一种低成本钛合金节能车用蓄电池壳体及其制备方法和加工方法
【专利摘要】本发明公开了一种低成本钛合金节能车用蓄电池壳体及其制备方法和加工方法，包括钼0.1?1份、铁0.2?1.2份、锡1?3份、铝0.5?6份、铬5?20份、镍0.1?1.5份、氧化锰30?50份、锆1?10份、氧化铜0.01?0.1份、钛50?80份；并通过制备电极、三次真空自耗电弧炉熔炼得到钛合金铸锭，然后通过浇注、脱模、外表面粗加工、外表面平磨、内壁粗加工、内壁平磨、热处理和精磨等步骤得到成品壳体。本发明能有效解决现有的电动车用蓄电池壳体强度差、抗拉伸强度和屈服强度较低、发生碰撞后电池易受损而容易产生自然等问题。
【专利说明】
一种低成本钛合金节能车用蓄电池壳体及其制备方法和加工方法
技术领域
[0001]本发明涉及新能源车电池技术领域，具体涉及一种低成本钛合金节能车用蓄电池壳体及其制备方法和加工方法。
【背景技术】
[0002]目前，新能源车已经逐渐增大了市场占有量，新能源车主要有新型燃料车如天然气或乙醇等几种，而目前发展最为迅猛的则是电动车，目前的电动车所采用的蓄电池分为铅蓄电池和锂离子电池两种，铅蓄电池是传统的车用蓄电池，其结构简单、成本低廉，但存在蓄电量低、电量肉容易流失、使用寿命短等问题，而其有效的替代品则为锂离子电池，虽然锂离子电池的制造成本较高，但其具有容量大、体积小、重量轻等优点，尤其适用于电动车，因为重量过大则导致驱动负荷大，采用锂离子电池能有效减少电动车的重量，提高电量使用率进而提高行驶里程。但目前的电动车所采用的锂离子电池其外壳一般为橡胶或铝合金，若发生碰撞导致壳体损坏时，锂离子电池极易发生自然现象，其主要原因就是电磁的外壳强度较差，虽然采用橡胶或铝合金能保证轻量化和成本，但抗拉伸强度和屈服强度较低。
【发明内容】
[0003]本发明旨在提供一种低成本钛合金节能车用蓄电池壳体及其制备方法和加工方法，以解决现有的电动车用蓄电池壳体强度差、抗拉伸强度和屈服强度较低、发生碰撞后电池易受损而容易产生自然等问题。
[0004]本发明是通过如下技术方案予以实现的:
[0005]—种低成本钛合金节能车用蓄电池壳体，它由以下重量份原料组成:钼0.1-1份、铁0.2-1.2份、锡1-3份、铝0.5-6份、铬5-20份、镍0.1-1.5份、氧化锰30-50份、锆1-10份、氧化铜0.01-0.1份、钛50-80份。
[0006]它由以下重量份原料组成:钼0.2-0.8份、铁0.5-1份、锡1.5-2.5份、铝1_4份、铬8-12份、镍0.6-0.9份、氧化锰40-46份、锆3-7份、氧化铜0.02-0.05份、钛55-75份。
[0007]它由以下重量份原料组成:钼0.5份、铁0.8份、锡2份、铝3份、铬10份、镍0.6份、氧化锰42份、锆5份、氧化铜0.04份、钛65份。
[0008]上述低成本钛合金节能车用蓄电池壳体的制备方法包括以下步骤:
[0009](A)制备电极:按比例取各组分原料进行混料，混料后，用压力机压制成自耗电极；
[0010](B) —次真空自耗电弧炉熔炼:将自耗电极装入真空自耗电弧炉进行熔炼，熔炼温度为1500-2500°C，在结晶器获得一次铸锭；
[0011](C) 二次真空自耗电弧炉熔炼:将一次铸锭作为自耗电极进行二次真空自耗电弧炉熔炼，熔炼温度1700-2200 °C，在结晶器获得二次铸锭；
[0012](D)三次真空自耗电弧炉熔炼:将二次铸锭作为自耗电极进行三次真空自耗电弧炉熔炼，熔炼温度为1850-2150°C，在结晶器获得三次铸锭；
[0013](E)制备钛合金铸锭:将三次铸锭切去冒口和底垫，扒除表面氧化皮，并在头、尾进行倒角处理后获得钛合金铸锭。
[0014]上述低成本钛合金节能车用蓄电池壳体的加工方法包括以下步骤:
[0015](I)浇注:将钛合金铸锭加热熔化并通入氮气进行精炼，精炼完成后保温2h，温度将至650 °C后浇注入模具内；
[0016](2)脱模:待模具冷却至室温后脱模得到长205mm、宽105mm、高85mm、壁厚20mm的中空钛合金盒体；
[0017](3)外表面粗加工:用铣床铣盒体外部5个面，至盒体外形尺寸为202mmX 1lmmX80.5mm；
[0018](4)外表面平磨:通过磨床平磨盒体外部5个面至盒体外形尺寸为201 ± 0.02mm X101 ±0.02mm X 81 ± 0.02mm;
[0019](5)内壁粗加工:用铣床铣盒体内壁，至盒体内空尺寸为165mmX 68mmX 61mm;
[0020](6)内壁平磨:通过磨床平磨盒体内壁至内部尺寸为168.5±0.02111111\69±0.02111111X63.5±0.02mm;
[0021](7)热处理:将工件盒体在800°C及600°C下分别进行Ih和2h的双重退火，然后在850 °C及550 °C下分别进行Ih和4h的时效处理，使盒体的屈服强度达800MPa，延伸率达12.7% ；
[0022](8)精磨:精磨热处理后的盒体外壁和内壁，使其外部尺寸至200mmX 10mmX80mm，内腔尺寸至 170mmX70mmX65mm;
[0023](9)检测入库:采用超声波或荧光探测设备对成品盒体进行检测，去除有缺陷的盒体，符合标准的成品入库封存。
[0024]所述步骤(4)、(6)中处理后的盒体表面粗糙度均为Ral.6。
[0025]本发明的有益效果是:
[0026]与现有技术相比，本发明提供的低成本钛合金节能车用蓄电池壳体采用钛合金材质，并通过特定的制备工艺和加工工艺能保证蓄电池壳体具有高精度、高强度的特点，与传统的橡胶和铝合金壳体相比，本发明提供的钛合金壳体具有抗拉伸强度高、屈服强度高等优点，屈服强度达800MPa，延伸率达12.7 %，其能有效保护内部的电池组，发生碰撞时能有效避免变形或损坏，进而降低了危险性，提高了蓄电池的安全性能。
【具体实施方式】
[0027]以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述；
[0028]实施例1:
[0029]取钼I份、铁1.2份、锡3份、铝6份、铬20份、镍1.5份、氧化锰50份、锆10份、氧化铜0.1份、钛50份进行混料，混料后，用压力机压制成自耗电极;一次真空自耗电弧炉熔炼:将自耗电极装入真空自耗电弧炉进行熔炼，熔炼温度为1500-2500°C，在结晶器获得一次铸锭;二次真空自耗电弧炉熔炼:将一次铸锭作为自耗电极进行二次真空自耗电弧炉熔炼，熔炼温度1700-2200 °C，在结晶器获得二次铸锭;三次真空自耗电弧炉熔炼:将二次铸锭作为自耗电极进行三次真空自耗电弧炉熔炼，熔炼温度为1850-2150 °C，在结晶器获得三次铸锭;制备钛合金铸锭:将三次铸锭切去冒口和底垫，扒除表面氧化皮，并在头、尾进行倒角处理后获得钛合金铸锭。浇注:将钛合金铸锭加热熔化并通入氮气进行精炼，精炼完成后保温2h，温度将至650°C后浇注入模具内；脱模:待模具冷却至室温后脱模得到长205mm、宽105mm、高85mm、壁厚20mm的中空钛合金盒体;外表面粗加工:用铣床铣盒体外部5个面，至盒体外形尺寸为202mmX 1lmmX 80.5mm;外表面平磨:通过磨床平磨盒体外部5个面至盒体外形尺寸为201 ±0.02_X 101 ±0.02_X81 ±0.02mm，盒体表面粗糙度均为Ral.6；内壁粗加工:用铣床铣盒体内壁，至盒体内空尺寸为165mm X 68mm X 61mm ；内壁平磨:通过磨床平磨盒体内壁至内部尺寸为168.5 ± 0.02mm X 69 ± 0.02mm X 63.5 ± 0.02mm，盒体表面粗糙度均为Ral.6；热处理:将工件盒体在800 °C&600°C下分别进行Ih和2h的双重退火，然后在850 °(:及5500C下分别进行Ih和4h的时效处理，使盒体的屈服强度达800MPa，延伸率达12.7 % ;精磨:精磨热处理后的盒体外壁和内壁，使其外部尺寸至200mmX 100mmX 80mm,内腔尺寸至170mmX70mmX65mm;检测入库:采用超声波或荧光探测设备对成品盒体进行检测，去除有缺陷的盒体，符合标准的成品入库封存。
[0030]实施例2:
[0031]取钼0.1份、铁0.2份、锡I份、铝0.5份、铬5份、镍0.1份、氧化锰30份、锆I份、氧化铜0.01份、钛80份进行混料，混料后，用压力机压制成自耗电极;一次真空自耗电弧炉熔炼:将自耗电极装入真空自耗电弧炉进行熔炼，熔炼温度为1500-2500°C，在结晶器获得一次铸锭;二次真空自耗电弧炉熔炼:将一次铸锭作为自耗电极进行二次真空自耗电弧炉熔炼，熔炼温度1700-2200 °C，在结晶器获得二次铸锭;三次真空自耗电弧炉熔炼:将二次铸锭作为自耗电极进行三次真空自耗电弧炉熔炼，熔炼温度为1850-2150 °C，在结晶器获得三次铸锭;制备钛合金铸锭:将三次铸锭切去冒口和底垫，扒除表面氧化皮，并在头、尾进行倒角处理后获得钛合金铸锭。浇注:将钛合金铸锭加热熔化并通入氮气进行精炼，精炼完成后保温2h，温度将至650°C后浇注入模具内；脱模:待模具冷却至室温后脱模得到长205mm、宽105mm、高85mm、壁厚20mm的中空钛合金盒体;外表面粗加工:用铣床铣盒体外部5个面，至盒体外形尺寸为202mmX 1lmmX 80.5mm;外表面平磨:通过磨床平磨盒体外部5个面至盒体外形尺寸为201 ±0.02_X 101 ±0.02_X81 ±0.02mm，盒体表面粗糙度均为Ral.6；内壁粗加工:用铣床铣盒体内壁，至盒体内空尺寸为165mm X 68mm X 61mm ；内壁平磨:通过磨床平磨盒体内壁至内部尺寸为168.5 ± 0.02mm X 69 ± 0.02mm X 63.5 ± 0.02mm，盒体表面粗糙度均为Ral.6；热处理:将工件盒体在800 °C&600°C下分别进行Ih和2h的双重退火，然后在850 °(:及5500C下分别进行Ih和4h的时效处理，使盒体的屈服强度达800MPa，延伸率达12.7 % ;精磨:精磨热处理后的盒体外壁和内壁，使其外部尺寸至200mmX 100mmX 80mm,内腔尺寸至170mmX70mmX65mm;检测入库:采用超声波或荧光探测设备对成品盒体进行检测，去除有缺陷的盒体，符合标准的成品入库封存。
[0032]实施例3:
[0033]取钼0.8份、铁I份、锡2.5份、铝4份、铬12份、镍0.9份、氧化锰46份、锆7份、氧化铜0.05份、钛55份进行混料，混料后，用压力机压制成自耗电极;一次真空自耗电弧炉熔炼:将自耗电极装入真空自耗电弧炉进行熔炼，熔炼温度为1500-2500°C，在结晶器获得一次铸锭;二次真空自耗电弧炉熔炼:将一次铸锭作为自耗电极进行二次真空自耗电弧炉熔炼，熔炼温度1700-2200 °C，在结晶器获得二次铸锭;三次真空自耗电弧炉熔炼:将二次铸锭作为自耗电极进行三次真空自耗电弧炉熔炼，熔炼温度为1850-2150 °C，在结晶器获得三次铸锭;制备钛合金铸锭:将三次铸锭切去冒口和底垫，扒除表面氧化皮，并在头、尾进行倒角处理后获得钛合金铸锭。浇注:将钛合金铸锭加热熔化并通入氮气进行精炼，精炼完成后保温2h，温度将至650°C后浇注入模具内；脱模:待模具冷却至室温后脱模得到长205mm、宽105mm、高85mm、壁厚20mm的中空钛合金盒体;外表面粗加工:用铣床铣盒体外部5个面，至盒体外形尺寸为202mmX 1lmmX 80.5mm;外表面平磨:通过磨床平磨盒体外部5个面至盒体外形尺寸为201 ±0.02_X 101 ±0.02_X81 ±0.02mm，盒体表面粗糙度均为Ral.6；内壁粗加工:用铣床铣盒体内壁，至盒体内空尺寸为165mm X 68mm X 61mm ；内壁平磨:通过磨床平磨盒体内壁至内部尺寸为168.5 ± 0.02mm X 69 ± 0.02mm X 63.5 ± 0.02mm，盒体表面粗糙度均为Ral.6；热处理:将工件盒体在800 °C&600°C下分别进行Ih和2h的双重退火，然后在850 °(:及5500C下分别进行Ih和4h的时效处理，使盒体的屈服强度达800MPa，延伸率达12.7 % ;精磨:精磨热处理后的盒体外壁和内壁，使其外部尺寸至200mmX 100mmX 80mm,内腔尺寸至170mmX70mmX65mm;检测入库:采用超声波或荧光探测设备对成品盒体进行检测，去除有缺陷的盒体，符合标准的成品入库封存。
[0034]实施例4:
[0035]取钼0.2份、铁0.5份、锡1.5份、招I份、络8份、镍0.6份、氧化锰40份、锆3份、氧化铜0.02份、钛75份进行混料，混料后，用压力机压制成自耗电极;一次真空自耗电弧炉熔炼:将自耗电极装入真空自耗电弧炉进行熔炼，熔炼温度为1500-2500°C，在结晶器获得一次铸锭;二次真空自耗电弧炉熔炼:将一次铸锭作为自耗电极进行二次真空自耗电弧炉熔炼，熔炼温度1700-2200 °C，在结晶器获得二次铸锭;三次真空自耗电弧炉熔炼:将二次铸锭作为自耗电极进行三次真空自耗电弧炉熔炼，熔炼温度为1850-2150 °C，在结晶器获得三次铸锭;制备钛合金铸锭:将三次铸锭切去冒口和底垫，扒除表面氧化皮，并在头、尾进行倒角处理后获得钛合金铸锭。浇注:将钛合金铸锭加热熔化并通入氮气进行精炼，精炼完成后保温2h，温度将至650°C后浇注入模具内；脱模:待模具冷却至室温后脱模得到长205mm、宽105mm、高85mm、壁厚20mm的中空钛合金盒体;外表面粗加工:用铣床铣盒体外部5个面，至盒体外形尺寸为202mmX 1lmmX 80.5mm;外表面平磨:通过磨床平磨盒体外部5个面至盒体外形尺寸为201 ±0.02_X 101 ±0.02_X81 ±0.02mm，盒体表面粗糙度均为Ral.6；内壁粗加工:用铣床铣盒体内壁，至盒体内空尺寸为165mm X 68mm X 61mm ；内壁平磨:通过磨床平磨盒体内壁至内部尺寸为168.5 ± 0.02mm X 69 ± 0.02mm X 63.5 ± 0.02mm，盒体表面粗糙度均为Ral.6；热处理:将工件盒体在800 °C&600°C下分别进行Ih和2h的双重退火，然后在850 °(:及5500C下分别进行Ih和4h的时效处理，使盒体的屈服强度达800MPa，延伸率达12.7 % ;精磨:精磨热处理后的盒体外壁和内壁，使其外部尺寸至200mmX 100mmX 80mm,内腔尺寸至170mmX70mmX65mm;检测入库:采用超声波或荧光探测设备对成品盒体进行检测，去除有缺陷的盒体，符合标准的成品入库封存。
[0036]实施例5:
[0037]取钼0.5份、铁0.8份、锡2份、铝3份、铬10份、镍0.6份、氧化锰42份、锆5份、氧化铜
0.04份、钛65份进行混料，混料后，用压力机压制成自耗电极;一次真空自耗电弧炉熔炼:将自耗电极装入真空自耗电弧炉进行熔炼，熔炼温度为1500-2500°C，在结晶器获得一次铸锭;二次真空自耗电弧炉熔炼:将一次铸锭作为自耗电极进行二次真空自耗电弧炉熔炼，熔炼温度1700-2200 °C，在结晶器获得二次铸锭;三次真空自耗电弧炉熔炼:将二次铸锭作为自耗电极进行三次真空自耗电弧炉熔炼，熔炼温度为1850-2150 °C，在结晶器获得三次铸锭;制备钛合金铸锭:将三次铸锭切去冒口和底垫，扒除表面氧化皮，并在头、尾进行倒角处理后获得钛合金铸锭。浇注:将钛合金铸锭加热熔化并通入氮气进行精炼，精炼完成后保温2h，温度将至650°C后浇注入模具内；脱模:待模具冷却至室温后脱模得到长205mm、宽105mm、高85mm、壁厚20mm的中空钛合金盒体;外表面粗加工:用铣床铣盒体外部5个面，至盒体外形尺寸为202mmX 1lmmX 80.5mm;外表面平磨:通过磨床平磨盒体外部5个面至盒体外形尺寸为201 ±0.02_X 101 ±0.02_X81 ±0.02mm，盒体表面粗糙度均为Ral.6；内壁粗加工:用铣床铣盒体内壁，至盒体内空尺寸为165mm X 68mm X 61mm ；内壁平磨:通过磨床平磨盒体内壁至内部尺寸为168.5 ± 0.02mm X 69 ± 0.02mm X 63.5 ± 0.02mm，盒体表面粗糙度均为Ral.6；热处理:将工件盒体在800 °C&600°C下分别进行Ih和2h的双重退火，然后在850 °(:及5500C下分别进行Ih和4h的时效处理，使盒体的屈服强度达800MPa，延伸率达12.7 % ;精磨:精磨热处理后的盒体外壁和内壁，使其外部尺寸至200mmX 100mmX 80mm,内腔尺寸至170mmX70mmX65mm;检测入库:采用超声波或荧光探测设备对成品盒体进行检测，去除有缺陷的盒体，符合标准的成品入库封存。
【主权项】
1.一种低成本钛合金节能车用蓄电池壳体，其特征在于:它由以下重量份原料组成:钼0.1-1份、铁0.2-1.2份、锡1-3份、铝0.5-6份、铬5-20份、镍0.1-1.5份、氧化锰30-50份、锆1-10份、氧化铜0.01-0.1份、钛50-80份。2.根据权利要求1所述的低成本钛合金节能车用蓄电池壳体，其特征在于:它由以下重量份原料组成:钼0.2-0.8份、铁0.5-1份、锡1.5-2.5份、铝1_4份、铬8_12份、镍0.6-0.9份、氧化锰40-46份、锆3-7份、氧化铜0.02-0.05份、钛55-75份。3.根据权利要求1所述的低成本钛合金节能车用蓄电池壳体，其特征在于:它由以下重量份原料组成:钼0.5份、铁0.8份、锡2份、铝3份、铬1份、镍0.6份、氧化锰42份、锆5份、氧化铜0.04份、钛65份。4.一种如权利要求1-3任一项所述的低成本钛合金节能车用蓄电池壳体的制备方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: (A)制备电极:按比例取各组分原料进行混料，混料后，用压力机压制成自耗电极； (B)—次真空自耗电弧炉熔炼:将自耗电极装入真空自耗电弧炉进行熔炼，熔炼温度为1500-25000C，在结晶器获得一次铸锭； (C)二次真空自耗电弧炉熔炼:将一次铸锭作为自耗电极进行二次真空自耗电弧炉熔炼，熔炼温度1700-2200 °C，在结晶器获得二次铸锭； (D)三次真空自耗电弧炉熔炼:将二次铸锭作为自耗电极进行三次真空自耗电弧炉熔炼，熔炼温度为1850-2150°C，在结晶器获得三次铸锭； (E)制备钛合金铸锭:将三次铸锭切去冒口和底垫，扒除表面氧化皮，并在头、尾进行倒角处理后获得钛合金铸锭。5.—种如权利要求1-3任一项所述的低成本钛合金节能车用蓄电池壳体的加工方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: (1)浇注:将钛合金铸锭加热熔化并通入氮气进行精炼，精炼完成后保温2h，温度将至650 °C后饶注入模具内； (2)脱模:待模具冷却至室温后脱模得到长205mm、宽105mm、高85mm、壁厚20mm的中空钛合金盒体； (3)外表面粗加工:用铣床铣盒体外部5个面，至盒体外形尺寸为202mmX 1lmmX80.5mm； (4)外表面平磨:通过磨床平磨盒体外部5个面至盒体外形尺寸为201± 0.02mm X 101 土0.02mm X 81 ± 0.02mm; (5)内壁粗加工:用铣床铣盒体内壁，至盒体内空尺寸为165mmX68mmX61mm; (6)内壁平磨:通过磨床平磨盒体内壁至内部尺寸为168.5±0.02mmX69±0.02mmX63.5±0.02mm; (7)热处理:将工件盒体在800°C及600°C下分别进行Ih和2h的双重退火，然后在850°C及550°(:下分别进行111和411的时效处理，使盒体的屈服强度达80010^，延伸率达12.7%; (8)精磨:精磨热处理后的盒体外壁和内壁，使其外部尺寸至200mmX10mmX 80mm,内腔尺寸至17CtamX 7CtamX65臟； (9)检测入库:采用超声波或荧光探测设备对成品盒体进行检测，去除有缺陷的盒体，符合标准的成品入库封存。6.根据权利要求5所述的低成本钛合金节能车用蓄电池壳体的加工方法，其特征在于:所述步骤(4)和步骤(6)中处理后的盒体表面粗糙度均为Ral.6。
【文档编号】C22F1/18GK106058092SQ201610487606
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】陈剑, 钟安祯
【申请人】普定县银丰农业科技发展有限公司