[发明专利]一种多层结构的金属片

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层结构的金属片，可节约并替代现有用于镍镉、镍氢、锂离子、锂聚合物、组合电池等电池领域以及电动工具、信息通讯、特灯等行业中所大量采用的纯镍带、箔、片材料。属于金属基层状复合材料技术领域。

背景技术

目前在镍镉、镍氢、锂离子、锂聚合物、组合电池等电池领域的内部极耳、电池组的连接片以及PTC过流保护元件的引脚，以及电动工具、信息通讯、特灯电真空元件等行业中需大量采用纯镍带、箔、片材料。上述具体应用都基于镍有着较好的机械性能及可抵抗多种腐蚀性物质，在热学、电学、和磁学范畴中均有良好的表现。

上述迅猛发展的行业领域中大量使用的纯镍部份带动了全球镍需求的强劲势头，但镍市场目前已经出现供应严重短缺的局面，权威估计镍价将持续上涨。英国国际商品研究机构(CRU)预测2004年和2005年全球镍供给缺口分别为3.3万吨与2.8万吨。但与此同时全球镍矿资源已出现危机，新增产量十分有限。从我国情况看，我国同样镍需求旺盛但镍矿资源十分紧张。据预测，全球镍需求增长的70％以上将来自中国。预测2004年的镍需求在13万一14万吨左右，2005年将达到15万吨，2010年将超过20万吨。但目前我国自产原料的镍产量仅约6万吨，供应短缺情况也十分严重。而且，我国镍储备量状况有限只能依赖从外部寻找原料供应，从2000年起，我国已成为原镍纯进口国，而且净进口量持续强劲增长。2003年我国进口镍及制品9亿美元，同比增长110％。

在镍价持续上涨及全球镍资源短缺的情况下，有必要实行节约用镍的措施，以降低国内外市场镍价，对于中国则可减少外汇支出，降低国内各相关使用纯镍较多的行业的成本。从国外经验看，三次镍的供应紧张期美国都采取了有效的节约用镍措施：“二战”时期，由于镍供应紧张，美国将不锈钢生产中含镍奥氏体钢比例由通常的80％左右下降到50％；20世纪的“朝鲜战争”后，镍资源再度紧张，美国推广使用以铜代镍；1989年镍供应紧张时期美国也积极采取措施减少用镍量。目前，由于中国经济快速发展，镍资源短缺，也有必要积极采取措施。其中，从技术角度出发开发出能替代大量使用的纯镍带、箔、片的新型功能材料将具有十分重要的战略意义和现实意义。本发明充分利用了复合金属材料的组合优势，能在大量节约纯镍材料的同时，实现整体材料特性十分接近甚至部份性能还于纯镍带、箔、片，最终达到大量替代的目的。

目前在电池及其它大量使用纯镍带、片、箔的行业中，国内外各厂家已经采取的一些节镍用材技术主要是使用镀覆镍材料，极少数使用了轧制复合覆镍材料。上述镀覆镍材均不超过三层金属，主要有镀镍钢带(包括普通镀镍钢带与渗透式镀镍钢带)、镀镍铜带、镀镍不锈钢带等几种。这些镀覆镍材存在以下一些至今还很难解决的问题：

1)在必要的电镀或化学镀制造过程中，需要使用和排放大量酸、碱等化学物质而对环境污染十分严重，即使采用了排放处理，间接增加了生产成本。

2)镀覆镍材的镍层厚度一般在0.3～6μm间，而且越厚的镀镍层与基体结合强度会越弱，而且表层多少都存在一定的孔隙率(至少在2％以上)，存在覆镍层易剥落(如加工过程中需要打弯成形或工作状态需滑动摩擦场合)而腐蚀基体的较大可能性。

3)各镀覆镍材在性能上均存在与纯镍材性能差异较大的地方。镀镍钢带由于基体层为低碳钢(较纯镍材电导率低)，整体材料的电阻率较纯镍高出40％以上，镀镍不锈钢的电阻率同样原因则高出纯镍6倍以上，这些都大大增加了电池的内阻，不利于提高电池容量和使用寿命；而镀镍铜带虽然电阻率较纯镍带低，但其由于基体为铜，材料整体强度远不如纯镍带，限制了材料在许多对强度有使用要求的应用。

目前已得到实际应用的轧制复合法制备的节约纯镍复合金属材料，只有三层复合金属Ni/Cu/Ni，仍然同样存在上述3)中所提的镀镍铜带的强度性能问题。

发明内容

本发明的目的在于：完全或部分避免镀覆镍材存在的明显不足之处，改进轧制复合覆镍材的三层材料设计思想，提供一种新的节约纯镍的代镍复合金属带、箔、片。该复合金属充分利用了复合金属中多层材料的组合优势，大量采用非纯镍的较廉价金属而大量节约纯镍材料，在降低成本的同时实现整体材料特性十分接近甚至部份性能还优于纯镍带、箔、片，最终达到大量替代的目的。

本发明的技术方案是这样实现的：一种多层结构的金属片，其特征在于：包括，四层平行分布的金属层，最外的两层由镍构成，其厚度之和不超过所述金属片总厚度的30％，中间的两层由不锈钢、铜或铜合金、低碳钢按一定比例组合构成。