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电池连接板用铝合金材料及其制备方法与流程

2022-11-19 17:08:54 来源:中国专利 TAG:

1.本技术涉及铝合金材料技术领域,尤其涉及一种电池连接板用铝合金材料及其制备方法。


背景技术:

2.目前,我国海上运输的船舶多采用电动船舶,电动船舶的电力系统中的电池连接板材料用于将各单体电池的阳极和阴极直接串联,由于海上运输的环境通常恶劣,电力系统经常处在高温下,并暴露在氧化、还原气氛中,因此,对电池连接材料的要求是:化学稳定,能耐氧化和还原,电子导电性大,没有离子导电性。相关技术中,使用最多的连接材料是掺杂的lacro,通过掺杂低价离子可以改善其导电性,如钙、镁等,但是存在导电率不稳定、工艺复杂、难以实现产业化生产,且不适用于海上运输的恶劣环境。因此,亟需一种适用于海上运输的、电导率高且硬度高的电池链接板用铝合金材料。


技术实现要素:

3.本技术提供一种电池连接板用铝合金材料及其制备方法,所述铝合金材料的电子电导率>30ms/m,里氏硬度>85 hb,满足海上运输的恶劣环境对于电池连接板用材料的需求。
4.本技术提供了一种电池连接板用铝合金材料的制备方法,包括以下步骤:(1)配置混合原料:获取含有硅铝合金的铝水,熔化至740~750℃,扒净熔体表面浮渣,加入镁锭;所述混合原料包括0.27wt%~0.31wt%的硅、0.46wt%~0.50wt%的镁、0.001wt%~0.1wt%的铁、0.001wt%~0.003wt%的铜、0.001wt%~0.003wt%的锰、0.001wt%~0.003wt%的铬、0.001wt%~0.003wt%的锌、0.001wt%~0.005wt%的钛、0.003wt%~0.005wt%的锆,单个杂质元素的质量百分含量在0.05%以下,合计杂质元素质量百分含量不高于0.15%,余量为铝;(2)再依次经过精炼工序、在线细化、在线除气、在线过滤、铸造工序、均质处理、挤压处理、淬火、拉伸处理和人工时效后,即得所述铝合金材料。本技术通过将配置的混合原料依次经过合适参数条件的精炼工序、在线细化、在线除气、在线过滤、铸造工序、均质处理、挤压处理、淬火、拉伸处理和人工时效后,利于提高制备得到的铝合金材料的硬度和电子导电性。
5.示例性地,所述混合原料中的硅为0.27wt%、0.28wt%、0.29wt%、0.3wt%、0.31wt%或上述任意两个值组成的范围,镁为0.46wt%、0.47wt%、0.48wt%、0.49wt%、0.50wt%或上述任意两个值组成的范围,铁为0.001wt%、0.01wt%、0.1wt%或上述任意两个值组成的范围,铜为0.001wt%、0.002wt%、0.003wt%或上述任意两个值组成的范围,锰为0.001wt%、0.002wt%、0.003wt%或上述任意两个值组成的范围,铬为0.001wt%、0.002wt%、0.003wt%或上述任意两个值组成的范围,锌为0.001wt%、0.002wt%、0.003wt%或上述任意两个值组成的范围,钛为0.001wt%、0.002wt%、0.003wt% 、0.004wt%、0.005 wt%或上述任意两个值组成的范围,锆为
0.003wt% 、0.004wt%、0.005 wt%或上述任意两个值组成的范围。此时,铝合金材料的电子导电性好且较为稳定。
6.示例性地,所述熔化温度为740℃、742℃、744℃、746℃、748℃、750℃或上述任意两个值组成的范围。
7.在其中一些实施例中,所述铝水的质量为900~1100kg,所述硅铝合金的质量为20~30kg,所述镁锭的质量为4~6kg,满足a:b:c=180~220: 3~6:0.5~2。
8.在其中一些实施例中,所述精炼工序采用双管精炼,所述双管精炼包括w型精炼和z型精炼,打开精炼器的氩气阀开关,将精炼管插入至炉膛中心部位,观察气泡高度,并调整氩气压力,使得气泡高度在60~80mm;所述w型精炼和所述z型精炼是根据操作工人的走位方向设定的,操作工人面对铸锭且沿着垂直于铸锭的方向前后移动即为w型精炼,而沿着平行于铸锭的方向左右移动即为z型精炼,精炼工序的时间总计为15分钟,其中前8分钟为w型精炼,后7分钟为z型精炼,即先进行w型精炼再进行z型精炼,利用w型精炼和z型精炼的协同配合,利于纯化混合原料中的元素组分以及元素含量,进而提高铝合金材料的综合性能。
9.示例性地,所述双管精炼时的气泡高度为60mm、65mm、70mm、75mm、80mm或上述任意两个值组成的范围。
10.所述精炼工序包括:精炼温度730℃~750℃,精炼剂用量按照每吨铝水0.8~1.2kg添加,精炼时间10min~15min。所述精炼剂为常规精炼工序中通常采用的精炼剂,例如无钠精炼剂和有钠精炼剂,可以根据需求自行选择种类以及厂家,本技术对此并无限制。
11.示例性地,所述精炼温度为730℃、732℃、734℃、735℃、738℃、740℃、743℃、745℃、748℃、750℃或上述任意两个值组成的范围;精炼剂用量按照每吨铝水0.8 kg、0.9kg、1.0kg、1.1kg、1.2kg或上述任意两个值组成的范围进行添加;所述精炼时间为10min、11min、12min、13min、14min、15min或上述任意两个值组成的范围。
12.在其中一些实施例中,所述在线细化包括在铸造工序开始时通过喂丝机向其添加300mm铝钛硼丝,所述铝钛硼丝的进给速度为1700-2000mm/min,300mm的所述铝钛硼丝中钛元素的质量百分含量为4.96wt%;其中,铸造开始就加铝钛硼丝,然后铸造,当添加的铝钛硼丝的长度是300mm的时候就停止加,此时,适量的钛元素可以细化晶粒,减少头部裂纹,利于提高电子电导率以及硬度。
13.在其中一些实施例中,所述在线过滤采用40 60ppi过滤板双级过滤,烘烤30~50min。
14.在其中一些实施例中,所述在线除气包括:除气温度725℃~735℃,氩气压力0.2~0.3mpa,铸造时氩气流量2.0~4.0m3/h,转子转速300~400r/min。
15.在其中一些实施例中,所述铸造工序的条件为:铸造温度707℃~717℃,控制每100g铝水中的氢含量在0.18ml以下。
16.示例性地,所述铸造工序的铸造温度为707℃、709℃、710℃、712℃、714℃、716℃、717℃或上述任意两个值组成的范围。通过控制铸造过程中的温度以及氢含量范围在合适的范围,利于得到性能优的铸棒。
17.在其中一些实施例中,所述均质处理的条件为:升温时间6~8h,均质温度560℃~570℃,保温时间10~12h,采用风冷与水冷相结合的方式,冷却至室温。其中,采用风冷与水冷相结合的方式具体为:先水冷后风冷再水冷,风冷强度为100%,最后用冷却水冷却至室
温,循环使用。此时,晶粒均匀,利于改善电导率。
18.示例性地,所述均质处理过程中的升温时间为6h、6.5h、7h、7.5h、8h或上述任意两个值组成的范围;所述均质温度为560℃、562℃、564℃、565℃、566℃、568℃、570℃或上述任意两个值组成的范围;所述均质处理过程中的保温时间为10h、11h、12h或上述任意两个值组成的范围。所述的室温通常指25℃~35℃。
19.在其中一些实施例中,所述挤压处理的条件为:铸锭温度475℃~485℃,制品速度7.5~8.5m/min,挤压筒温度435℃~445℃,模具温度460℃~480℃,保温时间2~4h,低温炉保温温度340℃~360℃,低温炉保温时间10h~24h。通过控制铸锭温度在合适的范围以及制品速度在合适的范围,同时,控制挤压筒的温度以及模具的温度在合适的范围,将铸锭在较高温度下进行热挤压及短时间的保温,之后再置于低温炉中在合适的温度下进行较长时间的保温处理,此时,利于提高型材的抗拉及硬度。
20.示例性地,所述的铸锭温度为475℃、478℃、480℃、482℃、484℃、485℃或上述任意两个值组成的范围;所述的制品速度为7.5 m/min、7.6m/min、7.8m/min、8m/min、8.2m/min、8.4m/min、8.5m/min或上述任意两个值组成的范围;所述挤压桶温度为435℃、438℃、440℃、443℃、445℃或上述任意两个值组成的范围;所述模具温度为460℃、462℃、464℃、468℃、470℃、472℃、474℃、476℃、478℃、480℃或上述任意两个值组成的范围;所述保温时间为2h、2.5h、3h、3.5h、4h或上述任意两个值组成的范围;所述低温炉保温温度为340℃、345℃、350℃、355℃、360℃或上述任意两个值组成的范围;所述低温炉保温时间为10h、12h、14h、16h、18h、20h、22h、24h或上述任意两个值组成的范围。
21.在其中一些实施例中,所述拉伸处理的拉伸率为0.5%~3%。
22.示例性地,所述拉伸处理的拉伸率为0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%或上述任意两个值组成的范围。
23.在其中一些实施例中,所述人工时效包括:在375℃~385℃条件下,保温4~6h,再降温至140℃~160℃,出炉。即所述拉伸处理后还需要再经过较高温度的保温处理和相对低的降温处理,利于优化型材的抗拉及硬度。
24.示例性地,所述保温处理是的保温温度为375℃、378℃、380℃、382℃、384℃、385℃或上述任意两个值组成的范围,保温时间为4h、4.5h、5h、5.5h、6h或上述任意两个值组成的范围;所述降温处理时降温至140℃、145℃、150℃、155℃、160℃或上述任意两个值组成的范围。此时,能够进一步提高铝合金材料的硬度,且利于稳定铝合金材料的导电性能。
25.一种电池连接板用铝合金材料的制备方法,包括以下步骤:步骤1、配置混合原料:获取含有硅铝合金的铝水,熔化至740~750℃,扒净熔体表面浮渣,加入镁锭,即投料结构为全部加铝水生产;所述混合原料包括0.27wt%~0.31wt%的硅、0.46wt%~0.50wt%的镁、0.001wt%~0.1wt%的铁、0.001wt%~0.003wt%的铜、0.001wt%~0.003wt%的锰、0.001wt%~0.003wt%的铬、0.001wt%~0.003wt%的锌、0.001wt%~0.005wt%的钛、0.003wt%~0.005wt%的锆,单个杂质元素的质量百分含量在0.05%以下,合计杂质元素质量百分含量不高于0.15%,余量为铝;硅对电导率和强度的影响最为显著,锆对伸张率和硬度有一定影响,铬对硬度的影响次之。锆和铬相的弥散析出使合金电导率和力学性能得到提高。适量的锆能有效的使晶粒细化,晶粒细密有利于电子跃迁;且锆和铝所形成的化合物二元相对合金起到弥散强
化和形变强化的作用,并且经过时效处理后,基体中几乎不溶解锆,使电导率上升,利于提高铝合金材料的电子电导率。
26.步骤2、将步骤1得到的混合原料置于精炼工序:所述精炼工序采用双管精炼,所述双管精炼包括w型精炼和z型精炼,精炼工序的时间总计为15分钟,其中前8分钟为w型精炼,后7分钟为z型精炼,且控制气泡高度80mm以下;所述精炼工序的条件为:精炼温度730℃~750℃,精炼剂用量按照每吨铝水0.8~1.2kg添加,精炼时间10min~15min;得到中间相a;步骤3、将所述中间相a经过在线除气后进行在线过滤处理;所述在线除气的条件为:温度725℃~735℃,氩气压力0.2~0.3mpa,铸造时氩气流量2.0~4.0m3/h,转子转速300~400r/min;所述在线过滤采用40 60ppi过滤板双级过滤,烘烤30-50min;得到中间相b;步骤4、将所述中间相b置于铸造工序,铸造工序开始时伴随有在线细化:在铸造工序开始时通过喂丝机添加300mm的铝钛硼丝;所述铸造工序的条件为:铸造温度707℃~717℃,控制每100g铝水中的氢含量在0.18ml以下;得到铸锭;铸造开头添加300mm铝钛硼丝,然后停止添加,目的是钛元素对电导率影响很大,继续添加会导致电导率减小,可见,适量的钛元素利于铝合金材料电子电导率的提高。
27.步骤5、将所述铸锭均质处理:所述均质处理的条件为:升温时间>6h,均质温度560℃~570℃,保温时间10~12h,采用风冷与水冷相结合的方式,冷却至室温;得到晶粒均匀的铸锭;步骤6、将所述晶粒均匀的铸锭经过挤压处理:所述挤压处理的条件为:铸锭温度475℃~485℃,制品速度7.5~8.5m/min,挤压筒温度435℃~445℃,模具温度460℃~480℃,保温时间2~4h,低温炉保温温度340℃~360℃,低温炉保温时间≤24h;得到挤压型材;铸态组织(例如本技术步骤5得到的铸锭)经过热挤压后整体密度提升0.02左右并且形成变形组织,组织致密且均匀,材料组织为晶体结构,晶粒细密有利于电子跃迁。
28.步骤7、将所述挤压型材经过淬火后进行拉伸处理:所述拉伸处理的拉伸率为0.5%~3%。
29.步骤8、将拉伸处理后的所述型材再经过人工时效处理:所述人工时效处理的条件为:在375℃~385℃条件下,保温4~6h,再降温至140℃~160℃,出炉,即得所述铝合金材料。
30.一般情况下,合金的合金化程度愈高,合金的强度也愈高,塑性则相反。电导率与合金的塑性变化趋势相似,即合金化程度愈高,电导率愈低。这是因为元素之间形成合金后,作为溶质元素的异类原子会引起作为溶剂元素的晶格点阵畸变,增加了电子的散射,使电阻率增大。此外,合金组元间的相互作用引起有效电子数量减少,也会使电阻率增大。高强度铝合金的组织一般为固溶体的基体上分布着第二相粒子。研究表明:无论是高强度铝合金的力学性能还是电导率都主要取决于它们的基体组织。对于固溶体基体组织来讲,固溶程度越高,其强度越高。但是电导率却相反,因为固溶程度越高,表示溶质原子溶入溶剂晶格的数量越大。引起溶剂晶格畸变越大,电子的散射越大,电阻率也越大。固溶体的电阻率ρs可用马基申定律表示:ρs=ρ
s1
ρ
s2
式中:ρ
s1
——溶剂的电阻率,ρ
s2
——溶质引起的电阻率;其中,ρ
s2
=γc*ζ
γc为溶质的量比;ζ为百分之一溶质量比的附加电阻率。
31.由上面公式可知:固溶体的电阻由溶剂的电阻和溶质的电阻两部分组成,关与溶质原子的浓度有关;即使溶质元素的电阻率比溶质元素的电阻率大,形成固溶体且电阻也要增大。
32.合金的均质程度和组织形态对合金的力学性能在影响,同样对电学性能也在影响。如果法均匀固溶体(溶质原子产生偏聚)的电阻率大于均匀固溶体的电阻率;多相合金的电阻率不仅与组成相的电阻率及相对量有关,而且与合金的组织形态有关。
33.作为金属材料电学性能指标之一的电导率,不仅反映了材料的导电性能,而且也与材料的成分和内部组织有关,而材料的内部组织驻与其热处理状态有关。所以,材料的电导率与热处理状态和力学性能必然有一定的关联。影响铝合金的力学性能和电导率的主要因素合金成分与组织。
34.在其中一些实施例中,制备得到的所述铝合金材料中,单个杂质的质量分数在0.05%以下,杂质总量不高于0.15%。
35.示例性地,制备得到的所述铝合金材料中,单个杂质的质量分数为0%、0.0001%、0.001%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%或上述任意两个值组成的范围。
36.示例性地,制备得到的所述铝合金材料中,杂质总量为0%、0.0001%、0.001%、0.01%、0.05%、0.1%、0.13%、0.15%或上述任意两个值组成的范围。
37.本技术提供了一种电池连接板用铝合金材料,所述电池连接板用铝合金材料是由上述任一项所述的制备方法制备得到的。
38.本技术提供了上述铝合金材料和/或上述制备方法制得的电池连接板用铝合金材料在电池连接板领域中的应用。
39.本技术提供了一种电池连接板材料,所述电池连接板材料包括上述电池连接板用铝合金材料和/或上述制备方法制得的电池连接板用铝合金材料。
40.本技术一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括:(1)本技术通过调节铝合金材料中硅元素、锆元素以及铬元素的含量在合适的范围,其中,适量的锆和铬相的弥散析出使合金电导率和力学性能得到提高,适量的锆能有效的使晶粒细化,晶粒细密有利于电子跃迁;且锆和铝所形成的化合物二元相对合金起到弥散强化和形变强化的作用,并且经过时效处理后,基体中几乎不溶解锆,使电导率上升,利于提高铝合金材料的电子电导率;(2)采用本技术的制备方法,方法简单易于大规模生产,所生产的铝合金材料电导率高,硬度高,可满足现有电池连接板用材料的需求;其中,本技术的制备方法中,精炼工序、在线细化和在线过滤是为了得到纯净的混合材料,利于提高铝合金材料的硬度及电导率;铸造工序是为了得到相应的棒材方便下道工序;均质处理是为了使晶粒均匀,利于电导率的提高;合适的挤压处理条件以及淬火既可以提高硬度又可以提高电导率,最后的人工时效处理用以进一步提高了硬度以及电导率。
具体实施方式
41.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本技术
进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术,并不用于限定本技术。
42.实施例1本实施例提供一种电池连接板用铝合金材料,包括:0.27 wt%的硅、0.50wt%的镁、0.001wt%的铁、0.001wt%的铜、0.002wt%的锰、0.001wt%的铬、0.003wt%的锌、0.001wt%的钛、0.003wt%的锆、余量为铝和杂质元素;其中,单个杂质元素的质量分数为0.01wt%,杂质元素的总量为0.1wt%。
43.本实施例进一步提供了制备上述电池连接板用铝合金材料的方法,包括:步骤一、配置混合原料:获取含有硅铝合金的铝水,熔化至740℃,扒净熔体表面浮渣,加入镁锭;所述混合原料包括0.27 wt%的硅、0.50wt%的镁、0.001wt%的铁、0.001wt%的铜、0.002wt%的锰、0.001wt%的铬、0.003wt%的锌、0.001wt%的钛、0.003wt%的锆、余量为铝和杂质元素;其中,单个杂质元素的质量分数为0.01wt%,杂质元素的总量为0.1wt%;步骤二、将步骤1得到混合原料置于精炼工序:所述精炼工序采用双管精炼,气泡高度为80mm;所述双管精炼包括w型精炼和z型精炼,精炼工序的时间总计为15分钟,其中前8分钟为w型精炼,后7分钟为z型精炼;所述精炼工序的条件为:精炼温度730℃,精炼剂用量按照每吨铝水0.8kg添加,精炼时间为15min;得到中间相a;步骤三、将所述中间相a经过在线除气后进行在线过滤处理;所述在线除气的条件为:温度725℃,氩气压力0.2mpa,铸造时氩气流量2.0m3/h,转子转速300r/min;所述过滤处理采用40 60ppi过滤板双级过滤,烘烤30min;得到中间相b;步骤四、将所述中间相b置于铸造工序,铸造工序开始时伴随有在线细化:在铸造工序开始时通过喂丝机添加300mm的铝钛硼丝;所述铸造工序的条件为:铸造温度707℃,控制每100g铝水中的氢含量为0.05ml;得到铸锭;步骤五、将所述铸锭经过均质处理:所述均质处理的条件为:升温时间为6h,均质温度为560℃,保温时间为10h,冷却水冷却至200℃以下,再用风冷冷却至100℃以下,再用冷却水冷却至室温;得到晶粒均匀的铸锭;步骤六、将所述晶粒均匀的铸锭经过挤压处理:所述挤压处理的条件为:铸锭温度为475℃,制品速度为7.5m/min,挤压桶温度为435℃,模具温度为460℃,保温时间为2h,低温炉保温温度为340℃,低温炉保温时间为10h;得到挤压型材;步骤七、将所述挤压型材经过淬火后进行拉伸处理:所述拉伸处理的拉伸率为0.5%;步骤八、将拉伸处理后的所述型材再经过人工时效处理:所述人工时效处理的条件为:在375℃条件下保温4h,再降温至140℃,出炉,即得所述电池连接板用铝合金材料;制备得到的所述电池连接板用铝合金材料的电子电导率为30.76ms/m;里氏硬度为87 hb。
44.本实施例还提供一种电池连接板材料,所述电池连接板材料包括本实施例所述的电池连接板用铝合金材料和/或本实施例的制备方法制得的电池连接板用铝合金材料。
45.实施例2
本实施例提供一种电池连接板用铝合金材料,包括:0.29wt%的硅、0.50wt%的镁、0. 05wt%的铁、0.003wt%的铜、0.001wt%的锰、0.001wt%的铬、0.002wt%的锌、0.005wt%的钛、0.003wt%的锆、余量为铝和杂质元素;其中,单个杂质元素的质量分数为0.05wt%,杂质元素的总量为0.15wt%。
46.本实施例进一步提供了制备上述电池连接板用铝合金材料的方法,包括:步骤一、配置混合原料:获取含有硅铝合金的铝水,熔化至750℃,扒净熔体表面浮渣,加入镁锭;所述混合原料包括0.29wt%的硅、0.50wt%的镁、0. 05wt%的铁、0.003wt%的铜、0.001wt%的锰、0.001wt%的铬、0.002wt%的锌、0.005wt%的钛、0.003wt%的锆、余量为铝和杂质元素;其中,单个杂质元素的质量分数为0.05wt%,杂质元素的总量为0.15wt%;步骤二、将步骤1得到混合原料置于精炼工序:所述精炼工序采用双管精炼,气泡高度为60mm;所述双管精炼包括w型精炼和z型精炼,精炼工序的时间总计为15分钟,其中前8分钟为w型精炼,后7分钟为z型精炼;所述精炼工序的条件为:精炼温度750℃,精炼剂用量按照每吨铝水1.2kg/t添加,精炼时间为15min;得到中间相a;步骤三、将所述中间相a经过在线除气后进行在线过滤处理;所述在线除气的条件为:温度735℃,氩气压力0.3mpa,铸造时氩气流量4.0m3/h,转子转速400r/min;所述过滤处理采用40 60ppi过滤板双级过滤,烘烤50min;得到中间相b;步骤四、将所述中间相b置于铸造工序,铸造工序开始时伴随有在线细化:在铸造工序开始时通过喂丝机添加300mm的铝钛硼丝;所述铸造工序的条件为:铸造温度717℃,控制每100g铝水中的氢含量为0.18ml;得到铸锭;步骤五、将所述铸棒经过均质处理:所述均质处理的条件为:升温时间为8h,均质温度为570℃,保温时间为12h,冷却水冷却至200℃以下,再用风冷冷却至100℃以下,再用冷却水冷却至室温;得到晶粒均匀的铸锭;步骤六、将所述晶粒均匀的铸锭经过挤压处理:所述挤压处理的条件为:铸锭温度为485℃,制品速度为8.5m/min,挤压桶温度为445℃,模具温度为480℃,保温时间为4h,低温炉保温温度为360℃,低温炉保温时间为24h;得到挤压型材;步骤七、将所述挤压型材经过淬火后进行拉伸处理:所述拉伸处理的拉伸率为3%;步骤八、将拉伸处理后的所述型材再经过人工时效处理:所述人工时效处理的条件为:在385℃条件下保温6h,再降温至160℃,出炉,即得所述电池连接板用铝合金材料;制备得到的所述电池连接板用铝合金材料的电子电导率为30.87ms/m;里氏硬度为88hb。
47.本实施例还提供一种电池连接板材料,所述电池连接板材料包括本实施例所述的电池连接板用铝合金材料和/或本实施例的制备方法制得的电池连接板用铝合金材料。
48.实施例3本实施例提供一种电池连接板用铝合金材料,包括:0.31wt%的硅、0.46wt%的镁、0. 1wt%的铁、0.002wt%的铜、0.003wt%的锰、0.003wt%的铬、0.001wt%的锌、0.003wt%的钛、0.005wt%的锆、余量为铝和杂质元素;其中,单个杂质元素的质量分数为0.03wt%,杂质元素的总量为0.12wt%。
49.本实施例进一步提供了制备上述电池连接板用铝合金材料的方法,包括:步骤一、配置混合原料:获取含有硅铝合金的铝水,熔化至745℃,扒净熔体表面浮渣,加入镁锭;所述混合原料包括0.31wt%的硅、0.46wt%的镁、0.1wt%的铁、0.002wt%的铜、0.003wt%的锰、0.003wt%的铬、0.001wt%的锌、0.003wt%的钛、0.005wt%的锆、余量为铝和杂质元素;其中,单个杂质元素的质量分数为0.03wt%,杂质元素的总量为0.12wt%;步骤二、将步骤1得到混合原料置于精炼工序:所述精炼工序采用双管精炼,气泡高度为70mm;所述双管精炼包括w型精炼和z型精炼,精炼工序的时间总计为15分钟,其中前8分钟为w型精炼,后7分钟为z型精炼;所述精炼工序的条件为:精炼温度740℃,精炼剂用量按照每吨铝水1.0kg添加,精炼时间为15min;得到中间相a;步骤三、将所述中间相a经过在线除气后进行在线过滤处理;所述在线除气的条件为:温度730℃,氩气压力0.25mpa,铸造时氩气流量3.0m3/h,转子转速350r/min;所述过滤处理采用40 60ppi过滤板双级过滤,烘烤40min;得到中间相b;步骤四、将所述中间相b置于铸造工序:在铸造工序开始时通过喂丝机添加300mm的铝钛硼丝;所述铸造工序的条件为:铸造温度710℃,控制每100g铝水中的氢含量为0.15ml;得到铸锭;步骤五、将所述铸锭经过均质处理:所述均质处理的条件为:升温时间为7h,均质温度为565℃,保温时间为11h,采用风冷与水冷相结合的方式,冷却至室温;得到晶粒均匀的铸锭;步骤六、将所述晶粒均匀的铸锭经过挤压处理:所述挤压处理的条件为:铸锭温度为480℃,制品速度为8.0m/min,挤压桶温度为440℃,模具温度为470℃,保温时间为3h,低温炉保温温度为350℃,低温炉保温时间为15h;得到挤压型材;步骤七、将所述挤压型材经过淬火后进行拉伸处理:所述拉伸处理的拉伸率为1.5%;步骤八、将拉伸处理后的所述型材再经过人工时效处理:所述人工时效处理的条件为:在380℃条件下保温5h,再降温至150℃,出炉,即得所述电池连接板用铝合金材料;制备得到的所述铝合金材料的电子电导率为32.09ms/m;里氏硬度为94hb。
50.本实施例还提供一种电池连接板材料,所述电池连接板材料包括本实施例所述的电池连接板用铝合金材料和/或本实施例的制备方法制得的电池连接板用铝合金材料。
51.对比例1一种电池连接板用铝合金材料,包括:0.27 wt%的硅、0.50wt%的镁、0.001wt%的铁、0.001wt%的铜、0.002wt%的锰、0.001wt%的铬、0.003wt%的锌、0.001wt%的钛、0.003wt%的锆、余量为铝和杂质元素;其中,单个杂质元素的质量分数为0.01wt%,杂质元素的总量为0.1wt%。
52.本实施例进一步提供了制备上述电池连接板用铝合金材料的方法,包括:步骤一、配置混合原料:获取含有硅铝合金的铝水,熔化至740℃,扒净熔体表面浮渣,加入镁锭;所述混合原料包括0.27 wt%的硅、0.50wt%的镁、0.001wt%的铁、0.001wt%的铜、
0.002wt%的锰、0.001wt%的铬、0.003wt%的锌、0.001wt%的钛、0.003wt%的锆、余量为铝和杂质元素;其中,单个杂质元素的质量分数为0.01wt%,杂质元素的总量为0.1wt%;步骤二、将步骤1得到混合原料置于精炼工序:所述精炼工序采用双管精炼,气泡高度为80mm;所述双管精炼包括w型精炼和z型精炼,精炼工序的时间总计为15分钟,其中前8分钟为w型精炼,后7分钟为z型精炼;所述精炼工序的条件为:精炼温度730℃,精炼剂用量按照每吨铝水0.8kg添加,精炼时间为15min;得到中间相a;步骤三、将所述中间相a经过在线除气后进行在线过滤处理;所述在线除气的条件为:温度725℃,氩气压力0.2mpa,铸造时氩气流量2.0m3/h,转子转速300r/min;所述过滤处理采用40 60ppi过滤板双级过滤,烘烤30min;得到中间相b;步骤四、将所述中间相b置于铸造工序,铸造工序开始时伴随有在线细化:在铸造工序开始时通过喂丝机添加200mm的铝钛硼丝;所述铸造工序的条件为:铸造温度707℃,控制每100g铝水中的氢含量为0.05ml;得到铸锭;步骤五、将所述铸锭经过均质处理:所述均质处理的条件为:升温时间为6h,均质温度为560℃,保温时间为10h,冷却水冷却至200℃以下,再用风冷冷却至100℃以下,再用冷却水冷却至室温;得到晶粒均匀的铸锭;步骤六、将所述晶粒均匀的铸锭经过挤压处理:所述挤压处理的条件为:铸锭温度为475℃,制品速度为7.5m/min,挤压桶温度为435℃,模具温度为460℃,保温时间为2h,低温炉保温温度为340℃,低温炉保温时间为10h;得到挤压型材;步骤七、将所述挤压型材经过淬火后进行拉伸处理:所述拉伸处理的拉伸率为0.5%;步骤八、将拉伸处理后的所述型材再经过人工时效处理:所述人工时效处理的条件为:在375℃条件下保温4h,再降温至140℃,出炉,即得所述电池连接板用铝合金材料;制备得到的所述电池连接板用铝合金材料的电子电导率为29.76ms/m;里氏硬度为84 hb。
53.对比例2一种电池连接板用铝合金材料,包括:0.27 wt%的硅、0.50wt%的镁、0.001wt%的铁、0.001wt%的铜、0.002wt%的锰、0.001wt%的铬、0.003wt%的锌、0.001wt%的钛、0.003wt%的锆、余量为铝和杂质元素;其中,单个杂质元素的质量分数为0.01wt%,杂质元素的总量为0.1wt%。
54.本实施例进一步提供了制备上述电池连接板用铝合金材料的方法,包括:步骤一、配置混合原料:获取含有硅铝合金的铝水,熔化至740℃,扒净熔体表面浮渣,加入镁锭;所述混合原料包括0.27 wt%的硅、0.50wt%的镁、0.001wt%的铁、0.001wt%的铜、0.002wt%的锰、0.001wt%的铬、0.003wt%的锌、0.001wt%的钛、0.003wt%的锆、余量为铝和杂质元素;其中,单个杂质元素的质量分数为0.01wt%,杂质元素的总量为0.1wt%;步骤二、将步骤1得到混合原料置于精炼工序:所述精炼工序采用双管精炼,气泡高度为80mm;所述双管精炼包括w型精炼和z型精炼,精炼工序的时间总计为15分钟,其中前8分钟为w型精炼,后7分钟为z型精炼;
所述精炼工序的条件为:精炼温度730℃,精炼剂用量按照每吨铝水0.8kg添加,精炼时间为15min;得到中间相a;步骤三、将所述中间相a经过在线除气后进行在线过滤处理;所述在线除气的条件为:温度725℃,氩气压力0.2mpa,铸造时氩气流量2.0m3/h,转子转速300r/min;所述过滤处理采用40 60ppi过滤板双级过滤,烘烤30min;得到中间相b;步骤四、将所述中间相b置于铸造工序,铸造工序开始时伴随有在线细化:在铸造工序开始时通过喂丝机添加300mm的铝钛硼丝;所述铸造工序的条件为:铸造温度707℃,控制每100g铝水中的氢含量为0.05ml;得到铸锭;步骤五、将所述铸锭经过均质处理:所述均质处理的条件为:升温时间为6h,均质温度为560℃,保温时间为10h,冷却水冷却至200℃以下,再用风冷冷却至100℃以下,再用冷却水冷却至室温;得到晶粒均匀的铸锭;步骤六、将所述晶粒均匀的铸锭经过挤压处理:所述挤压处理的条件为:铸锭温度为475℃,制品速度为7.5m/min,挤压桶温度为415℃,模具温度为460℃,保温时间为2h,低温炉保温温度为380℃,低温炉保温时间为10h;得到挤压型材;步骤七、将所述挤压型材经过淬火后进行拉伸处理:所述拉伸处理的拉伸率为0.5%;步骤八、将拉伸处理后的所述型材再经过人工时效处理:所述人工时效处理的条件为:在375℃条件下保温4h,再降温至140℃,出炉,即得所述电池连接板用铝合金材料;制备得到的所述电池连接板用铝合金材料的电子电导率为29.12ms/m;里氏硬度为83hb。
55.本技术所述的铝合金材料的性能相比现有的铝合金材料的性能更加突出,主要体现在本技术所述的制备方法得到的所述铝合金材料的导电率高且硬度高,可以满足现有电池连接板用材料的需求。本技术所述的铝合金材料的高导电性以及高硬度是因为配置的混合原料需要依次经过精炼工序、在线细化、在线除气、在线过滤、铸造工序、均质处理、挤压处理、淬灭和拉伸处理后,还需要置于375℃~385℃条件下,保温4~6h,再降温至140℃~160℃,出炉获得的,整个生产工艺的操作顺序、参数控制以及设备的选择共同决定了制备得到的所述铝合金材料的优异性能,所述铝合金材料的电子电导率>30ms/m,里氏硬度>85 hb,满足电池连接板用材料的需求。
56.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已,并不用以限制本技术,凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本技术的保护范围之内。
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