[发明专利]一种结合强度高的镍包铜复合带材及其制备方法

说明书

本发明涉及复合金属带材技术领域，公开了一种结合强度高的镍包铜复合带材及其制备方法，从内至外包括棒状铜芯、过渡金属管和最外层的镍管；铜芯与过渡金属管间，过渡金属管与镍管间相互扩散；铜芯两端被镍管全封闭；过渡金属管为钛、锰、铬、银、镧中的一种；铜和镍加热时生成阻碍扩散的固溶体，原子间相互扩散时难度较大，从中加入与铜镍均易发生互扩散的过渡金属层，使不同金属层之间扩散难度大大降低，在加热后加压情况下，过渡金属与铜和镍间相互结合扩散，填充不同金属间的细微裂缝，令不同金属间结合强度大大增加。因特别设定的过渡金属材料和温度参数令镍包铜带材具有不同金属层间结合强度高的优点。

技术领域

本发明涉及复合金属带材技术领域，尤其涉及一种结合强度高的镍包铜复合带材及其制备方法。

背景技术

镍铜复合带广泛应用于电池、电器元件等领域。比如，软包电池、圆柱电池的极耳。极耳是从电池电极中牵引出来的导电体。传统的极耳使用的是镍带，该种极耳的导电性较差；改进后的极耳使用的是铜镀镍带材，其中镍层负责与电池电极焊接啮合，铜层则提供良好的导电性。这种元件虽然保证了导电性与焊接性能，但是由于铜的两侧并不是全部包覆镍层，一侧铜暴露在外面与电解液直接接触，导致电解液顺着铜层发生腐蚀。同时镍，铜金属层在轧制复合的过程中，在Cu和Ni之间形成了以Ni为基的扩散层间隙固溶体α，在扩散反应层α内，Cu原子以空位扩散机制从靠近Cu/α相界面一端向靠近α/Ni相界面一端扩散迁移，而Ni原子却极难进入扩散反应层α。在镍铜的扩散反应过程中Cu/α界面相当于原子输入端，α/Ni界面相当于原子输出端，扩散反应层α起到了输运原子的作用。这种现象导致了金属铜这一侧会产生大量的孔隙，同时镍原子极少扩散至铜侧，造成了因铜镍层之间结合强度低、导电性下降。

如中国专利CN201710744998.X公开了二元假合金与含过渡金属的合金界面结合的方法及结合件，用铜掺杂钨和过滤金属包括镍经高压和1000度烧结以增强结合力，结合强度的增强效果根据所用金属材料和温度参数的设定的不同而不同。

发明内容

根据现有技术中镍包铜复合带材结合强度增强的制备工艺缺乏的问题，本发明提供一种结合强度高的镍包铜复合带材，具有不同金属层间结合强度高的优点；本发明还提供一种结合强度高的镍包铜复合带材的制备方法，制备得到的镍包铜复合带材具有不同金属层间结合强度高的优点。

本发明以以下技术方案实现：

一种结合强度高的镍包铜复合带材，所述复合带材从内至外包括棒状铜芯、过渡金属管和最外层的镍管；所述铜芯两端被镍管全封闭；所述铜芯与过渡金属管间、所述过渡金属管与镍管间的金属原子相互扩散；所述过渡金属管为钛、锰、铬、银、镧中的一种。

铜和镍由于加热时生成阻碍扩散的固溶性，原子间相互扩散时难度较大，从中加入与铜镍均易发生互扩散的过渡金属层，过渡金属与铜或镍间扩散难度大大降低，在加热后加压情况下，过渡金属与铜和镍间相互结合扩散，填充不同金属间的细微裂缝，令不同金属间结合强度大大增加；过渡金属的选择不同，加热退火温度选择不同，以达到过渡金属层与铜镍界面间出现的裂缝少，增强结合强度的目的。

优选的，所述铜芯直径等于过渡金属管内径，过渡金属管外径等于镍管内径；且过渡金属金属管的截面积小于或等于铜棒截面积20％，并小于或等于镍管截面积10％，合适的铜镍管和过渡金属管的截面积比例，有利于保持电导率在适当范围；所述复合带材厚度为100～250μm，复合带材的厚度影响电导率。

一种结合强度高的镍包铜复合带材的制备方法，包括以下步骤：

1)将铜芯插入过渡金属管，包有过渡金属管铜芯再插入镍管成复合金属棒；

2)将步骤1)制成的复合金属棒冷锻成复合金属板，退火；

3)将步骤2)制成的复合金属板加热，并预冷轧一次；

4)将步骤3)预冷轧过的复合金属板一次性通过串联轧辊进行冷轧再退火并反复多次，得到镍包铜复合带材；