一種動(dòng)力電池殼用鋁板、鋁帶及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種侶合金及其生產(chǎn)方法，特別是設(shè)及一種動(dòng)力電池殼用侶板、侶帶 及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的進(jìn)展，人民生活水平提高W及國(guó)家大力提倡綠色環(huán)保出行，電動(dòng)汽車、 摩托車等適用電瓶驅(qū)動(dòng)的車輛成爆發(fā)式增長(zhǎng)，帶動(dòng)電池用深沖侶板、侶帶需求大幅增加。動(dòng) 力電池是新能源電動(dòng)汽車的核屯、部件之一，電池封裝工藝在動(dòng)力電池制作過程中非常重 要，良好的電池封裝決定了電池的使用安全性及壽命，因此，選擇一種優(yōu)良的電池殼體材 料，并根據(jù)殼體材料特性選擇最優(yōu)封裝工藝，對(duì)電池使用的安全性及使用壽命顯得尤為重 要。動(dòng)力電池殼用材料對(duì)材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、抗沖擊性能W及導(dǎo)熱散熱性 都有一定的要求。因侶合金做成的電池外殼具有抗沖擊、不易破裂和泄露并能滿足動(dòng)力電 池外殼對(duì)強(qiáng)度和剛性的要求，且侶合金密度小、質(zhì)量輕能減輕電池重量、提高電池能量密 度，使電池工作穩(wěn)定，間接減輕整車質(zhì)量，增加車輛續(xù)航能力。
[0003] 電動(dòng)汽車動(dòng)力電池侶盒一般采用3003侶合金材料，該材料具有易加工成型、耐高 溫、耐腐蝕、W及良好的傳熱性和導(dǎo)熱性；用于生產(chǎn)電池殼體(除盒蓋外)可一次拉伸成型， 省去了盒底焊接工藝。3003侶合金屬于侶-儘合金，侶和儘的沸點(diǎn)溫度相差不大，在進(jìn)行焊 接時(shí)不會(huì)出現(xiàn)因金屬元素?zé)龘p而導(dǎo)致的焊縫質(zhì)量下降等問題。但采用普通3003標(biāo)準(zhǔn)侶合金 的配方和生產(chǎn)方法制成的侶板、侶帶常存在組織不均勻、晶粒粗大，造成產(chǎn)品深沖拉伸性能 較差，很難滿足電動(dòng)汽車動(dòng)力電池殼的生產(chǎn)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述存在的問題，本發(fā)明提供了一種動(dòng)力電池殼用侶板、侶帶及其生產(chǎn) 方法。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0006] -種動(dòng)力電池殼用侶板、侶帶，其化學(xué)成份的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：娃0.1~0.15%，鐵 0.45~0.5%，銅0.09~0.12%，儘1.05 ~1.15%，鋒<0.05%，鐵0.04~0.05%，雜質(zhì)元素 合計(jì)^ 0.10%，其余為A1。
[0007] -種動(dòng)力電池殼用侶板、侶帶的生產(chǎn)方法，包括W下步驟：
[000引（1)烙煉：向烙化爐中加入16~20噸的純侶錠和20~24噸的3系侶合金廢料，烙煉6 ~8小時(shí)得到溶體溫度720~750°C侶合金烙液基體;化出侶合金烙液表面的浮渣，取樣分析 侶合金烙液基體的化學(xué)成份，對(duì)比動(dòng)力電池殼用侶板、侶帶化學(xué)成份要求，向侶合金烙液基 體中加入侶合金添加劑，使用大型永磁攬拌設(shè)備攬拌，得到合金元素均勻分布的侶合金烙 液；
[0009] (2)侶合金烙體精煉：向侶合金烙體中通入氣氯混合氣進(jìn)行一次精煉，精煉溫度控 制在730~74(TC，精煉時(shí)間為20分鐘，取樣、分析侶合金烙液化學(xué)成份，對(duì)比動(dòng)力電池殼用 侶板、侶帶化學(xué)成份要求，向侶合金烙液基體中加入侶合金添加劑，微調(diào)，使其達(dá)到成份要 求范圍；向侶合金烙液中通入氣氯混合氣進(jìn)行二次精煉，精煉溫度控制在720~730°C，精煉 時(shí)間30分鐘，化渣，靜置；
[0010] (3)鑄造:鑄造溫度控制在700~720°C，鑄造速度控制在50~55mm/min;
[0011] (4)銳面:將步驟(3)處理后侶合金鑄錠切頭切尾，銳面，大面單側(cè)銳面量^ 15mm; 銳面后鑄錠表面光滑，無明顯刀紋，銳面后厚度為610±lmm;
[0012] (5)均勻熱處理:將步驟(4)處理后的侶合金鑄錠在均熱爐中分兩個(gè)階段進(jìn)行均勻 熱處理，第一階段的侶合金鑄錠溫度控制在590~595°C，保溫14小時(shí);第二階段的侶合金鑄 錠溫度控制在540~550°C，保溫4小時(shí);侶合金鑄錠出爐溫度控制為515~530°C ;
[0013] (6)熱社:將步驟巧)處理后的侶合金鑄錠進(jìn)行熱粗社11道次，粗社至厚度為32mm， 粗社后溫度控制在420~450°C;將粗社后的侶合金鑄錠進(jìn)行3次精扎至厚度為6mm，精社后 侶合金卷巧溫度控制在300~320°C，在熱社過程中使用乳化液潤(rùn)滑和冷卻侶合金鑄錠；
[0014] (7)冷社:將步驟(6)處理后的侶合金卷巧冷社至成品，成品厚度為1.0~2.Omm;
[0015] (8)退火:將步驟(7)處理后的侶合金成品進(jìn)行退火處理；
[0016] (9)精整和包裝:將步驟(8)處理后的侶合金進(jìn)行精整處理和包裝入庫(kù)。
[0017] 進(jìn)一步，步驟(1)中，在烙化過程中，使用大型永磁攬拌設(shè)備進(jìn)行充分?jǐn)埌琛?br>[0018] 進(jìn)一步，步驟(1)和步驟(2)中，侶合金添加劑包括鐵添加劑、鐵添加劑、儘添加劑、 銅添加劑，鐵添加劑中鐵的百分含量要求為75±2%、鐵添加劑中鐵的百分含量要求為75± 2%、儘添加劑中鐵的百分含量要求為75±2%、銅添加劑中鐵的百分含量要求為75±2%。 [00 19] 進(jìn)一步，步驟(2)中，氣氯混合氣中氣氣和氯氣的比例為10:1。
[0020] 進(jìn)一步，步驟(2)中，采用快速光譜分析儀分析侶合金烙液的成份。
[0021] 進(jìn)一步，步驟(3)中，鑄造過程所用的鑄造機(jī)，采用自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。
[0022] 進(jìn)一步，步驟(6)中，在熱社過程中使用乳化液潤(rùn)滑和冷卻侶合金鑄錠;熱粗社乳 液壓力控制在0.3 ±0.05M化，濃度為4~5 %;熱精社乳液壓力為0.3~0.5M化，濃度為4~ 5%。
[0023] 進(jìn)一步，步驟(8)中，退火工段采用電退火爐，爐氣初始定溫550°C，待侶合金卷溫 度達(dá)到350°C后，爐氣定溫改為500°C，并保溫1小時(shí)，出爐侶合金卷的溫度控制在360~370 r。
[0024] 本發(fā)明的積極效果
[0025] (1)本發(fā)明的動(dòng)力電池殼用侶板、侶帶的成份，與3003侶合金相比，主要減少了Si、 化的含量（因 Si屬于雜質(zhì)元素，在侶合金中W游離態(tài)存在，且能明顯減低侶合金塑性;Fe屬 于有害雜質(zhì)），且降低運(yùn)兩種金屬的含量，原材料成本每噸降低16.64元;此外，Mn在侶合金 中形成MnAls的彌散質(zhì)點(diǎn)，能防止再結(jié)晶的粗大化，Mn也可與有害元素化形成AlsFeMn，使Fe 的化合物形態(tài)從針狀變?yōu)閴K狀，改善合金的初性，本發(fā)明中Mn占1.05~1.15%是材料性能 和生產(chǎn)成本的最優(yōu)范圍;新加入的Ti可細(xì)化侶合金鑄造晶粒，提升成品材料的延伸率。 [00%] (2)本發(fā)明的動(dòng)力電池殼用侶板、侶帶主要成分是Al和Mn,屬于Al-Mn系合金，生產(chǎn) 過程中，51少6、加、化、1'1的成份微量，41、111屬于主要合金元素。傳統(tǒng)的烙煉配料采用人工 攬拌和機(jī)械攬拌，此法容易攬拌不徹底，造成合金元素分布不均勻;并且人工攬拌和機(jī)械攬 拌均屬于接觸式攬拌，使用的工具易對(duì)烙煉的侶液造成二次污染。本發(fā)明使用大型永磁攬 拌系統(tǒng)，屬于非接觸性攬拌，攬拌裝置在爐子底部，依靠電磁力對(duì)侶烙液進(jìn)行攬拌，攬拌無 死角，一方面節(jié)省人力、物力，避免侶烙液二次污染，另一方面使加入的合金元素均勻分布 在侶烙體中，避免合金元素形成聚集，進(jìn)而影響成品的深沖拉伸性能。
[0027] (3)本發(fā)明的侶合金中Mn相對(duì)含量較高，在鑄錠工段對(duì)鑄錠速度的穩(wěn)定性要求較 高，傳統(tǒng)的鑄錠設(shè)備，鑄錠速度不穩(wěn)定，易造成鑄錠內(nèi)部組織結(jié)晶不均勻，W及Mn的偏析、聚 集，進(jìn)而造成退火階段晶粒粗大;本發(fā)明使用的鑄造機(jī)采用自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)，結(jié)合鑄造監(jiān)控系 統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)整鑄造速度，并能根據(jù)鑄錠冷卻強(qiáng)度、冷卻水溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)鑄錠速度，整個(gè)鑄錠 階段速度均勻穩(wěn)定，減少了 Mn偏析、聚集。
[0028] (4)本發(fā)明粗社是11道次，普通3003合金多采用19道次粗社，19道次的單道次壓下 量小，社制力量小，社制過程中對(duì)鑄錠內(nèi)部組織晶粒破碎不徹底;本發(fā)明采用11道次粗社， 單道次壓下量大，社制力量大，能有效的破碎鑄錠內(nèi)部組織晶粒，且在熱粗社和熱精社階段 嚴(yán)格控制溫度范圍，嚴(yán)控終社溫度，終社溫度在合金再結(jié)晶溫度W上，防止鑄錠局部合金元 素晶內(nèi)偏析、聚集，使卷巧內(nèi)部組織晶?；貜?fù)再結(jié)晶，有利于后工序?qū)?nèi)部組織晶粒的控 審IJ，有利于成品侶板、侶帶深沖拉伸。
[0029] (5)本發(fā)明的成品退火工段使用電退火爐，爐氣初始定溫550°C，待侶合金卷溫度 達(dá)到350°C后，爐氣定溫改為500°C，并保溫1小時(shí)，出爐侶合金卷的溫度控制在360~370°C。 通過提高爐氣溫度，提高金屬溫度升溫速度，縮短退火時(shí)間；并且嚴(yán)格控制金屬溫度，防止 材料因溫度過高形成晶粒粗大，影響成品侶板、侶帶深沖拉伸性能。
[0030] (6)本發(fā)明制成的侶板、侶帶，其0狀態(tài)時(shí)的室溫抗拉強(qiáng)度為105~120MPa (成品材 料厚度1. Omm)，屈服強(qiáng)度為60~70MPa，延伸率S (定標(biāo)距A50，％ )為30~35;標(biāo)準(zhǔn)的3003侶合 金，其0狀態(tài)時(shí)的室溫抗拉強(qiáng)度為95~135MPa，屈服強(qiáng)度為含35Mpa，延伸率S(定標(biāo)距A50)為 17~20。動(dòng)力電池殼侶板、侶帶要求材料有良好的深沖拉伸性能，即抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度要 小，延伸率要高，采用本發(fā)明生產(chǎn)的侶板、侶帶抗拉強(qiáng)度降低了 10~15MPa，屈服強(qiáng)度降低了 10~20MPa，主要力學(xué)參數(shù)延伸率S(定標(biāo)距A50，％)增加了 13~15(約為3003系侶合金的 1.75倍），產(chǎn)品的力學(xué)性能得到明顯改觀。
【具體實(shí)施方式】
[0031 ]下面結(jié)合一些具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0032] 實(shí)施例1
[0033] -種動(dòng)力電池殼用侶板、侶帶，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：成分含有SiO. 1%， 化0.45%，〇10.09%，]?111.05%，2110.04%，1'10.04%，雜質(zhì)元素合計(jì)<0.10%，其余為八1。
[0034] 一種動(dòng)力電池殼用侶板、侶帶的生產(chǎn)方法，包括W下步驟：
[0035] (1)烙煉：向烙化爐中加入16噸的純侶錠和24噸的3系侶合金廢料，烙煉6小時(shí)得到 溶體溫度720~750°C侶合金烙液基體;化出侶合金烙液表面的浮渣，取樣