一种新能源汽车用5083-O态电池壳侧板的制备方法与流程

本发明属于铝合金生产
技术领域：
，具体为一种新能源汽车用5083-o态电池壳侧板的制备方法。
背景技术：
：电池包是新能源汽车核心能量源，为整车提供驱动电能，它主要通过壳体包络构成电池包主体。电池包主要包括电芯、模块、壳体及电气系统等。电池包壳体简称电池壳，是电池模块的承载体，对电池的安全工作和防护起着关键作用，在设计上主要从材质、表面防腐蚀、绝缘处理、强度刚度等方面为电池后期的使用寿命及外壳防碰撞考虑。传统新能源电池壳侧板料采用钢质材料，然而随着新能源汽车环保及轻量化的发展，钢质材料因其重量大及耐腐蚀性能差等原因逐渐退出，铝合金材料因其独特的优势逐渐在电池壳方面得以推广。早期的铝合金电池壳侧板料用材主要是3003铝合金0态材料，但是3003-o态材料的抗拉强度约在115mpa左右，屈服强度60mpa左右，和常规的钢制材料强度相差较大。事实上对于铝合金来说高强度和高塑性是一相互矛盾的指标，外加电池壳对材料有：易成型、高温耐腐蚀性，良好传热性及后期涂层的高附着性(基材表面与涂层要有良好的润湿性---表面具有较高的达因值)等多方面的技术要求，开发一种高强度、高耐腐蚀性、高成形性及表面高达因值的铝合金电池壳用材一直是铝加工行业技术人员急与解决的问题。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明提供了一种新能源汽车用5083-o态电池壳侧板料的制备方法，解决了上述
背景技术：
中提出的问题。一种新能源汽车用5083-o态电池壳侧板的制备方法，包括以下步骤：s1、熔炼，按需要称取原料加入熔炼炉中进行熔炼，再经过静置精炼、搅拌、除气、扒渣、过滤后得到铝液；s2、铸锭，将步骤s1中得到的铝液铸造成铝合金铸锭；s3、均匀化热处理，将步骤s2得到的铝合金铸锭进行均匀化热处理后切去头尾进行铣面得到预处理合金锭；s4、热轧，将步骤s3得到预处理合金锭预热后热轧至厚度为6.0mm厚的热轧坯料，热轧终温为310℃以上；s5、冷轧，将步骤s4得到的热轧坯料冷轧至2.5mm厚的中间冷轧卷材；s6、中间退火，将步骤s5得到的中间冷轧卷材进行中间退火，中间退火温度为450℃，保温时间2h；s7、将经过步骤s6的中间退火工艺处理过的中间冷轧卷材再次冷轧至1.2mm厚的铝合金卷材；s8、将步骤s7得到的铝合金卷材进行拉弯矫清洗，清洗后表面达因值达65mn/m达因以上；s9、成品退火，将经过拉弯矫清洗后的铝合金卷材进行成品退火处理，成品退火时，将铝卷材装入退火炉后，先充氮气，待退火炉内氧含量低于0.1％时开始点火进行退火，退火时全程充氮气，金属温度达到350-360℃后，保温2h，退火后表面达因值达60mn/m达因以上。进一步，所述原料为按重量百分含量配制的以下组分：si≤0.10％，fe＝0.25％-0.30％，cu≤0.02％，mn＝0.42％-0.50％，mg＝4.2％-4.5％，zn≤0.05％，cr＝0.05％-0.08％，ti＝0.015％-0.020％，其他单个杂质＜0.05％，杂质合计＜0.15％，其余量为al。进一步，所述步骤s8中，所述拉弯矫清洗的处理过程为，在对铝合金卷材拉弯矫的同时，依次经过碱洗、水清洗、挤干、烘干；碱洗水温50-60℃，介质为水基碱洗清洗剂。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1、材料采用5083铝合金作为选材，基材抗拉强度可达280mpa以上，加之其密度约为钢的1/3，因此从比强度上来看优于钢质电池壳材料，另外其强度较传统的3003合金电池壳材料的115mpa高出近170mpa，实现了新能源电池壳在高强度方面的要求，较3003电池壳具有更好的防护性。2、该方案在5083铝合金国标化学成分的要求内，优化出了一个较小的区间进行铸锭，首先在化学成分上对基材的稳定性创造了先决条件；其次由于cu在5083中会降低材料的耐蚀性，为实现良好的耐腐蚀性将基材中的cu含量控制在0.02％以下，另外将杂质元素si及zn等控制在较低水平，上述均为提高基材耐蚀性创造了条件。3、在5083合金中，重所周知：mn元素的添加可提高5083合金的耐蚀性，但较高mn含量的背后会带来塑性的明显降低，该项目由于后期电池壳加工要求具有良好的冲压成形性，为此该项目兼顾两方面的要求将mn含量控制在0.42％-0.50％的水平实现了5083铝合金耐蚀性与高成形性的统一。4、该发明在冷轧段，采取中间退火的方式，同时配合较高的退火温度，一方面弱化了直接轧制到成品工艺时的冷加工硬化效应，有效的保证了退火后材料晶粒长宽比较小的特点，提高了材料耐腐蚀能力。该方面的理论说明：5083铝合金冷加工率越大轧制织构越明显、显微组织越明显，既使进行退火后仍存在具有方向性的退火织构，即晶粒长宽比较大耐蚀性变差，但采取中间退火后就减轻了晶粒的长宽比，提高了耐蚀性；另一方面采用较高的中间退火，一定程度上相当于对基材进行了均匀化热处理，在较高温度进行中间退火的过程中，部分第二相颗粒在高温的作用下溶解，细化变小，从而而降低冲压时对基体的割裂作用，最终制得的成品板材的第二相颗粒数目细小弥散，从而能够有效改善材料成形性能；并且在该温度下进行中间退火得到的成品板材，盐雾试验可达8级，有效提高了5083-o态电池壳侧板的盐雾试验等级。5、基材在清洗阶段采用“50-60℃的碱洗、水清洗、挤干、烘干”工艺，在清洗后带面灰度值达1级，达因值65达因以上，成品退火采用先充氮气，待退火炉内氧含量低于0.1％以下时开始点火退火，并全程充氮气的方式充分保证退火后表面不被氧化发灰，退火后表面达因值可达60以上的高表面。上述碱洗加全程充氮退火实现了电池壳基材在后期加工时具有良好的润湿性能，从而实现涂层时具有较高的附着力这一特点。附图说明图1为实施例1制得的成品板材进行显微分析时的第二相分布图；图2为对比例1制得的成品板材进行显微分析时的第二相分布图。具体实施方式下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。实施例1一种新能源汽车用5083-o态电池壳侧板的制备方法，包括以下步骤：s1、熔炼，按需要称取原料加入熔炼炉中进行熔炼，再经过静置精炼、搅拌、除气、扒渣、过滤后得到铝液；s2、铸锭，将步骤s1中得到的铝液铸造成铝合金铸锭；s3、均匀化热处理，将步骤s2得到的铝合金铸锭进行均匀化热处理后切去头尾进行铣面得到预处理合金锭；s4、热轧，将步骤s3得到预处理合金锭预热后热轧至厚度为6.0mm厚的热轧坯料，热轧终温为310℃以上；s5、冷轧，将步骤s4得到的热轧坯料冷轧至2.5mm厚的中间冷轧卷材；s6、中间退火，将步骤s5得到的中间冷轧卷材进行中间退火，中间退火金属温度为450℃，保温时间2h；s7、将经过步骤s6的中间退火工艺处理过的中间冷轧卷材再次冷轧至1.2mm厚的铝合金卷材；s8、将步骤s7得到的铝合金卷材进行拉弯矫清洗，清洗后表面达因值达65mn/m达因以上；s9、成品退火，将经过拉弯矫清洗后的铝合金卷材进行成品退火处理，成品退火时，将铝卷材装入退火炉后，先充氮气，待退火炉内氧含量低于0.1％时开始点火进行退火，退火时全程充氮气，金属温度达到350-360℃后，保温2h，退火后表面达因值达60mn/m达因以上。本发明中，所述原料为按重量百分含量配制的以下组分：si≤0.10％，fe＝0.25％-0.30％，cu≤0.02％，mn＝0.42％-0.50％，mg＝4.2％-4.5％，zn≤0.05％，cr＝0.05％-0.08％，ti＝0.015％-0.020％，其他单个杂质＜0.05％，杂质合计＜0.15％，其余量为al。本发明中，所述步骤s8中，所述拉弯矫清洗的处理过程为，在对铝合金卷材拉弯矫的同时，依次经过碱洗、水清洗、挤干、烘干；碱洗水温50-60℃，介质为水基碱洗清洗剂。实验对比：对比例1本对比例1为基于实施例1的另一种实施方式，该对比例1与实施例1的区别在于步骤s4得到的6.0mm厚的热轧坯料直接冷轧至1.2mm厚的铝合金卷材，不采用先冷轧至2.5mm厚的中间冷轧卷材，再进行中间退火工艺处理的方式；对采用实施例1和对比例1制备的成品板材分别进行盐雾等级测定，盐溶液采用氯化钠和蒸馏水配置，其浓度为5±0.1％(重量)。盐溶液的ph值在6.5～7.2(35±0.5℃)之间，标准试验时间为24h，测定结果如下表：实施例厚度*规格最终检测等级实施例11.2mm*a4大小8级对比例11.2mm*a4大小6级由上表看出，实施例1将6.0mm厚的热轧卷材先冷轧至2.5mm厚的中间冷轧卷材，再对中间冷轧卷材进行中间退火后，再次冷轧至1.2mm厚的铝合金卷材，最终制得的成品板材比对比例1热轧坯料直接冷轧至成品厚度后退火的1.2mm材料具有较好的抗盐雾腐蚀能力。对比例2-4对比例2-4为基于实施例1的其它三种实施方式，对比例2-4对实施例1的区别在于步骤s6中中间退火温度不同，对比例2-4的步骤s6中中间退火温度及保温时间分别如下：对比例2的步骤s6中中间退火温度为340℃，保温时间为2h；对比例3的步骤s6中中间退火温度为400℃，保温时间为2h；对比例4的步骤s6中中间退火温度为500℃，保温时间为1h。对经过实施例1和对比例2-4制得的成品板材进行性能分析：(1)折弯性能和杯突值检测参照《铝合金产品折弯性能检验标准》进行试验，且对折弯性能进行评级，折弯性能按一、二、三、四、五级划分，其中一级最好，二、三级为合格；杯突试验值可作为材料的胀形性能指标，若杯突值大，胀形性能好，对实施例1以及对比例2-4制得成品板材进行检测后，折弯性能和杯突值检测如下表：实施例折弯级别杯突值实施例1一级6.53对比例2三级5.89对比例3二级6.43对比例4二级6.60由上表可以看出，随着中间退火温度的提高，成品板材折弯性能有所改善.但是中间退火温度过高时，折弯性能又有所下降，原因在于退火温度太高时导致晶粒粗大；因此，本发明在中间退火过程的中间退火温度采用450℃，能够有效保证制得的成品板材具有良好的折弯性能。(2)成型性能对实施例1与对比例2-4制得的成品板材进行成型性能测试，分别测试反应材料均匀变形能力的应变硬化指数n值和评价金属薄板深冲性能的塑性应变比r值，具体检测结果如下表：由上表可知，在中间退火温度为450℃时，制得的成品板材的应变硬化指数n值和塑性应变比r值均达到最大，虽然随着中间退火温度的升高，成品板材的深冲性能得以改善，但是随着中间退火温度的进一步升高，晶粒尺寸也会随之长大，从而影响成品板材的深冲后的表面细腻程度。(3)显微组织分析对实施例1和对比例1制得的成品板材进行显微组织分析，得到的第二相分布图如图1及图2所示；由图1及图2可知，中间退火温度采用340℃，保温时间2h时，第二相颗粒较密集且粗大，而中间退火温度采用450℃时，第二相颗粒更加细小、弥散，第二相的减小有利于提高材料的深冲性能。拉弯矫清洗处理过程的选择除了实施例1中提供的拉弯矫清洗处理过程外，另提供对比例5及对比例6，对比例5和对比例6为基于实施例1的其它实施方式，对比例5和对比例6同实施例1的区别在于拉弯矫清洗的处理过程不同；其中，对比例5的拉弯矫处理过程为，在对铝合金卷材极性拉弯矫的同时，依次经过水清洗、70-80℃的水漂洗，挤干、烘干；对比例6的拉弯矫处理过程为，在对铝合金卷材极性拉弯矫的同时，依次经过50-60℃的碱洗、70-80℃的水漂洗，挤干、烘干；对实施例1和对比例5、对比例6制得的成品板材进行清洗效果和表面达因值检测，检测结果如下表：由上表可知，采用实施例1和对比例5的拉弯矫清洗过程制得的成品板材相比，实施例1制得的成品板材的达因值明显高于对比例5制得的成品板材的达因值；采用实施例1和对比例6的拉弯矫清洗处理过程制得的成品板材的表面达因值均具有良好的效果，但是与对比例6相比，实施例1提供的拉弯矫清洗过程能够有效的节省经济成本。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页12