最终退火温度为260-400℃，保温时间为4-12小时。
15、较为优化地，步骤四中，固溶温度为420-550℃，气氛为氮气，保温时间为1-3小时。
16、较为优化地，步骤四中，冷却方式为氮气环境下气雾冷却，冷却强度40-50摄氏度/分钟，冷却后的时效温度为150-250℃，保温时间为1-5小时。
17、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
18、（1）本专利技术锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材由高温液态铝合金与固态的t2铜板通过连铸连轧制成。本专利技术配制具有时效强化作用的铝合金成分，添加mg、si、mn等元素的铝合金作为铝基体，使合金具有较高的强度，同时具有耐腐蚀性好、成形性与抗疲劳性能优良等优点。
19、采用稀土细化剂re进行铝合金变质处理，替代铝钛硼丝细化剂，由于ti对于导电性的负面影响较大，因此，本专利技术使用稀土细化剂对于集柱的导电性能提升具有一定的益处。
20、在连铸连轧前对铜板进行铣面机械打磨和150-450℃预热处理，机械打磨可以增加表面粗糙度，表面积大幅增加，促进铜铝在高温下快速浸润，并形成冶金结合；预热处理可以降低铜铝接触过程中的冷热冲击，显著降低内应力，提高结合强度。
21、在连铸连轧过程中形成铜铝之间的冶金结合，代替后期在使用过程中的机械结合或者摩擦焊结合，从源头上解决了结合不稳定，易失效，效率低等问题，进而提升动力电池导电效果，延长服役寿命。
22、本专利技术对分切后的成品厚度板锭进行一次回归时效处理，此时，铝合金中可以形成细小的mg2si时效强化相，有利于抑制蠕变，保证联接件的连接效果，延长服役寿命。
23、（2）本专利技术对铝合金进行熔炼、精炼；同时t2铜板带经过表面处理和预加热处理后导入铸轧机；液体铝合金连续铸到铜板带上，再经过冷轧、中间退火、精轧、成品退火后进行分切，分切后进行一次回归时效处理，得到锂离子电池负极集柱用材料。铜铝复合材料界面结合强度大于20n/m，100mpa恒载应力作用下300小时变形小于0.5%，105小时变形小于1%。本专利技术采用时效强化铝合金成分设计，连铸连轧工艺方法进行复合制造，采用回归时效处理提高铝合金强度，有效提高铜铝复合材料界面结合强度和耐蠕变性能。
24、采用液态铝和固态铜的复合连铸连轧工艺生产，大大节约了生产成本，简化生产流程，提高生产效率。在铸轧过程中铜-铝界面位置由于受到轧制作用力的缘故产生剧烈塑性变形，可同时细化铜、铝晶粒，产生大量位错、晶界和亚晶界等晶格点阵缺陷，促进后期热处理过程中的原子扩散，从而提高冶金结合强度。
25、本技术可以使用较多的回收金属，相对于现有的纯铝合金设计可以大幅降低碳指标，对于双碳工作具有很好的支持作用。
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1.一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材，其特征在于：所述铜铝复合板材（3）为单侧浇铸有液态铝合金（2）的铜板（1）。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材，其特征在于：所述液态铝合金（2）包括以下成分，按照质量百分比计：Mg：0.2-0.9%，Si：0.1-0.6%，Fe：0.01-0.5%，Mn：0.05-1.3%，Cu：0.05-0.5%，Ti：0-0.01%，Re：0.005-0.015%，其余为Al和不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材，其特征在于：所述Re为La、Ce中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材，其特征在于：所述铜板（1）为T2铜板，铜板（1）的厚度为1-6mm；铜铝复合板材（3）的厚度为4-12mm。
5.一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材的制造方法，其特征在于：步骤一中，熔炼
7.根据权利要求5所述的一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材的制造方法，其特征在于：步骤二中，连铸连轧处理时，连铸温度为680-720℃；铸造速度为0.1-1.5米/分钟；冷却水进水温度为10-25℃。
8.根据权利要求5所述的一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材的制造方法，其特征在于：步骤三中，中间退火温度为220-350℃，保温时间2-16小时；最终退火温度为260-400℃，保温时间为4-12小时。
9.根据权利要求5所述的一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材的制造方法，其特征在于：步骤四中，固溶温度为420-550℃，气氛为氮气，保温时间为1-3小时。
10.根据权利要求5所述的一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材的制造方法，其特征在于：步骤四中，冷却方式为氮气环境下气雾冷却，冷却强度为40-50摄氏度/分钟，冷却后的时效温度为150-250℃，保温时间为1-5小时。
...【技术特征摘要】
1.一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材，其特征在于：所述铜铝复合板材（3）为单侧浇铸有液态铝合金（2）的铜板（1）。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材，其特征在于：所述液态铝合金（2）包括以下成分，按照质量百分比计：mg：0.2-0.9%，si：0.1-0.6%，fe：0.01-0.5%，mn：0.05-1.3%，cu：0.05-0.5%，ti：0-0.01%，re：0.005-0.015%，其余为al和不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材，其特征在于：所述re为la、ce中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材，其特征在于：所述铜板（1）为t2铜板，铜板（1）的厚度为1-6mm；铜铝复合板材（3）的厚度为4-12mm。
5.一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种锂电池负极集柱用耐蠕变铜铝复合板材的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：张全成，袁婷，
申请(专利权)人：江苏常铝铝业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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