[發明專利]一種層狀鎳/鋁復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201210067090.7
• 申請日: 2012-03-14
• 公開（公告）號: CN102601153A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 吳玉萍;高文文;李改葉;王博;沈偉;郭文敏
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: B21C37/02
• 分類號: B21C37/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀昌

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技術領域

本發明涉及一種層狀鎳/鋁復合材料的制備方法，特別適用于手機、電腦等電子產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域。

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技術背景

隨著全球對便攜式電子產品如手機、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輕、高能密度方向發展，其中殼體多數已從鋼材改為鋁材。電池外引極端一般采用導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/鋁復合材料作為焊接過渡層。

目前，鎳/鋁層狀復合材料的生產主要集中在日本、美國和中國。國外在制備該層狀復合帶材時，一般采用真空或氣氛保護條件下的熱復合工藝，直接獲得結合緊密的復合材料和適當的界面結合狀態，但是，這對層狀金屬制備過程使用的設備要求很高，設備受專利保護，很難推廣應用。國內在生產這種層狀復合帶材時主要采用冷軋后退火這種比較傳統的工藝來制備。由于鎳、鋁兩種金屬的熔點和再結晶溫度差異很大，而且兩者的塑性流變行為也有很大的差異，因此采用傳統的工藝生產的鎳/鋁層狀復合材料其復合層間的結合強度以及彎折性能等均難以達到要求。

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發明內容

解決的技術問題是：針對電池鎳質外引極端與鋁殼體之間焊接的需要以及采用傳統工藝所制備的鎳/鋁層狀復合材料存在復合層間的結合強度和彎折性能等難以達到要求等缺點，提出一種層狀鎳/鋁復合材料的制備方法。

技術方案：一種層狀鎳/鋁復合材料的制備方法，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1.5mm～95mm，純度≥99.9%的完全退火態鎳帶作為噴涂鋁的基材，然后對其表面進行打磨或噴砂處理，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%的鋁質電弧噴涂用絲材，利用電弧噴涂裝置，在惰性氣體保護氣氛中向步驟(1)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0.01mm～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上進行冷軋，其壓下量為原材料厚度的30%～80%；

(4)?退火處理：對軋制后的鎳/鋁層狀復合材料在氫氣或者惰性氣體保護下進行退火處理，退火溫度選擇420℃～480℃，退火時間為20min～30min。

上述軋制步驟完成后進行裁邊，對層狀鎳/鋁復合材料的邊緣進行裁剪，裁剪后切邊應整齊，無毛刺。

上述鎳帶厚度為0.2mm。

上述噴涂層的厚度為0.1mm。

上述壓下量為原材料厚度的66.7%。

上述退火溫度為450℃，退火時間為30min。

有益效果：本發明所提供的制備方法，對層狀金屬制備過程使用的設備要求降低，避免使用了價格昂貴的專利設備；且所制備得到的鎳/鋁層狀復合帶材，相比傳統工藝所制備的鎳/鋁層狀復合材料結合強度更高，彎折性能更好，其結合強度≥30MP，經180°彎折3次以上不斷裂，不開裂。

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附圖說明

圖1：實施案例1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1軋制結束后的截面形貌（放大200倍），圖中A為鋁層，B為鎳層。

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具體實施方式

本發明提供一種新的層狀鎳/鋁復合材料的制備方法，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：

(1)鎳帶的選擇與處理：選擇厚度為0.05mm～0.4mm，寬度為1.5mm～95mm，純度≥99.9%的完全退火態鎳帶作為噴涂鋁的基材，然后采用鋼絲刷對其表面進行打磨或進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，在惰性氣體保護氣氛中向步驟(1)中所得到的鎳帶表面上均勻噴涂一層鋁涂層，根據不同的需求，噴涂層的厚度可以不同，其范圍為0.01mm～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上進行冷軋，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品的表面光滑平整；二是為了達到用戶所要求的產品的厚度。