[发明专利]一种动力电池外壳用铝合金及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属及金属加工领域，具体涉及一种动力电池外壳用铝合金及其加工方法。

背景技术

随着石油资源的减少以及汽车保有量的增加对环境污染的加剧，新能源汽车的优势越来越明显。不仅如此，国家产业政策也大力支持新能源汽车行业的发展。因此，新能源汽车行业已经进入了高速发展期。一般制造新能源汽车关键部件-动力电池外壳的铝合金为3003铝合金。该合金通常具有较佳的深冲、焊接及强度，但仍存在一些问题：激光焊接时易出现品质不良，如气孔和漏气；焊接熔池深度过大时（如超过0.3mm），焊池均匀性变差，易飞溅，严重影响壳体的密封性和电池安全性能。但随着电池容量增大及壳体壁厚的增加，熔池深度也必然会增加；深冲、焊接及强度三者之间存在相互影响，如提高强度则可能降低深冲性能。CN103409668A公开了一种动力电池壳体用Al-Mn合金，对Al-Mn合金的成分及微观组织进行了限制，具有较好的焊接性能，但材料的力学性能偏低；CN101910434A公开了一种动力电池壳体用1系铝合金，但该材料的力学性能过低，使用范围将受到极大限制；专利CN102206775A发明了一种用于动力电池外壳用的铝合金，为了提高材料的焊接性能，发明者降低了材料的强度性能。因此有必要开发一种兼顾强度、成形性能、焊接性能的动力电池外壳用铝合金及其相应的加工方法，以满足行业发展的需要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种动力电池外壳用铝合金。

本发明还提供一种上述动力电池外壳用铝合金的加工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种动力电池外壳用铝合金，按重量百分比计，由包括以下的组分制备而成：

Mn:1.1~1.8 wt.%；

Cu:0.05~0.25 wt.%；

Fe:0.1~0.3 wt.%；

Si:0.05~0.2 wt.%；

Mg:0.05~0.2 wt.%；

Zr:0.01~0.10 wt.%；

Ti:≤0.10 wt.%；

余量为Al和不可避免的杂质。

优选地，不可避免的杂质含量不超过0.10 wt.%，进一步优选地，不可避免的杂质含量不超过0.005 wt.%，最优选地，不可避免的杂质的含量为0 wt.%。本发明中所述不可避免的杂质指由生产造成的杂质。

进一步地，按质量比计，Mg/Si=0.9~1.1。

进一步地，粗大金属间化合物的面分数2%~5%，且间距为10~20微米。

进一步地，弥散金属间化合的面分数为1~3%，间距为1~3微米。

进一步地，所述粗大金属间化合物的尺寸大于1微米，所述弥散金属间化合的尺寸小于1微米。

本发明还包括一种动力电池外壳用铝合金加工方法，包括步骤：

S1，将组成成分与权利要求1-5任一项所述的动力电池外壳用铝合金相同的铸锭进行均匀化退火处理；

S2，再进行热轧，得热轧板；

S3，对热轧板进行冷轧，得冷轧板。

进一步地，步骤S1中，退火处理包括步骤：以40~80 °C/h的速度升到 400~440 °C保温 4~8小时，然后再以同样的升温速率升到590~640 °C并保温8~10小时。

进一步地，步骤S2中，以低于100 °C/小时速度降到500~540 °C进行热轧。

进一步地，在步骤S3后还包括步骤：S4，将冷轧板在350~430 °C保温1~3小时。

本发明所达到的有益效果：

Mn是该发明合金中的主要元素，其主要起固溶强化以及弥散强化的作用。Mn含量越高，强化效果越明显。但Mn含量过高，则由于形成大量难以控制分布的粗大金属间化合物，而使得材料成型性能下降，其成分在1.1~1.8 wt.%为宜；

Cu为微量添加元素，可通过固溶强化作用提高材料的强度。但其添加不宜过多，否则容易造成焊接裂纹倾向增加及增加材料成本。因此Cu 0.05~0.25 wt.%为宜；

Fe、Ti、Zr为微量添加元素，主要起控制晶粒的作用。但其含量不宜过多，否则一方面将形成大量粗大金属间化合物，不利于性能的提升；另一方面，其含量过多，也无法再有效的降低材料的晶粒。因此Fe 0.1~0.3 wt.%，Zr 0.01~0.10 wt.%，Ti≤0.10 wt.%为宜；