一种铝镍双金属复合带材的制备方法与流程

本发明属于金属材料加工技术领域，特别涉及一种铝镍双金属复合带材的制备方法。

背景技术：
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近年来，便携式电子产品如手机、笔记本电脑等需求迅猛增长并向轻型高效的方向发展，因此作为其动力来源的各类电池产品也得到了极大的发展并逐渐向轻质、高能密度方向发展。为了实现这一目标，目前电池的壳体材料多数已从钢材改为铝材，由于电池外引极端一般采用导电性和耐蚀性都较好的纯镍材料，由此带来了镍材与铝材之间的焊接问题。理想的方法是在外引极端镍材与外壳铝材之间采用一种铝/镍双金属复合带作为焊接过渡层。

目前，双金属复合带的制备方法有多种，如轧制复合法、挤压复合法、爆炸复合法、反向凝固法、铸轧法等，但在实际生产中获得广泛应用的是轧制复合法。为了实现界面的初结合，轧制复合时往往需要超过50％的一次大变形，这会导致复合组元产生严重的加工硬化，对于铝/镍复合体系而言，两组元的熔点、再结晶温度以及力学性能差异均较大，因此轧制复合后的扩散退火很难实现两者同时完全软化，同时，铝镍复合界面容易生成金属间化合物，导致复合强度与镍层硬度控制的相互矛盾性显得尤为突出。因此，采用传统的轧制工艺生产铝镍双金属复合带时，复合层的结合强度以及复合带的硬度控制难度大。

技术实现要素：
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本发明的目的是，针对采用传统的轧制工艺生产铝镍双金属复合带时，复合层的结合强度以及复合带的硬度控制难度大的技术难题，提供一种铝镍双金属复合带材的制备方法，用于制作锂电池极耳的铝镍双金属复合带材的制备，该方法通过将加热的铝带与软化退火后的镍带进行轧制复合，获得铝镍复合带坯，然后进行扩散退火和室温轧制获得铝镍双金属复合带材成品的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种铝镍双金属复合带材的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，镍带软化

将镍带进行软化退火后，形成软化退火后的镍带；其中，软化退火的温度为700～800℃，软化退火保温时间为20～30min；

步骤2，铝镍复合带坯制备

取铝带加热至300～500℃后，与软化退火后的镍带，在室温下进行轧制复合，获得铝镍复合带坯；其中，轧制复合变形量为20～45％；

步骤3，界面改良处理

将铝镍复合带坯进行扩散退火，获得界面结合性改良的铝镍复合带坯；其中，扩散退火温度为300～550℃，扩散退火保温时间为5～180min；

步骤4，硬度控制

将界面结合性改良的铝镍复合带坯进行室温轧制，获得铝镍双金属复合带材，所述铝镍双金属复合带材厚度为0.12～0.8mm，硬度为HV80～230；其中，室温轧制变形量为0～60％。

所述的步骤1中，镍带的纯度≥99.9％，镍带的厚度为0.1～1mm。

所述的步骤1中，软化退火后的镍带表面经过清洗除油及打磨处理，其中，打磨方式为砂带打磨或钢丝刷打磨。

所述的步骤2中，铝带的纯度≥99.5％，铝带的厚度为0.1～1mm。

所述的步骤1和步骤2中，原料铝材与原料镍材的厚度，根据所需制备的铝镍双金属复合带材的厚度，及铝镍双金属复合带材中铝镍厚度比确定。

所述的步骤2中，铝带在加热前，表面经过清洗除油及打磨处理；所述的打磨方式为砂带打磨或钢丝刷打磨。

所述的步骤4中，室温轧制变形量根据所需制备的铝镍双金属复合带材的硬度要求确定，当步骤3获得的界面结合性改良的铝镍复合带坯硬度满足成品铝镍双金属复合带材要求时，则无需进行步骤4的室温轧制操作，即室温轧制变形量为0％；步骤3获得的界面结合性改良的铝镍复合带坯，即为成品铝镍双金属复合带材。

本发明的铝镍双金属复合带材的制备方法，在轧制复合时将铝带加热，可降低轧制复合时的首道次变形量，减小软态镍带的变形(发生很小的加工硬化)，这样轧制复合后形成的铝镍复合带坯基本处于软状态，因此，轧制复合后的铝镍复合带坯的扩散退火只需控制复合界面的强度，而成品铝镍双金属复合带材的硬度可通过控制扩散退火后的室温轧制变形量来方便的实现。

本发明的有益效果：

(1)本发明将加热的铝带与软化退火后软态的镍带进行室温轧制复合，降低了首道次轧制复合的变形量以及镍带的变形量，可获得基本无硬化的铝镍复合带坯，解决了扩散退火时既要保证复合界面的强度又要使镍带层软化的矛盾；

(2)本发明的铝镍双金属复合带材制备过程中，对扩散退火后的复合带坯进行不同变形量的室温轧制，可方便地控制目标产品的硬度。

附图说明：

图1是本发明的铝镍双金属复合带材的结构示意图，其中，1-铝带，2-镍带；

图2是本发明的铝镍双金属复合带材弯曲状态参考图；

图3是本发明实施例1制备的铝镍双金属复合带材复合界面的SEM照片；

图4是本发明实施例2制备的铝镍双金属复合带材复合界面的SEM照片；

图5是本发明实施例3制备的铝镍双金属复合带材复合界面的SEM照片。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1～7制备的铝镍双金属复合带材的结构示意图，如图1所示；其中，1-铝带，2-镍带；

实施例1～7制备的铝镍双金属复合带材的弯曲状态参考图，如图2所示。

实施例1

一种铝镍双金属复合带材的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，镍带软化

取纯度≥99.9％，厚度为0.1mm的镍带，将镍带进行软化退火，软化退火的温度为700℃，退火30min，形成软化退火后的镍带，并对软化退火后的镍带表面进行清洗除油，及砂带打磨处理；

步骤2，铝镍复合带坯制备

取纯度≥99.5％，厚度为0.1mm的铝带，表面经过清洗除油，及砂带打磨处理后，加热至500℃后，与软化退火打磨后的镍带，在室温下进行轧制复合，变形量为20％，获得铝镍复合带坯；

步骤3，界面改良处理

将铝镍复合带坯进行扩散退火，扩散退火温度为300℃，保温时间为180min，获得厚度为0.16mm的铝镍双金属复合带材，硬度为HV90，铝镍双金属复合带材的复合界面的SEM照片，如图3所示，界面化合物不连续。

实施例2

一种铝镍双金属复合带材的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，镍带软化

取纯度≥99.9％，厚度为0.5mm的镍带，将镍带进行软化退火，软化退火的温度为750℃，退火25min，形成软化退火后的镍带，并对软化退火后的镍带表面进行清洗除油，及砂带打磨处理；

步骤2，铝镍复合带坯制备

取纯度≥99.5％，厚度为0.5mm的铝带，表面经过清洗除油及砂带打磨处理，加热至400℃后，与软化退火打磨后的镍带，在室温下进行轧制复合，变形量为30％，获得厚度为0.7mm的铝镍复合带坯；

步骤3，界面改良处理

将铝镍复合带坯进行扩散退火，扩散退火温度为400℃，扩散退火保温时间为120min，获得界面结合性改良的铝镍复合带坯，复合界面的SEM照片，如图4所示，界面形成约0.5μ厚的化合物；

步骤4，硬度控制

将界面结合性改良的铝镍复合带坯进行室温轧制，变形量为30％，获得厚度为0.49mm的铝镍双金属复合带材，硬度为HV135。

实施例3

一种铝镍双金属复合带材的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，镍带软化

取纯度≥99.9％，厚度为1mm的镍带，将镍带进行软化退火，软化退火的温度为800℃，时间为20min，形成软化退火后的镍带，并对软化退火后的镍带表面进行清洗除油，及钢丝刷打磨处理；

步骤2，铝镍复合带坯制备

取纯度≥99.5％，厚度为1mm的铝带，表面经过清洗除油，及或钢丝刷打磨处理后，加热至300℃后，与软化退火打磨后的镍带，在室温下进行轧制复合，变形量为45％，获得厚度为1.1mm的铝镍复合带坯；

步骤3，界面改良处理

将铝镍复合带坯进行扩散退火，扩散退火温度为550℃，扩散退火保温时间为5min，获得界面结合性改良的铝镍复合带坯，复合界面的SEM照片，如图5所示，界面化合物不连续；

步骤4，硬度控制

将界面结合性改良的铝镍复合带坯进行室温轧制，变形量为60％，获得厚度为0.44mm的铝镍双金属复合带材，硬度为HV225。

实施例4

一种铝镍双金属复合带材的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，镍带软化

取纯度≥99.9％，厚度为0.5mm的镍带，将镍带进行软化退火，软化退火的温度为750℃，退火25min，形成软化退火后的镍带，并对软化退火后的镍带表面进行清洗除油，及砂带打磨处理；

步骤2，铝镍复合带坯制备

取纯度≥99.5％，厚度为0.5mm的铝带，表面经过清洗除油及砂带打磨处理，加热至400℃后，与软化退火打磨后的镍带，在室温下进行轧制复合，变形量为30％，获得厚度为0.7mm的铝镍复合带坯；

步骤3，界面改良处理

将铝镍复合带坯进行扩散退火，扩散退火温度为400℃，扩散退火保温时间为120min，获得厚度为0.7mm的铝镍双金属复合带材，硬度为HV80。

实施例5

一种铝镍双金属复合带材的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，镍带软化

取纯度≥99.9％，厚度为1mm的镍带，将镍带进行软化退火，软化退火的温度为710℃，退火30min，形成软化退火后的镍带，并对软化退火后的镍带表面进行清洗除油，及砂带打磨处理；

步骤2，铝镍复合带坯制备

取纯度≥99.5％，厚度为1mm的铝带，表面经过清洗除油，及砂带打磨处理后，加热至500℃后，与软化退火打磨后的镍带，在室温下进行轧制复合，变形量为20％，获得铝镍复合带坯；

步骤3，界面改良处理

将铝镍复合带坯进行扩散退火，扩散退火温度为350℃，保温时间为150min，获得界面结合性改良的铝镍复合带坯；

步骤4，硬度控制

将界面结合性改良的铝镍复合带坯进行室温轧制，变形量为60％，获得厚度为0.64mm的铝镍双金属复合带材，硬度为HV230。

实施例6

一种铝镍双金属复合带材的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，镍带软化

取纯度≥99.9％，厚度为0.1mm的镍带，将镍带进行软化退火，软化退火的温度为700℃，退火30min，形成软化退火后的镍带，并对软化退火后的镍带表面进行清洗除油，及砂带打磨处理；

步骤2，铝镍复合带坯制备

取纯度≥99.5％，厚度为0.1mm的铝带，表面经过清洗除油，及砂带打磨处理后，加热至500℃后，与软化退火打磨后的镍带，在室温下进行轧制复合，变形量为20％，获得厚度为0.16mm的铝镍复合带坯；

步骤3，界面改良处理

将铝镍复合带坯进行扩散退火，扩散退火温度为300℃，保温时间为180min，获得界面结合性改良的铝镍复合带坯；

步骤4，硬度控制

将界面结合性改良的铝镍复合带坯进行室温轧制，变形量为25％，获得厚度为0.12mm的铝镍双金属复合带材，硬度为HV125。

实施例7

一种铝镍双金属复合带材的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，镍带软化

取纯度≥99.9％，厚度为1mm的镍带，将镍带进行软化退火，软化退火的温度为780℃，退火28min，形成软化退火后的镍带，并对软化退火后的镍带表面进行清洗除油，及砂带打磨处理；

步骤2，铝镍复合带坯制备

取纯度≥99.5％，厚度为1mm的铝带，表面经过清洗除油及砂带打磨处理，加热至450℃后，与软化退火打磨后的镍带，在室温下进行轧制复合，变形量为20％，获得厚度为1.6mm的铝镍复合带坯；

步骤3，界面改良处理

将铝镍复合带坯进行扩散退火，扩散退火温度为400℃，扩散退火保温时间为160min，获得界面结合性改良的铝镍复合带坯；

步骤4，硬度控制

将界面结合性改良的铝镍复合带坯进行室温轧制，变形量为50％，获得厚度为0.8mm的铝镍双金属复合带材，硬度为HV210。