一种强耐蚀性铝合金汽车电池壳托盘板材及制备方法与流程

本发明属于铝合金加工，涉及一种强耐蚀性铝合金汽车电池壳托盘板材及制备方法。

背景技术：

1、日益严重的环境问题将新能源汽车推向了发展的高速通道，作为一种绿色环保无污染的新型出行交通工具，车身整体重量是制约其发展的重要因素之一，轻量化技术的应用将大大的降低整车重量。电池模块作为汽车的核心组成部分，而电池托盘作为整个电池模块的支撑，具有轻量化，可塑性，还有100%可回收等特性上均具有优势。铝合金电池托盘也经历了从材料到工艺的创新发展，具有多种功能性系统融合的，可靠性更高、功能更丰富的电池托盘将是未来的发展方向。

2、目前，现有对新能源汽车电池托盘底板用铝合金材料有：cn202010206382.9涉及铝合金材料技术领域，提供一种新能源汽车电池托盘高强铝合金型材及其制备方法，所述铝合金型材由以下质量百分比的化学组分组成：si：0.65～0.8％、mg：0.48～0.6％、zn：0.3～0.4％、fe：0.06～0.10％、cu：0.15～0.25％、zr：0.02～0.04％、稀土元素：0.05～0.07％、mo：0.03～0.06％、mn：0.04～0.06％、ti：0.03～0.04％、cr：0.01～0.03％、余量为al，包括以下步骤：(1)熔炼；(2)精炼(3)铸造；(4)均匀化处理；(5)挤压；(6)固溶淬火；(7)时效处理，解决现有技术铝合金型材抗拉强度、屈服强度或耐腐蚀性能不佳，难以满足高品质电池托盘需求的问题。cn201811603712.7涉及铝合金加工技术领域，具体涉及一种用于电动汽车动力电池托盘的铝合金材料及其制备方法。该合金材料的成分及质量百分比组成为：mg:1.00~1.18％、si:0.82~1.00％、cu:0.88~1.02％、mn:0.64~0.82％、zr:0.05~0.25％、fe≤0.3％，其它杂质总和≤0.15％，余量为al。cn201910305909.0公开了一种用于新能源汽车电池托盘底板的铝合金型材，属于合金材料技术领域，其技术方案要点是，包括如下组分：硅0.6~0.7wt%、铁≤0.19wt%、铜0.05~0.1wt%、锰0.1~0.2wt%、镁0.55-0.65wt%、铬≤0.05wt%、锌≤0.05wt%、钛≤0.05wt%，余量为铝及可不避免的杂质，杂质的总含量≤0.15wt%。

3、目前，国内外新能源汽车上使用铝合金电池壳托盘主要应用3~5mm6xxx铝合金，其生产过程相对复杂，力学性能及腐蚀性能受自然时效影响波动较大。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明通过调控板材化学成分及改变成品热处理方式，提供了一种强耐蚀性铝合金汽车电池壳托盘板材及制备方法，保证了板材力学性能及腐蚀性能的稳定性，解决了现有电池壳托盘板材长时敏化条件下耐蚀性较差等问题，对提高电池壳托盘应用铝合金板材的可靠性和使用寿命起促进作用，为汽车“轻量化”提供了有力支持。

2、一种强耐蚀性铝合金汽车电池壳托盘板材，所述板材的成分及其质量百分比含量为：si：0.02~0.12%，fe：0.20~0.40%，cu：≤0.05%，mn：0.30~0.50%，mg：2.80~3.10%，cr：≤0.15%，zn≤0.10%，ti：0.20~0.40%，单个杂质≤ 0.05%、杂质合计≤ 0.15%，余量为al。

3、一种上述强耐蚀性铝合金汽车电池壳托盘板材的制备方法，包括以下步骤：

4、（1）熔铸：将铝合金原料按所述配比熔炼为液态铝合金，经扒渣、合金化后进行精炼；精炼后静置20~40min；

5、（2）除气除杂：将精炼后的铝合金熔体通入高纯氩气并搅拌熔体，除去精炼后的铝合金熔体中的杂质气体，在线氢含量控制在0.15ml/100gal以内；熔体通过孔径≥50ppi的双级泡沫陶瓷过滤板过滤来控制纯洁度，过滤温度为700~720℃；

6、（3）在线细化：将除气除杂后的铝合金熔体进行在线细化；

7、（4）锯切铣面：将细化后的5xxx铝合金铸锭锯切成一定规格并铣去表面凝壳层；

8、（5）加热：将锯切铣面后的铝合金铸锭加热；

9、（6）轧制：均匀化出炉后限定降温＜50℃内进入粗轧工序，再进行4连式精轧工序，最终精轧下线卷坯厚度9.0mm，卷温290-330℃，自然冷却至室温；

10、（7）冷轧：严格按照工艺安排道次进行冷轧；

11、（8）热处理：将冷轧后的铝合金板材在连退线气垫淬火炉中进行热处理，然后风冷至室温或将冷轧后的铝合金板材在箱式退火炉中进行热处理，然后空冷至室温；

12、（9）拉伸矫直：将退火后5xxx铝合金板材进行拉伸矫直调整卷材不平度，拉伸率为0.2~1.2%。

13、进一步地，步骤（1）所述的熔炼温度为735~775℃，所述精炼温度740~750℃，精炼时长为30~40min。

14、进一步地，步骤（3）中细化采用的细化剂为al-5ti-1b细化丝，所述细化剂添加量为1.3-1.8kg/t。

15、进一步地，步骤（5）所述的加热制度为420~440℃/1~2h+520~530℃/2~12h；即先将铝合金铸锭在420~440℃保温1~2h，随后升温至520~~530℃再保温2~12h，保温时长不超过24h。

16、进一步地，步骤（6）所述的粗轧工序中，扎道控制在19~23道次之间，粗轧后中间坯厚度控制在30~40mm；所述精扎工序中，每道次精轧压下率控制在32%~42%之间，精轧张力为5~15mpa。

17、进一步地，步骤（7）所述的冷轧中，轧制道次：9.0mm-6.6mm-4.5mm-3.5mm。

18、进一步地，步骤（8）所述的热处理中，温度为300~340℃，保温时间为2~6h。

19、进一步地，步骤（9）所述热处理以5~15℃/s的速度升温至470~490℃，保温时间为15~25s，拉伸量为0.2~0.5%。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

21、1. 本发明通过优化合金元素配比，严格控制了5xxx铝合金板材中mg元素含量，mg作为5xxx铝合金板材中主要元素，会在基体中形成大量的β（al3mg2相）。在长期酸性腐蚀环境条件下，β相的电位较α-al基体更负，由于基体和β相之间存在电势差而发生原电池反应，导致发生电化学腐蚀，β相作为阳极被溶解，严重影响材料的腐蚀性，需要在生产过程中严格控制其含量；

22、mn、cr元素的少量添加会在铸锭凝固过程中改善富铁相形貌，减少杂质元素fe的负面影响，同时也会在板材中形成α-alfemncrsi与al6mn等第二相，一定程度上会提高板材再结晶温度；

23、ti元素的少量加入，可在熔铸过程中起变质作用，一定程度可细化铸造过程中原铝锭晶粒大小，有利于提高后续铝合金板材综合性能。最终得到130℃/1000h长时敏化条件下强耐蚀性铝合金板材。

24、2. 本发明采用箱式成品退火方式，工序简单且成本低，得到较为均匀的金属间化合物。

25、3. 本发明成品厚度为3.5mm，相比于传统5mm以上铝合金电池壳托盘板材，可以有效的促进汽车“轻量化”的实现。