一种新能源动力电池壳用铝合金及生产工艺的制作方法

1.本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种新能源动力电池壳用铝合金及生产工艺。

背景技术：

2.随着新能源汽车的不断发展，大规格动力电池壳需求增量明显，3003铝合金以其易成型、优良的综合机械加工性能、良好的抗蚀性、比重轻强度适中，抗爆破能力强而广泛应用。但3003铝合金强度较低，壳体壁厚太薄的话无法满足壳体强度及刚度的要求。因此，采用强度更高的铝合金材料制造新能源动力电池壳成为必然的发展趋势。
3.采用3003铝合金制备h14状态动力电池壳用铝及铝合金板、带材方法已有相关的研究和报道，授权公告号为cn111074110b的发明专利“一种新能源动力电池壳用铝及铝合金板带材的生产方法”，从连铸连轧技术领域阐述了采用3003 铝合金制备h14状态动力电池壳用铝及铝合金板、带材的方法。采用连铸连轧技术生产3003铝合金制备h14动力电池壳用铝及铝合金板、带材工序虽然较热轧的工序有所缩短，但生产工序仍相对复杂，因此针对上述问题，本发明进行创新改进。

技术实现要素：

4.为克服现有技术的上述缺陷，本发明提出一种方法简便，产品质量提升且节约成本的新能源动力电池壳用铝合金及生产工艺。
5.本发明的具体实施方案如下：
6.本技术提供了一种新能源动力电池壳用铝合金，其特征在于，按照质量百分比，所述铝合金包括中间合金和铝锭：所述中间合金包括fe：0.4％～0.7％， si：0.2％～0.3％，mn：1.0％～1.2％，cu：0.05％～0.1％，mg：0.01％～0.02％，ti：0.01％～0.04％。
7.优选为：所述fe/si元素含量比为2.5～3.5:1。
8.优选为：铝合金的制备工艺包括如下步骤：
9.s1熔炼：将铝锭与废料按原料配比计算量投入熔炼炉中，熔融后得到铝熔体，控制铝熔体温度为710～740℃，继续将中间合金按原料配比计算量加入，然后经喷气管向每吨铝熔体中加入1～2g的精炼剂，进行喷粉精炼，精炼温度为735～755℃，精炼时间为25～30min，精炼扒渣处理后，再取样分析合金熔液成分，根据分析结果计算并补加中间合金；
10.s2导炉精炼：将上述铝熔体导入保温炉内，然后经喷气管向每吨铝熔体中加入0.5～1g的精炼剂，开启电磁搅拌器搅拌，经3次以上精炼处理获得纯净铝熔体；
11.s3在线除气、过滤：将上述铝熔体静置30～60min后，经在线除气及过滤，并在流槽内持续逆向加入铝钛硼丝，进行晶粒细化；
12.s4铸轧：将铝熔体引入除气箱并经过滤箱进行过滤，经流槽至前箱，经铸咀分流进入铸轧区并通过旋转轧辊轧制获得铝板坯卷；
13.s5后处理：将铝板坯卷分别进行均匀化热处理、压延、中间热处理和压延后得到电
池壳用铝合金。
14.优选为：所述s1中铝锭与废料质量比为1～1.5:1。
15.优选为：所述s1和s2中精炼剂为以氯化钠、氯化钾、冰晶石和氟化钙为主要成分组成的复合精炼剂。
16.优选为：所述s1中的喷粉精炼所用气体为氮气和的混合气体。
17.优选为：所述s2中精炼间隔时间为3～3.5h，精炼时长为20～30min。
18.优选为：所述s3中铝钛硼丝中钛的重量含量为4.8％～5.5％，铝熔体内钛的重量含量为0.01％～0.04％。
19.优选为：所述s4中前箱温度为690～705℃，铸轧区长度为50～55mm，铸轧速度为500～600mm/min。
20.优选为：所述s4中轧制获得铝板坯卷的厚度为8.5～10.5mm。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
22.通过本发明所提供的铸轧法生产，缩短生产周期，节约成本。通过对铝合金成分的配比控制、精炼及铸轧参数设计，减少了铸轧法生产铝合金存在组织及晶粒不均、减少偏析形成第二相。从而使得最终得到的铝合金板h14状态产品微观组织结构更加均匀且致密，有效提高材料的强度和屈强比，产品冲制成型性好。
23.本发明的有益效果将在实施例中详细阐述，从而使得有益效果更加明显。
具体实施方式
24.下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
25.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
26.下面通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例进行详细地说明。
27.实施例1
28.一种新能源动力电池壳用铝合金，在本发明具体实施例中，按照质量百分比，所述铝合金包括中间合金和铝锭：所述中间合金包括fe：0.4％，si：0.2％， mn：1.0％，cu：0.05％％，mg：0.01％，ti：0.01％，其中fe/si元素含量比为2.5:1，
29.铝合金的制备工艺包括如下步骤：
30.s1熔炼：将铝锭与废料按原料配比计算量投入熔炼炉中，铝锭与废料质量比为1:1，熔融后得到铝熔体，控制铝熔体温度为710℃，继续将中间合金按原料配比计算量加入，然后经喷气管向每吨铝熔体中加入1g的精炼剂，精炼剂为以氯化钠、氯化钾、冰晶石和氟化钙为主要成分组成的复合精炼剂，具有良好的除气除渣效果；然后进行喷粉精炼，喷粉精炼用的气体为氮气和的混合气体，可有效脱去氢气、分离氧化物及清除金属杂质，与精炼剂一起协同增加除气除渣的效果，精炼温度为735℃，精炼时间为25min，精炼扒渣处理后，
再取样分析合金熔液成分，根据分析结果计算并补加中间合金，保证最终产品的强度和质量；
31.s2导炉精炼：将上述铝熔体导入保温炉内，然后经喷气管向每吨铝熔体中加入0.5g的某特性颗粒精炼剂，开启电磁搅拌器搅拌，经3次以上精炼处理获得纯净铝熔体，每次精炼的间隔时间为3h，精炼时长为20min；
32.s3在线除气、过滤：将上述铝熔体静置30min后，经在线除气及过滤，并在流槽内持续逆向加入铝钛硼丝，铝钛硼丝中钛的重量含量为4.8％，然后进行晶粒细化，得到的铝熔体内钛的重量含量为0.01％，铝钛硼丝强烈细化了铝及铝合金的晶粒组织，使组织分布均匀，减少偏析；防止裂纹，减少缺陷；提高产品表面品质；提高产品塑性；提高产品机械性能；
33.s4铸轧：将铝熔体引入除气箱并经过滤箱进行过滤，经流槽至前箱，前箱温度为690℃，经铸咀分流进入铸轧区，铸轧区长度为50mm，铸轧速度为 500mm/min，通过旋转轧辊轧制获得厚度为8.5mm的铝板坯卷；
34.s5后处理：将铝板坯卷分别进行均匀化热处理、压延、中间热处理和压延后得到电池壳用铝合金。
35.通过上述方法生产后获得的h14态电池壳用铝合金，其晶粒细小均匀且性能稳定，抗拉强度149.4mpa，屈服强度143.6mpa，屈强比0.961，延伸率9.6％，杯突8.02mm，平均晶粒尺寸69.3um。
36.实施例2
37.一种新能源动力电池壳用铝合金，在本发明具体实施例中，按照质量百分比，所述铝合金包括中间合金和铝锭：所述中间合金包括fe：0.582％，si：0.205％， mn：1.16％，cu：0.055％％，mg：0.0115％，ti：0.0235％，其中fe/si元素含量比为2.8:1，
38.铝合金的制备工艺包括如下步骤：
39.s1熔炼：将铝锭与废料按原料配比计算量投入熔炼炉中，铝锭与废料质量比为1.4:1，熔融后得到铝熔体，控制铝熔体温度为728℃，继续将中间合金按原料配比计算量加入，然后经喷气管向每吨铝熔体中加入1.25g的精炼剂，精炼剂为以氯化钠、氯化钾、冰晶石和氟化钙为主要成分组成的复合精炼剂，然后进行喷粉精炼，喷粉精炼用的气体为氮气，精炼温度为745℃，精炼时间为 28min，精炼扒渣处理后，再取样分析合金熔液成分，根据分析结果计算并补加中间合金；
40.s2导炉精炼：将上述铝熔体导入保温炉内，然后经喷气管向每吨铝熔体中加入0.8g的某特性颗粒精炼剂，开启电磁搅拌器搅拌，经3次精炼处理获得纯净铝熔体，每次精炼的间隔时间为3h，精炼时长为25min；
41.s3在线除气、过滤：将上述铝熔体静置40min后，经在线除气及过滤，并在流槽内持续逆向加入铝钛硼丝，铝钛硼丝中钛的重量含量为4.8％，然后进行晶粒细化，得到的铝熔体内钛的重量含量为0.023％；
42.s4铸轧：将铝熔体引入除气箱并经过滤箱进行过滤，经流槽至前箱，前箱温度为698℃，经铸咀分流进入铸轧区，铸轧区长度为50mm，铸轧速度为 520mm/min，通过旋转轧辊轧制获得厚度为10.2mm的铝板坯卷；
43.s5后处理：将铝板坯卷分别进行均匀化热处理、压延、中间热处理和压延后得到电池壳用铝合金。
44.通过上述方法生产后获得的h14态电池壳用铝合金，其晶粒细小均匀且性能稳定，抗拉强度155.25mpa，屈服强度149.97mpa，屈强比0.966，延伸率7.46％，杯突8.02mm，平均晶粒尺寸115um。
45.实施例3
46.一种新能源动力电池壳用铝合金，在本发明具体实施例中，按照质量百分比，所述铝合金包括中间合金和铝锭：所述中间合金包括fe：0.658％，si：0.207％， mn：1.03％，cu：0.065％％，mg：0.013％，ti：0.0219％，其中fe/si元素含量比为3.18:1，
47.铝合金的制备工艺包括如下步骤：
48.s1熔炼：将铝锭与废料按原料配比计算量投入熔炼炉中，铝锭与废料质量比为1.2:1，熔融后得到铝熔体，控制铝熔体温度为730℃，继续将中间合金按原料配比计算量加入，然后经喷气管向每吨铝熔体中加入1.25g的精炼剂，精炼剂为某特性颗粒精炼剂，然后进行喷粉精炼，喷粉精炼用的气体为氮气，精炼温度为748℃，精炼时间为25min，精炼扒渣处理后，再取样分析合金熔液成分，根据分析结果计算并补加中间合金；
49.s2导炉精炼：将上述铝熔体导入保温炉内，然后经喷气管向每吨铝熔体中加入0.6g的某特性颗粒精炼剂，开启电磁搅拌器搅拌，经4次精炼处理获得纯净铝熔体，每次精炼的间隔时间为3h，精炼时长为20min；
50.s3在线除气、过滤：将上述铝熔体静置50min后，经在线除气及过滤，并在流槽内持续逆向加入铝钛硼丝，铝钛硼丝中钛的重量含量为5.0％，然后进行晶粒细化，得到的铝熔体内钛的重量含量为0.0219％；
51.s4铸轧：将铝熔体引入除气箱并经过滤箱进行过滤，经流槽至前箱，前箱温度为695℃，经铸咀分流进入铸轧区，铸轧区长度为50mm，铸轧速度为 520mm/min，通过旋转轧辊轧制获得厚度为9.5mm的铝板坯卷；
52.s5后处理：将铝板坯卷分别进行均匀化热处理、压延、中间热处理和压延后得到电池壳用铝合金。
53.通过上述方法生产后获得的h14态电池壳用铝合金，其晶粒细小均匀且性能稳定，抗拉强度150.5mpa，屈服强度144.93mpa，屈强比0.963，延伸率8.7％，杯突8.2mm，平均晶粒尺寸110um。
54.实施例4
55.一种新能源动力电池壳用铝合金，在本发明具体实施例中，按照质量百分比，所述铝合金包括中间合金和铝锭：所述中间合金包括fe：0.7％，si：0.3％， mn：1.2％，cu：0.1％％，mg：0.02％，ti：0.04％，其中fe/si元素含量比为3.5:1，
56.铝合金的制备工艺包括如下步骤：
57.s1熔炼：将铝锭与废料按原料配比计算量投入熔炼炉中，铝锭与废料质量比为1.5:1，熔融后得到铝熔体，控制铝熔体温度为740℃，继续将中间合金按原料配比计算量加入，然后经喷气管向每吨铝熔体中加入2g的精炼剂，精炼剂为某特性颗粒精炼剂，然后进行喷粉精炼，喷粉精炼用的气体为氮气，精炼温度为755℃，精炼时间为30min，精炼扒渣处理后，再取样分析合金熔液成分，根据分析结果计算并补加中间合金；
58.s2导炉精炼：将上述铝熔体导入保温炉内，然后经喷气管向每吨铝熔体中加入1g的某特性颗粒精炼剂，开启电磁搅拌器搅拌，经3次以上精炼处理获得纯净铝熔体，每次精
炼的间隔时间为3.5h，精炼时长为30min；
59.s3在线除气、过滤：将上述铝熔体静置60min后，经在线除气及过滤，并在流槽内持续逆向加入铝钛硼丝，铝钛硼丝中钛的重量含量为5.5％，然后进行晶粒细化，得到的铝熔体内钛的重量含量为0.04％；
60.s4铸轧：将铝熔体引入除气箱并经过滤箱进行过滤，经流槽至前箱，前箱温度为705℃，经铸咀分流进入铸轧区，铸轧区长度为55mm，铸轧速度为 600mm/min，通过旋转轧辊轧制获得厚度为10.5mm的铝板坯卷；
61.s5后处理：将铝板坯卷分别进行均匀化热处理、压延、中间热处理和压延后得到电池壳用铝合金。
62.通过上述方法生产后获得的h14态电池壳用铝合金，其晶粒细小均匀且性能稳定，抗拉强度150.7mpa，屈服强度143.8mpa，屈强比0.954，延伸率8.5％，杯突8.23mm，平均晶粒尺寸57.8um。
63.表1
64.实施例抗拉强度/mpa屈服强度/mpa屈强比延伸率/％杯突/mm平均晶粒尺寸/μm实施例1149.4143.60.9619.68.0269.3实施例2155.25149.970.9667.468.02115实施例3150.5144.930.9638.78.2110实施例4150.7143.80.9548.58.2357.8
65.由表1可以看出，按照实施例2生产方法制造出的新能源动力电池壳用铝合金的强度最好并且不易变形，并且制作方法简单，易成型，大大提高了生产效率和节约了生产成本。
66.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本技术实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合分别种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
67.本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。

技术特征：

1.一种新能源动力电池壳用铝合金，其特征在于，按照质量百分比，所述铝合金包括中间合金和铝锭：所述中间合金包括fe：0.4％～0.7％，si:0.2％～0.3％，mn：1.0％～1.2％，cu：0.05％～0.1％，mg：0.01％～0.02％，ti：0.01％～0.04％。2.根据权利要求1所述的一种新能源动力电池壳用铝合金，其特征在于，所述fe/si元素含量比为2.5～3.5:1。3.根据权利要求2所述的一种新能源动力电池壳用铝合金，其特征在于，铝合金的制备工艺包括如下步骤：s1熔炼：将铝锭与废料按原料配比计算量投入熔炼炉中，熔融后得到铝熔体，控制铝熔体温度为710～740℃，继续将中间合金按原料配比计算量加入，然后经喷气管向每吨铝熔体中加入1～2g的精炼剂，进行喷粉精炼，精炼温度为735～755℃，精炼时间为25～30min，精炼扒渣处理后，再取样分析合金熔液成分，根据分析结果计算并补加中间合金；s2导炉精炼：将上述铝熔体导入保温炉内，然后经喷气管向每吨铝熔体中加入0.5～1g的精炼剂，开启电磁搅拌器搅拌，经3次以上精炼处理获得纯净铝熔体；s3在线除气、过滤：将上述铝熔体静置30～60min后，经在线除气及过滤，并在流槽内持续逆向加入铝钛硼丝，进行晶粒细化；s4铸轧：将铝熔体引入除气箱并经过滤箱进行过滤，经流槽至前箱，经铸咀分流进入铸轧区并通过旋转轧辊轧制获得铝板坯卷；s5后处理：将铝板坯卷分别进行均匀化热处理、压延、中间热处理和压延后得到电池壳用铝合金。4.根据权利要求3所述的一种新能源动力电池壳用铝合金，其特征在于，所述s1中铝锭与废料质量比为1～1.5:1。5.根据权利要求4所述的一种新能源动力电池壳用铝合金，其特征在于，所述s1和s2中精炼剂为以氯化钠、氯化钾、冰晶石和氟化钙为主要成分组成的复合精炼剂。6.根据权利要求5所述的一种新能源动力电池壳用铝合金，其特征在于，所述s1中的喷粉精炼所用气体为氮气和的混合气体。7.根据权利要求3或5所述的一种新能源动力电池壳用铝合金，其特征在于，所述s2中精炼间隔时间为3～3.5h，精炼时长为20～30min。8.根据权利要求7所述的一种新能源动力电池壳用铝合金，其特征在于，所述s3中铝钛硼丝中钛的重量含量为4.8％～5.5％，铝熔体内钛的重量含量为0.01％～0.04％。9.根据权利要求8所述的一种新能源动力电池壳用铝合金，其特征在于，所述s4中前箱温度为690～705℃，铸轧区长度为50～55mm，铸轧速度为500～600mm/min。10.根据权利要求9所述的一种新能源动力电池壳用铝合金，其特征在于，所述s4中轧制获得铝板坯卷的厚度为8.5～10.5mm。

技术总结

本发明涉及一种新能源动力电池壳用铝合金及生产工艺。按照质量百分比，所述铝合金包括中间合金和铝锭：所述中间合金包括Fe：0.4％～0.7％，Si：0.2％～0.3％，Mn：1.0％～1.2％，Cu：0.05％～0.1％；Mg：0.01％～0.02％；Ti：0.01～0.04％；制备步骤包括：S1熔炼；S2导炉精炼；S3在线除气及过滤；S4铸轧；S5后处理。本发明通过对合金成分的配比控制、精炼及铸轧参数设计，获得新能源动力电池壳用的合金板坯卷，然后经均匀化热处理、压延、中间热处理、压延工序，获得冲制成型性好，强度更高的合金板材，大大提高了产品质量并且节约了成本。大提高了产品质量并且节约了成本。