專利名稱：一種層狀鎳/鋁復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種層狀鎳/鋁復(fù)合材料的制備方法，特別適用于手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品所使用的電池的外引極與鋁殼體之間的焊接過渡層的制備，屬于金屬材料加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著全球?qū)Ρ銛y式電子產(chǎn)品如手機(jī)、筆記本電腦等需求的迅猛增長，其所使用的鎳氫、鋰離子、聚合物等類型的電池也逐漸向質(zhì)輕、高能密度方向發(fā)展，其中殼體多數(shù)已從鋼材改為鋁材。電池外引極端一般采用導(dǎo)電性和耐蝕性都較好的純鎳材料，由于鎳材與鋁材的焊接性差，為了將鎳帶與鋁殼體焊接在一起，則必須在外引極與鋁殼體之間采用一種層狀鎳/鋁復(fù)合材料作為焊接過渡層。目前，鎳/鋁層狀復(fù)合材料的生產(chǎn)主要集中在日本、美國和中國。國外在制備該層狀復(fù)合帶材時，一般采用真空或氣氛保護(hù)條件下的熱復(fù)合工藝，直接獲得結(jié)合緊密的復(fù)合材料和適當(dāng)?shù)慕缑娼Y(jié)合狀態(tài)，但是，這對層狀金屬制備過程使用的設(shè)備要求很高，設(shè)備受專利保護(hù)，很難推廣應(yīng)用。國內(nèi)在生產(chǎn)這種層狀復(fù)合帶材時主要采用冷軋后退火這種比較傳統(tǒng)的工藝來制備。由于鎳、鋁兩種金屬的熔點(diǎn)和再結(jié)晶溫度差異很大，而且兩者的塑性流變行為也有很大的差異，因此采用傳統(tǒng)的工藝生產(chǎn)的鎳/鋁層狀復(fù)合材料其復(fù)合層間的結(jié)合強(qiáng)度以及彎折性能等均難以達(dá)到要求。

發(fā)明內(nèi)容
解決的技術(shù)問題是針對電池鎳質(zhì)外引極端與鋁殼體之間焊接的需要以及采用傳統(tǒng)工藝所制備的鎳/鋁層狀復(fù)合材料存在復(fù)合層間的結(jié)合強(qiáng)度和彎折性能等難以達(dá)到要求等缺點(diǎn)，提出一種層狀鎳/鋁復(fù)合材料的制備方法。技術(shù)方案一種層狀鎳/鋁復(fù)合材料的制備方法，包括如下具體步驟
(1)鎳帶的選擇與處理選擇厚度為0.05mm 0. 4mm,寬度為I. 5mm 95mm,純度 ^ 99. 9%的完全退火態(tài)鎳帶作為噴涂鋁的基材，然后對其表面進(jìn)行打磨或噴砂處理，并清洗除油，以獲得潔凈粗糙的金屬面層；
(2)噴涂鋁選擇純度>99. 5%的鋁質(zhì)電弧噴涂用絲材，利用電弧噴涂裝置，在惰性氣體保護(hù)氣氛中向步驟(I)中所得到的鎳帶表面上均勻噴涂一層鋁涂層，噴涂層的厚度范圍為 0. Olmm 0. 4mm ；
(3)軋制將步驟(2)中得到的噴有鋁涂層的鎳帶在軋制機(jī)上進(jìn)行冷軋，其壓下量為原材料厚度的30% 80% ；
(4)退火處理對軋制后的鎳/鋁層狀復(fù)合材料在氫氣或者惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行退火處理，退火溫度選擇420°C 480°C,退火時間為20min 30min。上述軋制步驟完成后進(jìn)行裁邊,對層狀鎳/招復(fù)合材料的邊緣進(jìn)行裁剪，裁剪后切邊應(yīng)整齊，無毛刺。上述鎳帶厚度為O. 2mm。 上述噴涂層的厚度為O. 1mm。上述壓下量為原材料厚度的66. 7%。上述退火溫度為450°C,退火時間為30min。有益效果本發(fā)明所提供的制備方法，對層狀金屬制備過程使用的設(shè)備要求降低， 避免使用了價格昂貴的專利設(shè)備；且所制備得到的鎳/鋁層狀復(fù)合帶材，相比傳統(tǒng)工藝所制備的鎳/鋁層狀復(fù)合材料結(jié)合強(qiáng)度更高，彎折性能更好，其結(jié)合強(qiáng)度> 30MP，經(jīng)180°彎折3次以上不斷裂，不開裂。


圖I :實施案例I鎳帶表面噴涂鋁后的截面形貌(放大200倍)，圖中A為鋁層；
圖2 :實施案例I軋制結(jié)束后的截面形貌(放大200倍)，圖中A為鋁層，B為鎳層。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種新的層狀鎳/鋁復(fù)合材料的制備方法，其工藝過程主要包括鎳帶的選擇與處理、噴涂鋁、軋制、裁邊、退火和分切處理幾個步驟。具體步驟如下
(I)鎳帶的選擇與處理選擇厚度為O. 05mm O. 4mm,寬度為I. 5mm 95mm,純度 ^ 99. 9%的完全退火態(tài)鎳帶作為噴涂鋁的基材，然后采用鋼絲刷對其表面進(jìn)行打磨或進(jìn)行噴砂處理及金屬清洗劑除油處理，以獲得潔凈而且具有一定粗糙度的表面，這樣的表面將有利于噴涂層與基體結(jié)合。(2)噴涂鋁選擇純度> 99. 5%的鋁制電弧噴涂用絲材，利用電弧噴涂裝置，選擇合適的噴涂參數(shù)，在惰性氣體保護(hù)氣氛中向步驟(I)中所得到的鎳帶表面上均勻噴涂一層鋁涂層，根據(jù)不同的需求，噴涂層的厚度可以不同，其范圍為O. Olmm O. 4_。(3)軋制將步驟⑵中得到的噴有鋁涂層的鎳帶在軋制機(jī)上進(jìn)行冷軋，其總的壓下量為30% 80%。軋制的目的一是為了消除噴涂過程中形成的孔隙并使的產(chǎn)品的表面光滑平整；二是為了達(dá)到用戶所要求的產(chǎn)品的厚度。(4)裁邊將步驟⑶中軋制后的鎳/鋁復(fù)合材料的邊緣進(jìn)行裁剪，裁剪后切邊應(yīng)整齊，無毛刺。(5)退火處理對軋制并裁邊后的鎳/鋁層狀復(fù)合材料在氫氣或者惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行退火處理，退火溫度選擇420°C 480°C，退火時間為20min 30min。退火處理的目的是為了消除內(nèi)應(yīng)力并降低鎳層的硬度。(6)分切將退火后的鎳/鋁層狀復(fù)合帶材進(jìn)行分切，分切后產(chǎn)品的寬度應(yīng)滿足用戶的需求。實施例I :(I)選取純度為99. 9%，厚度為O. 2mm,寬度為30mm的鎳帶作為噴涂基材，然后用鋼絲刷對其表面進(jìn)行打磨及金屬清洗劑除油處理，獲得干凈而且粗糙的表面。(2)在惰性氣體保護(hù)下，采用電弧噴涂裝置并選擇純度為99. 5%的電弧噴涂用鋁質(zhì)絲材對處理過的鎳帶表面進(jìn)行噴涂，噴涂層的厚度為O. 1mm。(3)將噴涂后所得到的復(fù)合材料在軋制機(jī)上進(jìn)行冷軋?zhí)幚?，冷軋分三道次進(jìn)行，第一道次壓下O. I Imm,第二道次壓下O. 06mm,第三道次壓下O. 03mm。軋制結(jié)束后,層狀復(fù)合材料的最終厚度為O. 1mm，總的壓下量為66. 7%。(4)將上述軋制后的鎳/鋁層狀復(fù)合材料進(jìn)行裁邊，去除毛刺，得到邊緣盡可能整齊的產(chǎn)品。(5)將經(jīng)軋制并裁邊后的層狀鎳/鋁層狀復(fù)合材料在電阻爐中進(jìn)行退火處理，退火溫度為450°C，退火時間為30min。(6)將退火后的鎳/鋁層狀復(fù)合帶材進(jìn)行分切，分切后產(chǎn)品的寬度為10mm。實施案例I鎳帶表面噴鋁后的截面形貌如圖I所示；從圖中我們測得鋁涂層的孔隙率為6. 5%，涂層組織較致密，涂層與基體結(jié)合緊密無明顯的過渡層，結(jié)合處無孔隙存在， 表明鋁涂層與鎳基體間以機(jī)械結(jié)合為主。實施案例I軋制結(jié)束后鎳/鋁復(fù)合材料的截面形貌如圖2所示；從圖中我們可以看出軋制后，涂層中的孔隙被壓合，涂層組織變的相當(dāng)致密而且表面非常平整，涂層與基體間結(jié)合緊密，結(jié)合處無孔隙存在。實施案例I所制備的鎳/鋁層狀復(fù)合材料其結(jié)合強(qiáng)度為40MP，經(jīng)180°彎折4次不開裂不斷裂。實施例2
(I)選取純度為99. 9%，厚度為O. 15mm，寬度為40mm的鎳帶作為噴涂基材，然后用鋼絲刷對其表面進(jìn)行打磨及金屬清洗劑除油處理，獲得干凈而且粗糙的表面。(2)在惰性氣體保護(hù)下，采用電弧噴涂裝置并選擇純度為99. 9%的電弧噴涂用鋁質(zhì)絲材對處理過的鎳帶表面進(jìn)行噴涂，噴涂層的厚度為O. 15mm。(3)將噴涂后所得到的復(fù)合材料在軋制機(jī)上進(jìn)行冷軋?zhí)幚?，冷軋分三道次進(jìn)行，第一道次壓下O. IOmm,第二道次壓下O. 07mm,第三道次壓下O. 03mm。軋制結(jié)束后,層狀復(fù)合材料的最終厚度為O. 1mm，總的壓下量為66. 7%。(4)將上述軋制后的鎳/鋁層狀復(fù)合材料進(jìn)行切邊，去除毛刺，得到邊緣盡可能整齊的產(chǎn)品。(5)將經(jīng)軋制并裁邊后的層狀鎳/鋁層狀復(fù)合材料在電阻爐中進(jìn)行退火處理，退火溫度為450°C，退火時間為30min。(6)將退火后的鎳/鋁層狀復(fù)合帶材進(jìn)行分切，分切后產(chǎn)品的寬度為8mm。通過我們所利用的這種方法生產(chǎn)的這種材料，其結(jié)合強(qiáng)度彡30MP，經(jīng)180°彎折3 次以上不斷裂，不開裂。實施例3
(I)選取純度為99. 9%，厚度為O. 26mm，寬度為50mm的鎳帶作為噴涂基材，然后用鋼絲刷對其表面進(jìn)行打磨及金屬清洗劑除油處理，獲得干凈而且粗糙的表面。(2)在惰性氣體保護(hù)下，采用電弧噴涂裝置并選擇純度為99. 9%的電弧噴涂用鋁質(zhì)絲材對處理過的鎳帶表面進(jìn)行噴涂，噴涂層的厚度為O. 13mm。(3)將噴涂后所得到的復(fù)合材料在軋制機(jī)上進(jìn)行冷軋?zhí)幚?，冷軋分三道次進(jìn)行，第一道次壓下O. 15mm,第二道次壓下O. Imm,第三道次壓下O. 04mm。軋制結(jié)束后,層狀復(fù)合材料的最終厚度為O. 1mm，總的壓下量為74. 36%。(4)將上述軋制后的鎳/鋁層狀復(fù)合材料進(jìn)行裁邊，去除毛刺，得到邊緣盡可能整齊的產(chǎn)品。(5)將經(jīng)軋制并裁邊后的層狀鎳/鋁層狀復(fù)合材料在電阻爐中進(jìn)行退火處理，退火溫度為450°C，退火時間為30min。(6)將退火后的鎳/鋁層狀復(fù)合帶材進(jìn)行分切，分切后產(chǎn)品的寬度為5_。通過我們所利用的這種方法生產(chǎn)的這種材料,其結(jié)合強(qiáng)度彡30MP,經(jīng)180°彎折3 次以上不斷裂，不開裂。本發(fā)明提供了一種制備層狀鎳/鋁復(fù)合材料的思路及方法，上述實施案例都只能認(rèn)為是對本發(fā)明的說明而不能限制本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種層狀鎳/鋁復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括如下具體步驟(1)鎳帶的選擇與處理選擇厚度為O.05mm O. 4mm,寬度為I. 5mm 95mm,純度 ^ 99. 9%的完全退火態(tài)鎳帶作為噴涂鋁的基材，然后對其表面進(jìn)行打磨或噴砂處理，并清洗除油，以獲得潔凈粗糙的金屬面層；(2)噴涂鋁選擇純度>99. 5%的鋁質(zhì)電弧噴涂用絲材，利用電弧噴涂裝置，在惰性氣體保護(hù)氣氛中向步驟(I)中所得到的鎳帶表面上均勻噴涂一層鋁涂層，噴涂層的厚度范圍為 O. Olmm O. 4mm ；(3)軋制將步驟(2)中得到的噴有鋁涂層的鎳帶在軋制機(jī)上進(jìn)行冷軋，其壓下量為原材料厚度的30% 80% ；(4)退火處理對軋制后的鎳/鋁層狀復(fù)合材料在氫氣或者惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行退火處理，退火溫度選擇420°C 480°C,退火時間為20min 30min。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的層狀鎳/鋁復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述軋制步驟完成后進(jìn)行裁邊，對層狀鎳/招復(fù)合材料的邊緣進(jìn)行裁剪，裁剪后切邊應(yīng)整齊，無毛刺。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的層狀鎳/鋁復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述鎳帶厚度為O. 2臟。
4.根據(jù)權(quán)利要求厚度為O. 1mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求原材料厚度的66. 7%。
6.根據(jù)權(quán)利要求為450°C，退火時間為I所述的層狀鎳/鋁復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述噴涂層的I所述的層狀鎳/鋁復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述壓下量為I所述的層狀鎳/鋁復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述退火溫度 30mino
全文摘要
一種層狀鎳/鋁復(fù)合材料的制備方法，包括如下具體步驟鎳帶的選擇與處理選擇完全退火態(tài)鎳帶作為噴涂鋁的基材，然后對其表面進(jìn)行打磨或噴砂處理，并清洗除油，以獲得潔凈粗糙的金屬面層；噴涂鋁選擇鋁質(zhì)電弧噴涂用絲材，利用電弧噴涂裝置，在惰性氣體保護(hù)氣氛中向上步鎳帶表面上均勻噴涂一層鋁涂層；軋制將噴有鋁涂層的鎳帶在軋制機(jī)上進(jìn)行冷軋；退火處理對軋制后的鎳/鋁層狀復(fù)合材料在氫氣或者惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行退火處理。相比傳統(tǒng)工藝所制備的鎳/鋁層狀復(fù)合材料結(jié)合強(qiáng)度更高，彎折性能更好，其結(jié)合強(qiáng)度≥30MP，經(jīng)180°彎折3次以上不斷裂，不開裂。
文檔編號B21C37/02GK102601153SQ201210067090
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月14日
發(fā)明者吳玉萍, 李改葉, 沈偉, 王博, 郭文敏, 高文文 申請人:河海大學(xué)