CN111304498A - 铸造法生产锂电池用8021铝合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铸造法生产锂电池用8021铝合金的方法，属于铝加工领域。该方法的步骤为：配料‑熔炼‑除气除渣‑静置‑在线除气过滤‑铸造；铸造合金成分是根据8021铝合金的化学成分冶炼铝合金熔体，然后除气除渣后，在线监测氢含量合格后，铸造成金属板锭。本发明采用铸造法生产的锂电池用8021铝合金，该铸造方法简单方便，通过该方法制得8021铝合金具有良好冶金性能、热加工组织性能及高强度高韧性。
Description
技术领域
本发明属于铝材加工领域，具体涉及一种铸造法生产锂电池用8021铝合金的方法。
背景技术
铝合金是锂电池的关键材料之一，8021锂电池用铝合金具有塑性高、耐蚀性好、导电性和导热性好，良好的成形性以及一定的强度等特点，被广泛应用在电子行业中。但现有的锂电池用8021铝合金及其制作方法具有以下问题：现有铝塑膜用软包箔坯料制作工艺复杂、冷冲压成型性差、耐穿刺性和稳定性差，导致其成品性能不佳，易开裂、刺穿；因此亟需提供一种耐折、耐冲压、密封性好的锂电池用8021铝合金及其制备方法。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供了一种铸造法生产锂电池用8021铝合金及其制备方法，通过该方法可制得铝合金具有高的屈服强度、高断裂韧度以及高的抗应力腐蚀能力。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种锂电池用8021铝合金，所述铝合金中各元素的质量百分比如下：Fe＝1.5～2.0％，Si＜0.25％，Cu＜0.1％，Mn＜0.1％，Mg＜0.05％，Cr＜0.05％，Zn＜0.05％，Ti＜0.05％，其余为Al。
本发明还提供铸造法生产锂电池用8021铝合金的方法，包括以下步骤：
在熔炼炉中加入铝锭进行熔炼，铝水化平后按成分比例加入权利要求1所述的其他元素，搅拌熔炼后进行精炼；精炼后扒除表面浮渣；继续熔炼并进行颗粒精炼，再进行熔炼，倒炉前再次颗粒精炼；将铝液导入静置炉中再进行精炼；精炼完成后静置，除去浮渣，将经过静置炉精炼后的铝液进行在线除气过滤后进行铸造。
进一步的，所述方法包括：
在熔炼炉按权利要求1所述成分加入原料，原料在900～920℃炉温条件下进行熔炼，熔炼3～5小时后铝水化平且铝液温度达到680～710℃时，进行打渣精炼，精炼后扒除表面浮渣；再熔炼1～2小时，铝液温度达到720～730℃后进行颗粒精炼，颗粒精炼完成后继续熔炼0.5～1小时，倒炉前再次颗粒精炼，即完成熔炼炉内的熔炼操作；
将铝液导入静置炉中再进行精炼，精炼完成后静置12～16min，扒去浮渣，即完成静置炉内的熔炼，静置炉精炼频次为3～3.5小时/次；静置炉内熔炼过程中炉内的温度为730～745℃。
进一步的，所述铸造包括以下步骤：铝液经静置炉进入在线除气装置，石墨转子通氩气，除气流量为25～40L/min，转子转速为380～450rpm，除气箱内通氮气保护；在线除气除渣后导入二级过滤箱，过滤箱使用40ppi+60ppi过滤板过滤，除去铝熔体内的夹杂物；过滤后的铝水通过流槽导入前箱，流槽全程覆盖，铝水到达前箱时温度为690～710℃；最终铸造成规格为360*400*5600mm的铝合金板锭。
进一步的，倒炉前升温至730～750℃。
进一步的，在前溜槽位置检测铝熔体氢含量及渣含量，氢含量控制在0.12mL/(100g*Al)以下。
进一步的，氮气压力为0.3～0.4Mpa。
进一步的，除气箱入口加入AL-Ti-B晶粒细化剂。
进一步的，铸造过程的冷却水流量为55～60m3/h。
进一步的，铸造速度为45～55mm/min。
有益效果：
本发明的铸造法生产锂电池用8021铝合金的方法简单方便，通过该方法制得的铝合金具有高的屈服强度、高断裂韧度以及高的抗应力腐蚀能力，具有良好的热加工性，可应用于锂电池及医疗用品包装等高端领域，市场前景广阔。
本发明在8021锂电池铝合金制备过程中，通过使用AL-Ti-C晶粒细化剂、高速铸造及大冷却水流量等铸造工艺的控制，有效消除了铸板坯成分偏析，化学成分均匀，板坯晶粒度1级，最终使铝合金产品的塑性得到很好的提升。
本发明方法的步骤为：配料-熔炼-除气除渣-静置-在线除气过滤-铸造；铸造合金成分是根据8021铝合金的化学成分冶炼铝合金熔体，然后除气除渣后，在线监测氢含量合格后，铸造成金属板锭。本发明采用铸造法生产的锂电池用8021铝合金，该铸造方法简单方便，通过该方法制得8021铝合金具有良好冶金性能、热加工组织性能及高强度高韧性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
实施例1
一种锂电池用8021铝合金，所述铝合金中各元素的质量百分比如下：Fe＝1.68％，Si0.21％，Cu0.05％，Mn0.05％，Mg0.01％，Cr＜0.05％，Zn＜0.05％，Ti0.042％，其余为Al。
上述锂电池用8021铝合金的制备方法，包括以下步骤：
在熔炼炉中按上述成分进行配料计算，共价入的铝锭及中间合金总量为25t，所有原料在900℃炉温条件下进行熔炼，熔炼4.5小时后铝水化平且铝液温度达到692℃时，进行打渣精炼，精炼后扒除表面浮渣；再熔炼1.8小时即铝液温度达到724℃后进行第1次颗粒精炼，精炼完成后继续熔炼0.8小时，升温至743℃，倒炉前再进行最后一次颗粒精炼，即完成熔炼炉内的熔炼操作；
将铝液导入静置炉中再进行20min颗粒精炼，精炼完成后静置14min，除去浮渣，即完成静置炉内的熔炼，且静置炉精炼频次为3小时/次；静置炉内熔炼过程中炉内的温度为733～737℃。
进一步的，所述铸造工序包括以下步骤：铝液经静置炉进入在线除气装置，石墨转子通氩气，除气流量为28L/min，转子转速为410rpm，除气箱内通氮气保护氮气压力为0.3Mpa，在除气箱入口加入AL-Ti-C晶粒细化剂，且除气箱入口温度为723℃；在线除气除渣后导入二级过滤箱，过滤箱使用40ppi+60ppi过滤板过滤，除去铝熔体内的夹杂物；过滤后的铝水通过流槽导入结晶器，铝水到达结晶器时温度为698℃。
将上述处理过的铝水进行铸造，即完成本发明铝合金的铸造；其中，上述铸造过程的冷却水流量为58.2m3/h。铸造速度为48mm/min。最终所得8021软包箔材料成品的抗拉强度为123Mpa，延伸率达到22％，杯凸值为7.5mm，针孔率0个/m2。
实施例2
一种锂电池用8021铝合金，所述铝合金中各元素的质量百分比如下：Fe＝1.75％，Si0.23％，Cu0.04％，Mn0.03％，Mg0.01％，Cr＜0.05％，Zn＜0.05％，Ti0.042％，其余为Al。
上述锂电池用8021铝合金的制备方法，包括以下步骤：
在熔炼炉中按上述成分进行配料计算，共价入的铝锭及中间合金总量为24.3t，所有原料在900℃炉温条件下进行熔炼，熔炼4.2小时后铝水化平且铝液温度达到695℃时，进行打渣精炼，精炼后扒除表面浮渣；再熔炼1.5小时即铝液温度达到728℃后进行第1次颗粒精炼，精炼完成后继续熔炼0.5小时，升温至744℃，倒炉前再进行最后一次颗粒精炼，即完成熔炼炉内的熔炼操作；
将铝液导入静置炉中再进行20min颗粒精炼，精炼完成后静置12min，除去浮渣，即完成静置炉内的熔炼，且静置炉精炼频次为3.2小时/次；静置炉内熔炼过程中炉内的温度为735～739℃。
进一步的，所述铸造工序包括以下步骤：铝液经静置炉进入在线除气装置，石墨转子通氩气，除气流量为35L/min，转子转速为418rpm，除气箱内通氮气保护氮气压力为0.3Mpa，在除气箱入口加入AL-Ti-C晶粒细化剂，且除气箱入口温度为723℃；在线除气除渣后导入二级过滤箱，过滤箱使用40ppi+60ppi过滤板过滤，除去铝熔体内的夹杂物；过滤后的铝水通过流槽导入结晶器，铝水到达结晶器时温度为702℃。
将上述处理过的铝水进行铸造，即完成本发明铝合金的铸造；其中，上述铸造过程的冷却水流量为55.3m3/h。铸造速度为45mm/min。最终所得8021软包箔材料成品的抗拉强度为115Mpa，延伸率达到24％，杯凸值为8.5mm，针孔率0个/m2。
对比例1
使用铸轧工艺生产8021合金，其中熔炼后的熔液中各化学成分的质量百分数为:所述铝箔中各元素的质量百分比如下：Fe1.65％，Si0.15％，Cu0.05％，Mn0.03％，Mg0.01％，Cr＜0.05％，Zn＜0.05％，Ti0.035％，其余为Al；轧辊上下辊进水水流量为110m3/h，前箱铝液的氢含量为0.11mL/(100g*Al)，前箱铝液时温度为693℃，生产速度为750mm/min，板坯厚度为7.0mm；铸轧坯料均匀化退火工序：料温为500℃，保温时间8h。最终所得8021软包箔材料成品厚度为0.05mm,其抗拉强度为110Mpa，延伸率达到19％，杯凸值为7.1mm，针孔率0个/m2。
由实例1、2性能数据可以看出，铸造法生产的8021合金软包箔其力学性能抗拉强度、延伸率及杯凸值均高于对比例，这是由于铸造法制造的8021合金其晶粒均匀性好，晶粒均一且细小，导致其性能好，且由于晶粒度均匀细小其铝箔成品暗面质量比铸轧法高。
Claims (10)
1.一种锂电池用8021铝合金，其特征在于，所述铝合金中各元素的质量百分比如下：Fe＝1.5～2.0％，Si＜0.25％，Cu＜0.15％，Mn＜0.1％，Mg＜0.05％，Cr＜0.05％，Zn＜0.05％，Ti＜0.05％，其余为Al。
2.根据权利要求1所述的铸造法生产锂电池用8021铝合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在熔炼炉中加入铝锭进行熔炼，铝水化平后按成分比例加入权利要求1所述的其他元素，搅拌熔炼后进行精炼；精炼后扒除表面浮渣；继续熔炼并进行颗粒精炼，再进行熔炼，倒炉前再次颗粒精炼；将铝液导入静置炉中再进行精炼；精炼完成后静置，除去浮渣，将经过静置炉精炼后的铝液进行在线除气过滤后进行铸造。
3.根据权利要求2所述的铸造法生产锂电池用8021铝合金的方法，其特征在于，所述方法包括：
在熔炼炉按权利要求1所述成分加入原料，原料在900～920℃炉温条件下进行熔炼，熔炼3～5小时后铝水化平且铝液温度达到680～710℃时，进行打渣精炼，精炼后扒除表面浮渣；再熔炼1～2小时，铝液温度达到720～730℃后进行颗粒精炼，颗粒精炼完成后继续熔炼0.5～1小时，倒炉前再次颗粒精炼，即完成熔炼炉内的熔炼操作；
将铝液导入静置炉中再进行精炼，精炼完成后静置12～16min，扒去浮渣，即完成静置炉内的熔炼，静置炉精炼频次为3～3.5小时/次；静置炉内熔炼过程中炉内的温度为730～745℃。
4.根据权利要求2所述的铸造法生产锂电池用8021铝合金的方法，其特征在于，所述铸造包括以下步骤：铝液经静置炉进入在线除气装置，石墨转子通氩气，除气流量为25～40L/min，转子转速为380～450rpm，除气箱内通氮气保护；在线除气除渣后导入二级过滤箱，过滤箱使用40ppi+60ppi过滤板过滤，除去铝熔体内的夹杂物；过滤后的铝水通过流槽导入前箱，流槽全程覆盖，铝水到达前箱时温度为690～710℃；最终铸造成规格为360*400*5600mm的铝合金板锭。
5.根据权利要求2所述铸造法生产锂电池用8021铝合金的方法，其特征在于，倒炉前升温至730～750℃。
6.根据权利要求4所述铸造法生产锂电池用8021铝合金的方法，其特征在于，在前溜槽位置检测铝熔体氢含量及渣含量，氢含量控制在0.12mL/(100g*Al)以下。
7.根据权利要求4所述铸造法生产锂电池用8021铝合金的方法，其特征在于，氮气压力为0.3～0.4Mpa。
8.根据权利要求4所述铸造法生产锂电池用8021铝合金的方法，其特征在于，除气箱入口加入AL-Ti-B晶粒细化剂。
9.根据权利要求2所述铸造法生产锂电池用8021铝合金的方法，其特征在于，铸造过程的冷却水流量为55～60m3/h。
10.根据权利要求2所述铸造法生产锂电池用8021铝合金的方法，其特征在于，铸造速度为45～55mm/min。
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| CN111893351B (zh) * | 2020-08-11 | 2021-12-10 | 华北铝业有限公司 | 一种1235d锂电池用铝箔及其制备方法 |
| CN115305369A (zh) * | 2022-08-19 | 2022-11-08 | 河南科技大学 | 8021铝箔及其制备方法、8021铝合金材料 |
| CN115305369B (zh) * | 2022-08-19 | 2024-01-19 | 河南科技大学 | 8021铝箔及其制备方法、8021铝合金材料 |
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