專利名稱：一種鎳鋁復(fù)合帶的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬功能材料領(lǐng)域，特別涉及一種用于制作鋰電池電極板的鎳鋁復(fù)合帶的制 備方法。
背景技術(shù)：
近年來電子和電器產(chǎn)品飛速發(fā)展，作為其動力來源的各類電池產(chǎn)品也得到了極大的發(fā) 展，同時也帶來了作為電池材料的鎳帶產(chǎn)品的大量應(yīng)用。這幾年來對筆記本電腦，手機等電 子產(chǎn)品的要求向輕型高效的方向發(fā)展，而在這些電子產(chǎn)品中重量的最主要來源之一是電池， 因此電池產(chǎn)品也朝著質(zhì)輕，高能量密度的方向發(fā)展。為了這一目的現(xiàn)在許多電池的外殼材料 已從傳統(tǒng)的鋼鐵材料改為使用鋁型材。但是由此帶來了鎳帶與鋁材之間的焊接問題。理想的 方法是在外引極與外殼鋁型材之間使用一種鎳/鋁復(fù)合材料， 一方面利用純鎳材料良好的耐 蝕性和導(dǎo)電性作為電池外引極端，另一方面利用鋁層提供與外殼鋁材之間的良好的焊接過渡 層。同時目前國際市場上純鎳的價格不斷上漲，也給電池產(chǎn)品的價格帶來了很大的壓力，如 果材料采用鎳/鋁復(fù)合帶，可以大量節(jié)省鎳的使用量，例如一般鎳/鋁復(fù)合帶的材料比例為2:1 或甚至l:l，那么就可以節(jié)約鎳材30%-50%。因此鎳/鋁復(fù)合帶的開發(fā)具有非常重大的現(xiàn)實應(yīng) 用意義和經(jīng)濟效益。
對于金屬復(fù)合帶的生產(chǎn)往往采用固-固相復(fù)合法和液-固相復(fù)合法。固-固相復(fù)合法常用 的工藝包括爆炸復(fù)合法，擠壓復(fù)合法，爆炸悍接-熱軋法，軋制復(fù)合法，擴散焊接法等。而 液-固相復(fù)合法包括復(fù)合澆鑄法，反向凝固法，噴鍍復(fù)合法，釬焊法，鑄軋法等。綜合工藝 控制難度，成本等因素，鎳/鋁復(fù)合帶的生產(chǎn)往往采用軋制復(fù)合法。但是由于鎳，鋁兩個組 元的的熔點和再結(jié)晶溫度有很大的差異，兩者的塑性流變行為也有很大的差異，因此采用傳 統(tǒng)軋制工藝生產(chǎn)鎳鋁復(fù)合帶時復(fù)合層的結(jié)合強度以及復(fù)合層的厚度及厚度均勻性要求都難 以達(dá)到，同時也會再炸只是形成纏輥問題導(dǎo)致軋制失效。更進(jìn)一步在復(fù)合加工后兩種材料再 結(jié)晶行為的差異使兩種材料在傳統(tǒng)退火工藝下難以實現(xiàn)同時軟化，造成復(fù)合帶的硬度控制難 度大。
在本發(fā)明中，其一，提出了利用純鋁帶的預(yù)軋制和純鎳帶的預(yù)完全退火來調(diào)整鎳和鋁材 料的形變抗力，從而實現(xiàn)在溫軋過程中兩種材料的協(xié)調(diào)變形，達(dá)到形變復(fù)合和提高成品率的
要求；其二在擴散退火甜提出了預(yù)先回復(fù)，利用鋁高層錯能的快速回復(fù)的特點，調(diào)整兩種材料再結(jié)晶動力學(xué)差異，使得兩種材料在擴散退火中一方面通過擴散提高界面強度，另一方面 通過退火再結(jié)晶提高電導(dǎo)率；達(dá)到簡化工藝，控制產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率和成材率的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)鎳，鋁材料自身的力學(xué)性能具有較大差異，不利于傳統(tǒng)軋制方法軋制復(fù)合的 特點出發(fā)，提出了利用鋁的加工硬化和鎳的完全軟化來調(diào)整兩種材料形變抗力的一種軋制方 法；根據(jù)鎳，鋁兩種材料的再結(jié)晶溫度和動力學(xué)具有較大差異的特點，提出了利用預(yù)先回復(fù) 退火，利用鋁的回復(fù)調(diào)整再結(jié)晶動力學(xué)的方式，協(xié)調(diào)了后續(xù)擴散過程中兩種材料的再結(jié)晶行 為；利用這種工藝制備鎳鋁復(fù)合帶消除了軋制過程中的纏輥失效問題，提高了復(fù)合帶產(chǎn)品的 厚度控制精度，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的成材率。具有工藝簡單，易于操 作，成本低的特點。
本發(fā)明提出的生產(chǎn)工藝主要針對用于鋰電池電極板的鎳鋁復(fù)合帶產(chǎn)品的生產(chǎn)，其主要特 征為鎳和鋁的復(fù)合材料，鎳作為電極材料具有良好的電性能和耐腐蝕性能，鋁作為外層材料 可以與電池的鋁外殼材料良好地焊接。鎳鋁復(fù)合帶產(chǎn)品的應(yīng)用一方面解決了電極材料與鋁外 殼材料的焊接問題，另一方面可以大大減少鎳的使用，有效降低了電極材料的成本。
本發(fā)明所提供的一種鎳鋁復(fù)合帶的制備方法，該方法具體歩驟如下
(1) 將純度為95. 0%到99.9999%，厚度為10-30毫米的鎳帶，經(jīng)熱軋、冷軋和中間退火軋 制成厚度為0. 05-2. 0毫米的鎳帶，冷軋后經(jīng)450-700°C， 30-240分鐘的軟化退火；
(2) 將純度為95. 0%到99.9999%，厚度為10-100毫米的鋁帶，經(jīng)熱軋、冷軋和中間退火 軋制成厚度為0. 05-3. 0毫米的鋁帶，中間退火后的冷軋壓下量需達(dá)到30%以上；
(3) 將上述步驟(1) 、 (2)軋制得到的鎳帶和鋁帶進(jìn)行表面清洗后，按照鎳帶與鋁帶的 形變抗力，鎳帶與鋁帶的厚度以及最終產(chǎn)品的厚度要求進(jìn)行配合，配合后進(jìn)行溫軋，溫軋的 溫度為25-200°C，溫軋在普通氣氛或惰性氣體的保護下進(jìn)行，其軋制壓下量為30-80%;
(4) 將歩驟(3)溫軋之后的鎳鋁復(fù)合帶在氫氣或惰性氣體的保護下，在150-300°C下保 溫5-30分鐘，然后在300-550°C保溫30-300分鐘進(jìn)行擴散退火最終得到本發(fā)明的目標(biāo)產(chǎn)品
鎳鋁復(fù)合帶。
利用本發(fā)明方法生產(chǎn)的鎳鋁復(fù)合帶產(chǎn)品具有如下的特征厚度在0.05-2毫米，其中鎳帶 和鋁帶的厚度可以根據(jù)用戶需要進(jìn)行調(diào)整，其界面結(jié)合強度在30MPa以上，復(fù)合帶的電阻率 小于0. 073Qmm7m。本發(fā)明方法中，利用純鋁帶的預(yù)軋制和純鎳帶的預(yù)完全退火調(diào)整了鎳和鋁材料的形變抗 力，實現(xiàn)在軋制過程中兩種材料的協(xié)調(diào)變形，達(dá)到形變復(fù)合和提高成品率的要求；在擴散退 火前的預(yù)回復(fù)，調(diào)整了兩種材料再結(jié)晶動力學(xué)差異，使得兩種材料在擴散退火中提高界面強 度并協(xié)調(diào)再結(jié)晶提高電導(dǎo)率。達(dá)到了簡化工藝，控制產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率和成材率的目 的。
具體實施例方式
實施例1:選用純度為99.99%的鎳板，厚度為14毫米，經(jīng)熱軋，冷軋和中間退火獲得 0.17毫米的鎳帶；選用純度為99.9%的鋁板，厚度為14毫米，經(jīng)冷軋至O. 13毫米。將鎳帶 在650。C退火120分鐘，利用氫氣作為保護氣氛。將退火后的鎳帶和冷軋的鋁帶在進(jìn)行表面 清洗后，按l: 1.5的長度配合進(jìn)行溫軋。溫軋的溫度為65。C，壓下量為50%，最終鎳鋁復(fù)合 帶產(chǎn)品的厚度為O. 15毫米，其中鎳帶的厚度為O. l毫米，鋁帶的厚度為0.05毫米。將軋制 之后的鎳鋁復(fù)合帶在150°C保溫10分鐘后進(jìn)行擴散退火。擴散退火420°C保溫20分鐘，保 護氣氛為氫氣。經(jīng)過擴散退火后，鎳鋁復(fù)合帶的界面結(jié)合強度達(dá)到45MPa，電阻率為 0. 067Qmm7m。
實施例2:選用純度為98.99%的鎳板，厚度為20毫米，經(jīng)熱軋，冷軋和中間退火獲得 0.2毫米的鎳帶；選用純度為97.9%的鋁板，厚度為20毫米，經(jīng)冷軋至O. 14毫米。將鎳帶 在680。C退火120分鐘，利用氫氣作為保護氣氛。將退火后的鎳帶和冷軋的鋁帶在進(jìn)行表面 清洗后，按l: 1.3的長度配合在氫氣作為保護氣氛進(jìn)行溫軋。溫軋的溫度為100。C，壓下量 為55.8%，最終鎳鋁復(fù)合帶產(chǎn)品的厚度為O. 15毫米，其中鎳帶的厚度為O. l毫米，鋁帶的厚 度為0.05毫米。將軋制之后的鎳鋁復(fù)合帶在200。C保溫10分鐘后進(jìn)行擴散退火。擴散退火 450°C保溫20分鐘，保護氣氛為氫氣。經(jīng)過擴散退火后，鎳鋁復(fù)合帶的界面結(jié)合強度達(dá)到 50MPa，電阻率為0. 065Qmm7m。
實施例3:選用純度為97.99%的鎳板，厚度為18毫米，經(jīng)熱軋，冷軋和中間退火獲得 0.1毫米的鎳帶；選用純度為97.9%的鋁板，厚度為18毫米，經(jīng)冷軋至0.125毫米。將鎳帶 在640。C退火150分鐘，利用氫氣作為保護氣氛。將退火后的鎳帶和冷軋的鋁帶在進(jìn)行表面 清洗后，按l: 1.2的長度配合在氫氣作為保護氣氛進(jìn)行溫軋。溫軋的溫度為150。C，壓下量 為55.5%，最終鎳鋁復(fù)合帶產(chǎn)品的厚度為O.IO毫米，其中鎳帶的厚度為0.05毫米，鋁帶的 厚度為0.05毫米。將軋制之后的鎳鋁復(fù)合帶在200。C保溫15分鐘后進(jìn)行擴散退火。擴散退 火470。C保溫25分鐘，保護氣氛為氫氣。經(jīng)過擴散退火后，鎳鋁復(fù)合帶的界面結(jié)合強度達(dá)到 55MPa，電阻率為0. 065Q鵬7m。實施例4:選用純度為99.99%的鎳板，厚度為15毫米，經(jīng)熱軋，冷軋和中間退火獲得 0.08毫米的鎳帶；選用純度為99.9%的鋁板，厚度為15毫米，經(jīng)冷軋至O. ll毫米。將鎳帶 在600。C退火200分鐘，利用氫氣作為保護氣氛。將退火后的鎳帶和冷軋的鋁帶在進(jìn)行表面 清洗后，按l: 1.4的長度配合進(jìn)行溫軋。溫軋的溫度為100°C，壓下量為47.3%，最終鎳鋁 復(fù)合帶產(chǎn)品的厚度為O. IO毫米，其中鎳帶的厚度為0.05毫米，鋁帶的厚度為0.05毫米。將 軋制之后的鎳鋁復(fù)合帶在200°C保溫30分鐘后進(jìn)行擴散退火。擴散退火450°C保溫30分鐘， 保護氣氛為氫氣。經(jīng)過擴散退火后，鎳鋁復(fù)合帶的界面結(jié)合強度達(dá)到45MPa，電阻率為 0. 070Q誦7m。
權(quán)利要求
1、一種鎳鋁復(fù)合帶的制備方法，其特征在于該方法具體步驟如下(1)將純度為95.0％到99.9999％，厚度為10-30毫米的鎳帶，經(jīng)熱軋、冷軋和中間退火軋制成厚度為0.05-2.0毫米的鎳帶，冷軋后經(jīng)450-700℃，30-240分鐘的軟化退火；(2)將純度為95.0％到99.9999％，厚度為10-100毫米的鋁帶，經(jīng)熱軋、冷軋和中間退火軋制成厚度為0.05-3.0毫米的鋁帶，中間退火后的冷軋壓下量需達(dá)到30％以上；(3)將上述步驟(1)、(2)軋制得到的鎳帶和鋁帶進(jìn)行表面清洗后，按照鎳帶與鋁帶的形變抗力，鎳帶與鋁帶的厚度以及最終產(chǎn)品的厚度要求進(jìn)行配合，配合后進(jìn)行溫軋，溫軋的溫度為25-200℃，溫軋在普通氣氛或惰性氣體的保護下進(jìn)行，其軋制壓下量為30-80％；(4)將步驟(3)溫軋之后的鎳鋁復(fù)合帶在氫氣或惰性氣體的保護下，在150-300℃下保溫5-30分鐘，然后在300-550℃保溫30-300分鐘進(jìn)行擴散退火最終得到本發(fā)明的目標(biāo)產(chǎn)品鎳鋁復(fù)合帶。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鎳鋁復(fù)合帶的制備方法，屬于金屬功能材料領(lǐng)域，用于制作鋰電池電極板，節(jié)省成本并利于輕質(zhì)鋁殼電池的焊接。本發(fā)明通過加工硬化鋁和軟態(tài)鎳進(jìn)行軋制復(fù)合，配合擴散退火構(gòu)成鎳鋁復(fù)合帶產(chǎn)品。利用這一方法可以通過鋁板的預(yù)先形變量調(diào)整鋁的形變抗力，并通過完全退火來軟化鎳帶，使兩者的形變抗力盡可能接近，從而良好地控制其形變行為和復(fù)合帶厚度；在進(jìn)行擴散退火前采用預(yù)先回復(fù)，協(xié)調(diào)兩種材料的再結(jié)晶。此種方法生產(chǎn)鎳鋁復(fù)合帶具有工藝簡單，易于操作，成本較低，界面強度好以及產(chǎn)品性能優(yōu)異的特點，滿足用戶對電池用鎳鋁復(fù)合帶產(chǎn)品性能的要求，鎳鋁復(fù)合帶厚度可以控制，界面結(jié)合強度可達(dá)30MPa以上，電阻率可以達(dá)到0.073Ωmm²/m以下。
文檔編號B21B37/58GK101402100SQ20081019503
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者丁忠水, 晉傳貴, 朱國輝, 林永華, 聶啟彪, 陳其偉 申請人:安徽省鑫源達(dá)有色金屬材料有限公司;安徽工業(yè)大學(xué)