本發(fā)明屬于金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材的制備方法。

背景技術(shù)：
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近年來，便攜式電子產(chǎn)品如手機(jī)、筆記本電腦等需求迅猛增長并向輕型高效的方向發(fā)展，因此作為其動力來源的各類電池產(chǎn)品也得到了極大的發(fā)展并逐漸向輕質(zhì)、高能密度方向發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，目前電池的殼體材料多數(shù)已從鋼材改為鋁材，由于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，由此帶來了鎳材與鋁材之間的焊接問題。理想的方法是在外引極端鎳材與外殼鋁材之間采用一種鋁/鎳雙金屬復(fù)合帶作為焊接過渡層。

目前，雙金屬復(fù)合帶的制備方法有多種，如軋制復(fù)合法、擠壓復(fù)合法、爆炸復(fù)合法、反向凝固法、鑄軋法等，但在實(shí)際生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用的是軋制復(fù)合法。為了實(shí)現(xiàn)界面的初結(jié)合，軋制復(fù)合時(shí)往往需要超過50％的一次大變形，這會導(dǎo)致復(fù)合組元產(chǎn)生嚴(yán)重的加工硬化，對于鋁/鎳復(fù)合體系而言，兩組元的熔點(diǎn)、再結(jié)晶溫度以及力學(xué)性能差異均較大，因此軋制復(fù)合后的擴(kuò)散退火很難實(shí)現(xiàn)兩者同時(shí)完全軟化，同時(shí)，鋁鎳復(fù)合界面容易生成金屬間化合物，導(dǎo)致復(fù)合強(qiáng)度與鎳層硬度控制的相互矛盾性顯得尤為突出。因此，采用傳統(tǒng)的軋制工藝生產(chǎn)鋁鎳雙金屬復(fù)合帶時(shí)，復(fù)合層的結(jié)合強(qiáng)度以及復(fù)合帶的硬度控制難度大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是，針對采用傳統(tǒng)的軋制工藝生產(chǎn)鋁鎳雙金屬復(fù)合帶時(shí)，復(fù)合層的結(jié)合強(qiáng)度以及復(fù)合帶的硬度控制難度大的技術(shù)難題，提供一種鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材的制備方法，用于制作鋰電池極耳的鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材的制備，該方法通過將加熱的鋁帶與軟化退火后的鎳帶進(jìn)行軋制復(fù)合，獲得鋁鎳復(fù)合帶坯，然后進(jìn)行擴(kuò)散退火和室溫軋制獲得鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材成品的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，鎳帶軟化

將鎳帶進(jìn)行軟化退火后，形成軟化退火后的鎳帶；其中，軟化退火的溫度為700～800℃，軟化退火保溫時(shí)間為20～30min；

步驟2，鋁鎳復(fù)合帶坯制備

取鋁帶加熱至300～500℃后，與軟化退火后的鎳帶，在室溫下進(jìn)行軋制復(fù)合，獲得鋁鎳復(fù)合帶坯；其中，軋制復(fù)合變形量為20～45％；

步驟3，界面改良處理

將鋁鎳復(fù)合帶坯進(jìn)行擴(kuò)散退火，獲得界面結(jié)合性改良的鋁鎳復(fù)合帶坯；其中，擴(kuò)散退火溫度為300～550℃，擴(kuò)散退火保溫時(shí)間為5～180min；

步驟4，硬度控制

將界面結(jié)合性改良的鋁鎳復(fù)合帶坯進(jìn)行室溫軋制，獲得鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材，所述鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材厚度為0.12～0.8mm，硬度為HV80～230；其中，室溫軋制變形量為0～60％。

所述的步驟1中，鎳帶的純度≥99.9％，鎳帶的厚度為0.1～1mm。

所述的步驟1中，軟化退火后的鎳帶表面經(jīng)過清洗除油及打磨處理，其中，打磨方式為砂帶打磨或鋼絲刷打磨。

所述的步驟2中，鋁帶的純度≥99.5％，鋁帶的厚度為0.1～1mm。

所述的步驟1和步驟2中，原料鋁材與原料鎳材的厚度，根據(jù)所需制備的鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材的厚度，及鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材中鋁鎳厚度比確定。

所述的步驟2中，鋁帶在加熱前，表面經(jīng)過清洗除油及打磨處理；所述的打磨方式為砂帶打磨或鋼絲刷打磨。

所述的步驟4中，室溫軋制變形量根據(jù)所需制備的鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材的硬度要求確定，當(dāng)步驟3獲得的界面結(jié)合性改良的鋁鎳復(fù)合帶坯硬度滿足成品鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材要求時(shí)，則無需進(jìn)行步驟4的室溫軋制操作，即室溫軋制變形量為0％；步驟3獲得的界面結(jié)合性改良的鋁鎳復(fù)合帶坯，即為成品鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材。

本發(fā)明的鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材的制備方法，在軋制復(fù)合時(shí)將鋁帶加熱，可降低軋制復(fù)合時(shí)的首道次變形量，減小軟態(tài)鎳帶的變形(發(fā)生很小的加工硬化)，這樣軋制復(fù)合后形成的鋁鎳復(fù)合帶坯基本處于軟狀態(tài)，因此，軋制復(fù)合后的鋁鎳復(fù)合帶坯的擴(kuò)散退火只需控制復(fù)合界面的強(qiáng)度，而成品鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材的硬度可通過控制擴(kuò)散退火后的室溫軋制變形量來方便的實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明將加熱的鋁帶與軟化退火后軟態(tài)的鎳帶進(jìn)行室溫軋制復(fù)合，降低了首道次軋制復(fù)合的變形量以及鎳帶的變形量，可獲得基本無硬化的鋁鎳復(fù)合帶坯，解決了擴(kuò)散退火時(shí)既要保證復(fù)合界面的強(qiáng)度又要使鎳帶層軟化的矛盾；

(2)本發(fā)明的鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材制備過程中，對擴(kuò)散退火后的復(fù)合帶坯進(jìn)行不同變形量的室溫軋制，可方便地控制目標(biāo)產(chǎn)品的硬度。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1-鋁帶，2-鎳帶；

圖2是本發(fā)明的鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材彎曲狀態(tài)參考圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1制備的鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材復(fù)合界面的SEM照片；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例2制備的鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材復(fù)合界面的SEM照片；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例3制備的鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材復(fù)合界面的SEM照片。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

實(shí)施例1～7制備的鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示；其中，1-鋁帶，2-鎳帶；

實(shí)施例1～7制備的鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材的彎曲狀態(tài)參考圖，如圖2所示。

實(shí)施例1

一種鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，鎳帶軟化

取純度≥99.9％，厚度為0.1mm的鎳帶，將鎳帶進(jìn)行軟化退火，軟化退火的溫度為700℃，退火30min，形成軟化退火后的鎳帶，并對軟化退火后的鎳帶表面進(jìn)行清洗除油，及砂帶打磨處理；

步驟2，鋁鎳復(fù)合帶坯制備

取純度≥99.5％，厚度為0.1mm的鋁帶，表面經(jīng)過清洗除油，及砂帶打磨處理后，加熱至500℃后，與軟化退火打磨后的鎳帶，在室溫下進(jìn)行軋制復(fù)合，變形量為20％，獲得鋁鎳復(fù)合帶坯；

步驟3，界面改良處理

將鋁鎳復(fù)合帶坯進(jìn)行擴(kuò)散退火，擴(kuò)散退火溫度為300℃，保溫時(shí)間為180min，獲得厚度為0.16mm的鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材，硬度為HV90，鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材的復(fù)合界面的SEM照片，如圖3所示，界面化合物不連續(xù)。

實(shí)施例2

一種鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，鎳帶軟化

取純度≥99.9％，厚度為0.5mm的鎳帶，將鎳帶進(jìn)行軟化退火，軟化退火的溫度為750℃，退火25min，形成軟化退火后的鎳帶，并對軟化退火后的鎳帶表面進(jìn)行清洗除油，及砂帶打磨處理；

步驟2，鋁鎳復(fù)合帶坯制備

取純度≥99.5％，厚度為0.5mm的鋁帶，表面經(jīng)過清洗除油及砂帶打磨處理，加熱至400℃后，與軟化退火打磨后的鎳帶，在室溫下進(jìn)行軋制復(fù)合，變形量為30％，獲得厚度為0.7mm的鋁鎳復(fù)合帶坯；

步驟3，界面改良處理

將鋁鎳復(fù)合帶坯進(jìn)行擴(kuò)散退火，擴(kuò)散退火溫度為400℃，擴(kuò)散退火保溫時(shí)間為120min，獲得界面結(jié)合性改良的鋁鎳復(fù)合帶坯，復(fù)合界面的SEM照片，如圖4所示，界面形成約0.5μ厚的化合物；

步驟4，硬度控制

將界面結(jié)合性改良的鋁鎳復(fù)合帶坯進(jìn)行室溫軋制，變形量為30％，獲得厚度為0.49mm的鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材，硬度為HV135。

實(shí)施例3

一種鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，鎳帶軟化

取純度≥99.9％，厚度為1mm的鎳帶，將鎳帶進(jìn)行軟化退火，軟化退火的溫度為800℃，時(shí)間為20min，形成軟化退火后的鎳帶，并對軟化退火后的鎳帶表面進(jìn)行清洗除油，及鋼絲刷打磨處理；

步驟2，鋁鎳復(fù)合帶坯制備

取純度≥99.5％，厚度為1mm的鋁帶，表面經(jīng)過清洗除油，及或鋼絲刷打磨處理后，加熱至300℃后，與軟化退火打磨后的鎳帶，在室溫下進(jìn)行軋制復(fù)合，變形量為45％，獲得厚度為1.1mm的鋁鎳復(fù)合帶坯；

步驟3，界面改良處理

將鋁鎳復(fù)合帶坯進(jìn)行擴(kuò)散退火，擴(kuò)散退火溫度為550℃，擴(kuò)散退火保溫時(shí)間為5min，獲得界面結(jié)合性改良的鋁鎳復(fù)合帶坯，復(fù)合界面的SEM照片，如圖5所示，界面化合物不連續(xù)；

步驟4，硬度控制

將界面結(jié)合性改良的鋁鎳復(fù)合帶坯進(jìn)行室溫軋制，變形量為60％，獲得厚度為0.44mm的鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材，硬度為HV225。

實(shí)施例4

一種鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，鎳帶軟化

取純度≥99.9％，厚度為0.5mm的鎳帶，將鎳帶進(jìn)行軟化退火，軟化退火的溫度為750℃，退火25min，形成軟化退火后的鎳帶，并對軟化退火后的鎳帶表面進(jìn)行清洗除油，及砂帶打磨處理；

步驟2，鋁鎳復(fù)合帶坯制備

取純度≥99.5％，厚度為0.5mm的鋁帶，表面經(jīng)過清洗除油及砂帶打磨處理，加熱至400℃后，與軟化退火打磨后的鎳帶，在室溫下進(jìn)行軋制復(fù)合，變形量為30％，獲得厚度為0.7mm的鋁鎳復(fù)合帶坯；

步驟3，界面改良處理

將鋁鎳復(fù)合帶坯進(jìn)行擴(kuò)散退火，擴(kuò)散退火溫度為400℃，擴(kuò)散退火保溫時(shí)間為120min，獲得厚度為0.7mm的鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材，硬度為HV80。

實(shí)施例5

一種鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，鎳帶軟化

取純度≥99.9％，厚度為1mm的鎳帶，將鎳帶進(jìn)行軟化退火，軟化退火的溫度為710℃，退火30min，形成軟化退火后的鎳帶，并對軟化退火后的鎳帶表面進(jìn)行清洗除油，及砂帶打磨處理；

步驟2，鋁鎳復(fù)合帶坯制備

取純度≥99.5％，厚度為1mm的鋁帶，表面經(jīng)過清洗除油，及砂帶打磨處理后，加熱至500℃后，與軟化退火打磨后的鎳帶，在室溫下進(jìn)行軋制復(fù)合，變形量為20％，獲得鋁鎳復(fù)合帶坯；

步驟3，界面改良處理

將鋁鎳復(fù)合帶坯進(jìn)行擴(kuò)散退火，擴(kuò)散退火溫度為350℃，保溫時(shí)間為150min，獲得界面結(jié)合性改良的鋁鎳復(fù)合帶坯；

步驟4，硬度控制

將界面結(jié)合性改良的鋁鎳復(fù)合帶坯進(jìn)行室溫軋制，變形量為60％，獲得厚度為0.64mm的鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材，硬度為HV230。

實(shí)施例6

一種鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，鎳帶軟化

取純度≥99.9％，厚度為0.1mm的鎳帶，將鎳帶進(jìn)行軟化退火，軟化退火的溫度為700℃，退火30min，形成軟化退火后的鎳帶，并對軟化退火后的鎳帶表面進(jìn)行清洗除油，及砂帶打磨處理；

步驟2，鋁鎳復(fù)合帶坯制備

取純度≥99.5％，厚度為0.1mm的鋁帶，表面經(jīng)過清洗除油，及砂帶打磨處理后，加熱至500℃后，與軟化退火打磨后的鎳帶，在室溫下進(jìn)行軋制復(fù)合，變形量為20％，獲得厚度為0.16mm的鋁鎳復(fù)合帶坯；

步驟3，界面改良處理

將鋁鎳復(fù)合帶坯進(jìn)行擴(kuò)散退火，擴(kuò)散退火溫度為300℃，保溫時(shí)間為180min，獲得界面結(jié)合性改良的鋁鎳復(fù)合帶坯；

步驟4，硬度控制

將界面結(jié)合性改良的鋁鎳復(fù)合帶坯進(jìn)行室溫軋制，變形量為25％，獲得厚度為0.12mm的鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材，硬度為HV125。

實(shí)施例7

一種鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，鎳帶軟化

取純度≥99.9％，厚度為1mm的鎳帶，將鎳帶進(jìn)行軟化退火，軟化退火的溫度為780℃，退火28min，形成軟化退火后的鎳帶，并對軟化退火后的鎳帶表面進(jìn)行清洗除油，及砂帶打磨處理；

步驟2，鋁鎳復(fù)合帶坯制備

取純度≥99.5％，厚度為1mm的鋁帶，表面經(jīng)過清洗除油及砂帶打磨處理，加熱至450℃后，與軟化退火打磨后的鎳帶，在室溫下進(jìn)行軋制復(fù)合，變形量為20％，獲得厚度為1.6mm的鋁鎳復(fù)合帶坯；

步驟3，界面改良處理

將鋁鎳復(fù)合帶坯進(jìn)行擴(kuò)散退火，擴(kuò)散退火溫度為400℃，擴(kuò)散退火保溫時(shí)間為160min，獲得界面結(jié)合性改良的鋁鎳復(fù)合帶坯；

步驟4，硬度控制

將界面結(jié)合性改良的鋁鎳復(fù)合帶坯進(jìn)行室溫軋制，變形量為50％，獲得厚度為0.8mm的鋁鎳雙金屬復(fù)合帶材，硬度為HV210。