專利名稱：二次電池電極壓制用壓輥及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種二次電池電極壓制用壓輥及其生產(chǎn)工藝，具體涉及一種硬度高、強(qiáng)度高、耐磨性好的二次電池電極壓制用精密壓輥，屬于機(jī)械制造及化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在鎳氫、鋰離子等二次電池的制作中，電池正負(fù)極片經(jīng)拉漿涂布后都需要進(jìn)行滾壓，以提高極片的填充密度，并使得其表面更加均勻。因此壓制是一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，壓輥是軋機(jī)的一個(gè)重要部件。既要保證極片壓到設(shè)計(jì)的密度和厚度、極片變型量最小，又要壓輥耐磨、有高的強(qiáng)度和硬度，壓輥表面變形量小，以保證電極片壓制后的均勻性，特別是目前動(dòng)力電池的正、負(fù)極片都在向薄型化方向發(fā)展，壓制薄型電極對(duì)壓輥的強(qiáng)度、硬度和耐磨性能要求更高了。目前使用的多數(shù)壓機(jī)的壓輥一般都采用碳鋼鍛件加工成型后經(jīng)過一次熱處理再表面鍍鎳工藝，這種壓輥經(jīng)過長(zhǎng)期的輾壓，鍍層會(huì)逐步脫落，表面也極易磨損，這就造成了極片壓制的不均勻性，直接影響到電池的內(nèi)在質(zhì)量。同時(shí)壓輥也特別容易磨損，要經(jīng)常拆卸磨鍍加工，經(jīng)過幾次修磨后壓輥也就報(bào)廢了，不但增加了使用成本，還影響了生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有電池極片軋機(jī)中軋輥硬度、強(qiáng)度和耐磨方面的不足，提供一種電池極片軋機(jī)新的高強(qiáng)度、高耐磨壓輥的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案一種二次電池電極壓制用壓輥，所述二次電池電極壓制用壓輥所含元素如下
碳 0. 75% 1. 65% ；鉬 0. 60%" 1. 60% ；鉻 0. 80% 2. 10% ；鎳 0. 85% 3. 20% ；硅 0. 70%" 1. 20% ； 猛 0. 95% 1. 60% ；鎢 2. 20% 5. 15% ；鑭系稀土合金 0. 20% 0. 55% ； 其余含量為鐵，單位為重量百分?jǐn)?shù)。所述二次電池電極壓制用壓輥的生產(chǎn)工藝，步驟如下
(1)成型選用含有上述合金元素的電渣重熔鋼錠加熱，加熱到100(Γ1220 時(shí)，經(jīng)過水壓機(jī)鍛壓成壓輥坯型，壓輥坯型直徑30(n000mm ；將壓輥坯型放入井式爐進(jìn)行球化熱處理，加熱升溫到70(T85(TC時(shí)充入保護(hù)氣體；繼續(xù)加熱到70(T85(TC后停止加熱，保溫2飛小時(shí)，然后隨爐降溫冷卻；達(dá)到常溫后再經(jīng)過切削粗車加工、留有精加工余量；再在井式爐里升溫到95(T650°C后，保溫5 15分鐘后進(jìn)行油冷，油冷至60(T700°C取出壓輥坯型進(jìn)行空冷處理，當(dāng)壓輥坯型溫度降到室溫后進(jìn)行精車加工，留精磨余量；
球化退火熱處理可去除應(yīng)力、改善力學(xué)性能、提高塑性、細(xì)化金屬晶粒。經(jīng)過這道工藝以后使輥體內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)密，消除了細(xì)小的孔隙。(2)中頻淬火利用中頻雙感應(yīng)器在1500Hz 6000Hz條件下對(duì)壓輥坯型進(jìn)行感應(yīng)加熱，壓輥坯型以2(T65r/min的速度處理7 15s，當(dāng)溫度達(dá)到88(Tll5(TC后進(jìn)行水冷； 重復(fù)上述中頻淬火操作，處理5、小時(shí)后的取出中頻淬火后的壓輥，置于冷卻介質(zhì)中冷卻0. 5 1. 5h，冷卻至-5(T-196°C后取出壓輥均溫到常溫；
(3)后加工對(duì)步驟(2)所得壓輥進(jìn)行精磨加工和表面拋光，最后得到產(chǎn)品二次電池電極壓制用壓輥；
所述保護(hù)氣體為丙烷或甲醇；
所述冷卻介質(zhì)為氟利昂、壓縮空氣、液氮、干冰、酒精或正丙醇。所述工藝用于鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池和動(dòng)力電池的正、負(fù)電極片的壓制。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明通過中頻雙感應(yīng)器進(jìn)行淬火處理，使淬火深度達(dá)到l(Tl5mm，工作層硬度達(dá)到HRC66飛8。最后對(duì)工件進(jìn)行冷處理，在介質(zhì)中冷卻到-5(T-196°C，待溫度均勻后后取出均溫到常溫后再進(jìn)行最后的精磨加工和表面拋光。經(jīng)過這種特殊的處理和加工，提高了壓輥的硬度、強(qiáng)度和耐磨性，去除了淬火的應(yīng)力，使金屬結(jié)構(gòu)基體組織上產(chǎn)生的均勻、細(xì)微而彌散的炭化物析出，顯著提高了金屬的耐磨損性能，硬度也會(huì)增加，直接提高磨損件的壽命，獲得良好的綜合性能。綜合使用壽命比原來普通壓輥提高10倍以上。超深淬硬層軋輥，既能保證這種軋輥外層淬火效果，又可兼顧輥芯的強(qiáng)度使用要求，不斷輥，無裂痕，減少軋機(jī)事故。延長(zhǎng)了使用壽命長(zhǎng)，減少了磨輥次數(shù)，降低了輥耗和使用成本。


圖1 一種二次電池電極壓制用壓輥結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1中1、淬透層，是淬火時(shí)在棍體表面淬透的深度；2、輥體，是壓輥的輥體；3、軸承檔，用于安裝軸承的部位；4、固定段，用于安裝傳動(dòng)輪的部位。實(shí)施例1
(1)成型選用含有0. 97%鉬、1. 63%鉻、2. 15%鎳、1. 05%硅、1. 50%錳、2. 20%鎢和鑭系稀土合金0. 30%，其余為鐵的電渣重熔鋼錠作為基材，單位為重量百分?jǐn)?shù)，下同；將基材加熱到100(Γ1050 時(shí)，用400T水壓機(jī)經(jīng)過鍛壓最后鍛成壓輥坯型，壓輥坯型直徑300mm ； 將壓輥坯型放入井式爐進(jìn)行球化熱處理，加熱升溫到580°C時(shí)充入保護(hù)氣丙烷。爐溫達(dá)到 730°C時(shí)，保溫4小時(shí)，然后隨爐降溫冷卻。達(dá)到常溫后，進(jìn)行粗車切削加工、留有0. 5mm的精加工余量。再在井式爐里進(jìn)行預(yù)熱處理，升溫到950°C時(shí)保溫5分鐘進(jìn)行油冷，待溫度降到650°C取出壓輥坯型進(jìn)行空冷處理，當(dāng)工件溫度降到室溫后進(jìn)行精車加工，留0. Imm的精磨余量。(2)中頻淬火利用中頻雙感應(yīng)器在1500Hz條件下對(duì)壓輥坯型進(jìn)行感應(yīng)加熱，壓輥坯型以25r/min的速度處理15s，當(dāng)溫度達(dá)到930°C后進(jìn)行水冷；重復(fù)上述中頻淬火操作， 處理8小時(shí)后的取出中頻淬火后的壓輥，置于介質(zhì)中冷卻0. 5h，冷卻至_70°C后取出壓輥均溫到常溫；
(3)后加工對(duì)步驟(2)所得壓輥進(jìn)行精磨加工和表面拋光，最后得到產(chǎn)品二次電池電極壓制用壓輥；壓輥結(jié)構(gòu)如圖1所示，將壓輥檢驗(yàn)入庫(kù)。實(shí)施例2
4(1)成型選用含有碳0. 75%、鉬 0. 60%、鉻 0. 80%、鎳 0. 85%、硅 0. 70%、
錳0. 95%、鎢3. 5%、鑭系稀土合金0. 20%，其余含量為鐵的電渣重熔鋼錠作為原料。將上述電渣重熔鋼錠加熱，加熱到110(Γ1220 時(shí)，經(jīng)過水壓機(jī)鍛壓成壓輥坯型，壓輥坯型直徑 800mm ；將壓輥坯型放入井式爐進(jìn)行球化熱處理，加熱升溫到580°C時(shí)充入保護(hù)氣體甲醇； 繼續(xù)加熱到700°C后停止加熱，保溫5小時(shí)，然后隨爐降溫冷卻；達(dá)到常溫后再經(jīng)過切削粗車加工、留有精加工余量0. 3mm ；再在井式爐里升溫到650°C后，保溫15分鐘后進(jìn)行油冷，油冷至600°C取出壓輥坯型進(jìn)行空冷處理，當(dāng)壓輥坯型溫度降到室溫后進(jìn)行精車加工，留精磨余量0. Imm ；
(2)中頻淬火利用中頻雙感應(yīng)器在3000Hz條件下對(duì)壓輥坯型進(jìn)行感應(yīng)加熱，壓輥坯型以40r/min的速度處理10s，當(dāng)溫度達(dá)到880°C后進(jìn)行水冷；重復(fù)上述中頻淬火操作，處理 7小時(shí)后的取出中頻淬火后的壓輥，置于介質(zhì)中冷卻lh，冷卻至-100°C后取出壓輥均溫到
常溫；
(3)后加工對(duì)步驟(2)所得壓輥進(jìn)行精磨加工和表面拋光，最后得到產(chǎn)品二次電池電極壓制用壓輥；將壓輥檢驗(yàn)入庫(kù)。 實(shí)施例3
(1)成型選用含有碳1. 65%、鉬 1. 60%、鉻 2. 10%、鎳 3. 20%、硅 1. 20%、
錳1. 60%、鎢5. 05%、鑭系稀土合金0. 55%，其余含量為鐵的電渣重熔鋼錠作為原料。將上述電渣重熔鋼錠加熱，加熱到100(Γ1220 時(shí)，經(jīng)過水壓機(jī)鍛壓成壓輥坯型，壓輥坯型直徑IOOOmm ；將壓輥坯型放入井式爐進(jìn)行球化熱處理，加熱升溫到580°C時(shí)充入保護(hù)氣體甲醇；繼續(xù)加熱到800°C后停止加熱，保溫2小時(shí)，然后隨爐降溫冷卻；達(dá)到常溫后再經(jīng)過切削粗車加工、留有精加工余量0. 3mm ；再在井式爐里升溫到950°C后，保溫5分鐘后進(jìn)行油冷， 油冷至700°C取出壓輥坯型進(jìn)行空冷處理，當(dāng)壓輥坯型溫度降到室溫后進(jìn)行精車加工，留精磨余量0. Imm ；
(2)中頻淬火利用中頻雙感應(yīng)器在6000Hz條件下對(duì)壓輥坯型進(jìn)行感應(yīng)加熱，壓輥坯型以65r/min的速度處理7s，當(dāng)溫度達(dá)到1150°C后進(jìn)行水冷；重復(fù)上述中頻淬火操作，處理 5小時(shí)后的取出中頻淬火后的壓輥，置于介質(zhì)中冷卻1.證，冷卻至_50°C后取出壓輥均溫到
常溫；
(3)后加工對(duì)步驟(2)所得壓輥進(jìn)行精磨加工和表面拋光，最后得到產(chǎn)品二次電池電極壓制用壓輥；將壓輥檢驗(yàn)入庫(kù)。
權(quán)利要求
1.一種二次電池電極壓制用壓輥，其特征在于所述二次電池電極壓制用壓輥所含元素如下碳 0. 75% 1· 65% ； 銷 0. 60%" 1. 60% ； 鉻 0. 809Γ2. 10% ； 鎳 0. 859Γ3. 20% ； 娃 0. 70%" 1. 20% ； 錳 0. 959Γ1. 60% ； 鶴 2. 20% 5. 15% ； 鑭系稀土合金0. 20°Γ0. 55% ； 其余含量為鐵，單位為重量百分?jǐn)?shù)。
2.生產(chǎn)權(quán)利要求1所述二次電池電極壓制用壓輥的工藝，其特征在于，(1)成型選用含有上述合金元素的電渣重熔鋼錠加熱，加熱到100(Γ1220 時(shí)，經(jīng)過水壓機(jī)鍛壓成壓輥坯型，壓輥坯型直徑30(Γ 000πιπι ；將壓輥坯型放入井式爐進(jìn)行球化熱處理，加熱升溫到70(T85(TC時(shí)充入保護(hù)氣體；繼續(xù)加熱到70(T85(TC后停止加熱，保溫2飛小時(shí)，然后隨爐降溫冷卻；達(dá)到常溫后再經(jīng)過切削粗車加工、留有精加工余量；再在井式爐里升溫到65(T950°C后，保溫5 15分鐘后進(jìn)行油冷，油冷至60(T700°C取出壓輥坯型進(jìn)行空冷處理，當(dāng)壓輥坯型溫度降到室溫后進(jìn)行精車加工，留精磨余量；(2)中頻淬火利用中頻雙感應(yīng)器在1500Hz飛OOOHz條件下對(duì)壓輥坯型進(jìn)行感應(yīng)加熱， 壓輥坯型以2(T65r/min的速度處理7 15s，當(dāng)溫度達(dá)到88(Γ 150 后進(jìn)行水冷；重復(fù)上述中頻淬火操作，處理5、小時(shí)后的取出中頻淬火后的壓輥，置于介質(zhì)中冷卻0. 5^1.證，冷卻至-5(T-196°C，取出壓輥均溫到常溫；(3)后加工對(duì)步驟(2)所得壓輥進(jìn)行精磨加工和表面拋光，最后得到產(chǎn)品二次電池電極壓制用壓輥；所述保護(hù)氣體為丙烷或甲醇；所述冷卻介質(zhì)為氟利昂、壓縮空氣、液氮、干冰、酒精或正丙醇中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述二次電池電極壓制用壓輥的工藝，其特征在于所述工藝用于鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池和動(dòng)力電池的正、負(fù)電極片的壓制。
全文摘要
一種二次電池電極壓制用壓輥及其生產(chǎn)工藝，屬于機(jī)械制造及化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用含有碳、鉬、鉻、鎳、硅、錳、鎢、鑭系稀土合金和鐵的電渣重熔鋼錠為原料，先進(jìn)行成型工藝加熱經(jīng)水壓機(jī)鍛壓成壓輥坯型，進(jìn)行球化熱處理，隨爐降溫冷卻，再升溫后進(jìn)行油冷、空冷后精車加工；再進(jìn)行中頻淬火處理5~8小時(shí)后在介質(zhì)中冷卻，隨后均溫到常溫；最后進(jìn)行后加工得到產(chǎn)品二次電池電極壓制用壓輥。本發(fā)明采用了超深淬硬的處理方法，處理深度達(dá)到壓輥表面以下10~15mm的范圍，增加了壓輥的硬度，提高了強(qiáng)度，為電極的高精密壓制提供了保證，使得到的壓輥有硬度高、強(qiáng)度大、高耐磨性的特點(diǎn)，廣泛用于各種精密壓機(jī)，節(jié)約了使用成本，提高了產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)H01M4/04GK102181799SQ201110088688
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月9日
發(fā)明者吳升振, 羅開亮 申請(qǐng)人:珠海市光環(huán)自動(dòng)化科技有限公司