本发明专利技术涉及冶金领域，特别是涉及一种新能源汽车电池壳用铝合金及其生产工艺。按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为：Zn：3.4‑5.1；Mg：2.3‑2.7；Cu：1.7‑1.9；Fe：0.3‑0.8；Mn：0.1‑0.4；Si：0.1‑0.3；Cr：0.15‑0.26；Ti：0.12‑0.15；余量为Al和不可避免的杂质。制备工艺包括精炼、过滤、浇铸、压延、均质处理、人工时效和热静压处理等多重工序。该工艺生产的铝合金板材具有抗拉强度和屈服强度高，硬度大，耐疲劳性能优异的特点；非常适合用于新能源汽车电池壳的制造。
Aluminum alloy for battery shell of new energy vehicle and its production process
【技术实现步骤摘要】
一种新能源汽车电池壳用铝合金及其生产工艺
本专利技术涉及冶金领域，特别是涉及一种新能源汽车电池壳用铝合金及其生产工艺。
技术介绍
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。目前市场是的新能源汽车主要是电动汽车，电动汽车是以电力作为动力来源，利用电动机驱动车辆转动。为了提升安全性和续航性能，现有的电动汽车主要采用锂电池组作为动力存储组件。影响电动汽车续航性能的一大重要因素是车身质量，车身质量越低，在相同容量的基础上，电池支持的行驶里程越长。因此现有的新能源电动汽车中使用大量铝合金作为车身的结构材料；铝合金具有机械强度高，密度相对较低的特点。电动汽车使用的电池组外部设置金属保护层用于对内部的电芯进行防护，避免电芯因为受到外力因素发生短路、燃烧或爆炸等故障。现有的电池壳主要使用6xxx系铝合金材料制备而成。该型铝合金材料具有良好的可成型型，可焊接性，机械强度较高，并且可以热处理强化。但是，材料的硬度和耐疲劳性能相对不足。作为电池壳材料使用时，遇到尖锐的物体容易被刺穿，从而导致内的电芯结构被破坏，发生漏液或短路等现象，甚至可以造成汽车起火燃烧。耐疲劳性能的不足则会影响电池组件的使用寿命，电动汽车的电池组合汽车本身应当是一种长寿命的耐用的交通工具，如果电池壳随着使用寿命的增加，机械强度发生变化，结构中产生微观缺陷，则会显著降低对内部电芯的防护作用，从而影响电动汽车的安全性。因此如何在保证铝合金材料机械强度和加工性能的基础上，提升材料的硬度和耐疲劳性能；成为提高电池壳及电池组件安全性和使用寿命的最重要手段。但是，目前市场是提供的6xxx系各品种的铝合金材料，均无法同时满足上述性能要求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种新能源汽车电池壳用铝合金的生产工艺，该工艺生产的铝合金板材具有抗拉强度和屈服强度高，硬度大，耐疲劳性能优异的特点。为了达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种新能源汽车电池壳用铝合金，按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为：Zn：3.4-5.1；Mg：2.3-2.7；Cu：1.7-1.9；Fe：0.3-0.8；Mn：0.1-0.4；Si：0.1-0.3；Cr：0.15-0.26；Ti：0.12-0.15；余量为Al和不可避免的杂质。优选地，按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为：Zn：3.8-4.3；Mg：2.5-2.6；Cu：1.73-1.82；Fe：0.65-0.70；Mn：0.27-0.35；Si：0.23-0.24；Cr：0.18-0.20；Ti：0.14-0.15；余量为Al和不可避免的杂质。进一步优选地，所述铝合金的元素组成中还包括不高于0.4％的Zr元素和不低于0.15％的Re元素，Re元素中包括La、Pr、Nd。进一步优选地，所述Re元素中La、Pr、Nd三者的质量比为4:2:3。该型新能源汽车电池壳用铝合金的生产工艺，包括如下步骤：(1)按照元素配方计算各原料的质量，向熔炉中加入电解铝液，控制铝液的温度为725-745℃，继续向铝液中加入单质金属和中间合金；(2)按照0.32-0.35kg/t的用量向铝液中添加精炼剂，喷粉精炼18-20min，精炼温度为746-750℃；精炼后扒渣，然后再取样分析合金熔液成分；(3)根据分析结果计算并补加单质金属和/或中间合金；以745-750℃的温度搅拌4-5min，再加入与上步骤相同用量的精炼剂，补充精炼12-14min；(4)补充精炼后的铝合金熔液保持730-740℃的温度静置40-50min，对铝液过滤后在线除气，并补充铝钛硼线进行晶粒细化；最后将熔体浇铸得到棒材；(5)将铸棒均质处理后挤压得到圆棒材，对圆棒材进行切割，并压延得到板材；(6)将铝合金板材加热至530-535℃，保温1-1.5h后淬火处理；淬火后再进行人工时效处理，人工时效过程的加热温度为180-195℃，保温时间为7-8h；(7)人工时效处理后，将板材送入到热等静压处理设备中，以95-110MPa的压力和415-420℃的温度热静压处理2-2.3h，得到所需铝合金板材。优选地，所述精炼剂选用FF102精炼剂。优选地，所述步骤(4)中过滤过程采用双级过滤板进行板式过滤，过滤后铝液中的最大夹杂物尺寸不大于15μm。优选地，所述步骤(5)中均质处理的炉温为560-575℃，保温时间为5-6h，并以喷淋的方式进行冷却。优选地，所述热等静压处理设备中的压力介质选用氮气或氩气。本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术提供的铝合金材料在6xxx系铝合金材料配方的基础上，对多种元素的比例进行调整，从而使得合金的强度和硬度明显提供，同时又不至于使其抗蚀性降低，从而显著改善铝合金的耐候性和使用寿命。在本专利技术的铝合金中，添加的稀土元素和锆元素在铝合金熔铸时能够细化晶粒，控制再结晶组织，减少二次晶间距，减少合金中的气体和夹杂，并使夹杂相趋于球化；从而使得铝合金的金相组织更加均匀，降低结构缺陷的产生，显著提高合金的耐疲劳性能。同时还可降低熔体表面张力，增加流动性，有利于浇注成锭，对工艺性能有着明显的影响。本专利技术的生产工艺中，对铸造后的铝合金材料进行均质处理和压延得到板材，板材还依次进行淬火、人工时效和热等静压处理，从而使得最终得到的板材中具有更加均匀且致密的微观组织结构，使得板材的硬度和耐磨性能显著增强，同时提高板材的耐高温性能。满足新能源汽车电池壳的各项性能要求。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。实施例1一种新能源汽车电池壳用铝合金，按照质量百分比，铝合金产品的元素组成为：Zn：3.4；Mg：2.3；Cu：1.7；Fe：0.3；Mn：0.1；Si：0.1；Cr：0.15；Ti：0.12；余量为Al和不可避免的杂质。铝合金的元素组成中还包括0.4％的Zr元素和0.15％的Re元素，Re元素中包括La、Pr、Nd。Re元素中La、Pr、Nd三者的质量比为4:2:3。该型新能源汽车电池壳用铝合金的生产工艺，包括如下步骤：(1)按照元素配方计算各原料的质量，向熔炉中加入电解铝液，控制铝液的温度为725℃，继续向铝液中加入单质金属和中间合金；(2)按照0.32kg/t的用量向铝液中添加精炼剂，喷粉精炼18min，精炼温度为746℃；精炼后扒渣，然后再取样分析合金熔液成分；(3)根据分析结果计算并补加单质金属和/或中间合金；以745℃的温度搅拌4min，再加入与上步骤相同用量的精炼剂，补充精炼12min；(4)补充精炼后的铝合金熔液保持730℃的温度静置40min，对铝液过滤后在线除气，并补充铝钛硼线进行晶粒细化；最后将熔体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种新能源汽车电池壳用铝合金，其特征在于：按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为：Zn：3.4-5.1；Mg：2.3-2.7；Cu：1.7-1.9；Fe：0.3-0.8；Mn：0.1-0.4；Si：0.1-0.3；Cr：0.15-0.26；Ti：0.12-0.15；余量为Al和不可避免的杂质。/n
【技术特征摘要】
1.一种新能源汽车电池壳用铝合金，其特征在于：按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为：Zn：3.4-5.1；Mg：2.3-2.7；Cu：1.7-1.9；Fe：0.3-0.8；Mn：0.1-0.4；Si：0.1-0.3；Cr：0.15-0.26；Ti：0.12-0.15；余量为Al和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池壳用铝合金，其特征在于：按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为：Zn：3.8-4.3；Mg：2.5-2.6；Cu：1.73-1.82；Fe：0.65-0.70；Mn：0.27-0.35；Si：0.23-0.24；Cr：0.18-0.20；Ti：0.14-0.15；余量为Al和不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的一种新能源汽车电池壳用铝合金，其特征在于：所述铝合金的元素组成中还包括不高于0.4％的Zr元素和不低于0.15％的Re元素，Re元素中包括La、Pr、Nd。
4.根据权利要求3所述的一种新能源汽车电池壳用铝合金，其特征在于：所述Re元素中La、Pr、Nd三者的质量比为4:2:3。
5.一种生产权利要求1-4任意一项所述的新能源汽车电池壳用铝合金的生产工艺，其特征在于，所述铝合金的制备工艺包括如下步骤：
(1)按照元素配方计算各原料的质量，向熔炉中加入电解铝液，控制铝液的温度为725-745℃，继续向铝液中加入单质金属和中间合金；
(2)按照0.32-0.35kg/t的用量向铝液中添加精炼剂，喷粉精炼18-20min，精炼温度为746-750℃；精炼...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔立新，赵晓光，焦培勇，韩连涛，张伟，许庆斌，成凯，李明壮，王志伟，
申请(专利权)人：山东创新金属科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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