專利名稱：二次電池電極壓制用壓輥及其生產工藝的制作方法
技術領域：
一種二次電池電極壓制用壓輥及其生產工藝，具體涉及一種硬度高、強度高、耐磨性好的二次電池電極壓制用精密壓輥，屬于機械制造及化學電源技術領域。
背景技術：
在鎳氫、鋰離子等二次電池的制作中，電池正負極片經拉漿涂布后都需要進行滾壓，以提高極片的填充密度，并使得其表面更加均勻。因此壓制是一個非常關鍵的環節，壓輥是軋機的一個重要部件。既要保證極片壓到設計的密度和厚度、極片變型量最小，又要壓輥耐磨、有高的強度和硬度，壓輥表面變形量小，以保證電極片壓制后的均勻性，特別是目前動力電池的正、負極片都在向薄型化方向發展，壓制薄型電極對壓輥的強度、硬度和耐磨性能要求更高了。目前使用的多數壓機的壓輥一般都采用碳鋼鍛件加工成型后經過一次熱處理再表面鍍鎳工藝，這種壓輥經過長期的輾壓，鍍層會逐步脫落，表面也極易磨損，這就造成了極片壓制的不均勻性，直接影響到電池的內在質量。同時壓輥也特別容易磨損，要經常拆卸磨鍍加工，經過幾次修磨后壓輥也就報廢了，不但增加了使用成本，還影響了生產效率。
發明內容
本發明的目的是克服現有電池極片軋機中軋輥硬度、強度和耐磨方面的不足，提供一種電池極片軋機新的高強度、高耐磨壓輥的生產工藝。本發明的技術方案一種二次電池電極壓制用壓輥，所述二次電池電極壓制用壓輥所含元素如下
碳 0. 75% 1. 65% ；鉬 0. 60%" 1. 60% ；鉻 0. 80% 2. 10% ；鎳 0. 85% 3. 20% ；硅 0. 70%" 1. 20% ； 猛 0. 95% 1. 60% ；鎢 2. 20% 5. 15% ；鑭系稀土合金 0. 20% 0. 55% ； 其余含量為鐵，單位為重量百分數。所述二次電池電極壓制用壓輥的生產工藝，步驟如下
(1)成型選用含有上述合金元素的電渣重熔鋼錠加熱，加熱到100(Γ1220 時，經過水壓機鍛壓成壓輥坯型，壓輥坯型直徑30(n000mm ；將壓輥坯型放入井式爐進行球化熱處理，加熱升溫到70(T85(TC時充入保護氣體；繼續加熱到70(T85(TC后停止加熱，保溫2飛小時，然后隨爐降溫冷卻；達到常溫后再經過切削粗車加工、留有精加工余量；再在井式爐里升溫到95(T650°C后，保溫5 15分鐘后進行油冷，油冷至60(T700°C取出壓輥坯型進行空冷處理，當壓輥坯型溫度降到室溫后進行精車加工，留精磨余量；
球化退火熱處理可去除應力、改善力學性能、提高塑性、細化金屬晶粒。經過這道工藝以后使輥體內部結構細密，消除了細小的孔隙。(2)中頻淬火利用中頻雙感應器在1500Hz 6000Hz條件下對壓輥坯型進行感應加熱，壓輥坯型以2(T65r/min的速度處理7 15s，當溫度達到88(Tll5(TC后進行水冷； 重復上述中頻淬火操作，處理5、小時后的取出中頻淬火后的壓輥，置于冷卻介質中冷卻0. 5 1. 5h，冷卻至-5(T-196°C后取出壓輥均溫到常溫；
(3)后加工對步驟(2)所得壓輥進行精磨加工和表面拋光，最后得到產品二次電池電極壓制用壓輥；
所述保護氣體為丙烷或甲醇；
所述冷卻介質為氟利昂、壓縮空氣、液氮、干冰、酒精或正丙醇。所述工藝用于鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池和動力電池的正、負電極片的壓制。本發明的有益效果本發明通過中頻雙感應器進行淬火處理，使淬火深度達到l(Tl5mm，工作層硬度達到HRC66飛8。最后對工件進行冷處理，在介質中冷卻到-5(T-196°C，待溫度均勻后后取出均溫到常溫后再進行最后的精磨加工和表面拋光。經過這種特殊的處理和加工，提高了壓輥的硬度、強度和耐磨性，去除了淬火的應力，使金屬結構基體組織上產生的均勻、細微而彌散的炭化物析出，顯著提高了金屬的耐磨損性能，硬度也會增加，直接提高磨損件的壽命，獲得良好的綜合性能。綜合使用壽命比原來普通壓輥提高10倍以上。超深淬硬層軋輥，既能保證這種軋輥外層淬火效果，又可兼顧輥芯的強度使用要求，不斷輥，無裂痕，減少軋機事故。延長了使用壽命長，減少了磨輥次數，降低了輥耗和使用成本。
圖1 一種二次電池電極壓制用壓輥結構示意圖。
具體實施例方式圖1中1、淬透層，是淬火時在棍體表面淬透的深度；2、輥體，是壓輥的輥體；3、軸承檔，用于安裝軸承的部位；4、固定段，用于安裝傳動輪的部位。實施例1
(1)成型選用含有0. 97%鉬、1. 63%鉻、2. 15%鎳、1. 05%硅、1. 50%錳、2. 20%鎢和鑭系稀土合金0. 30%，其余為鐵的電渣重熔鋼錠作為基材，單位為重量百分數，下同；將基材加熱到100(Γ1050 時，用400T水壓機經過鍛壓最后鍛成壓輥坯型，壓輥坯型直徑300mm ； 將壓輥坯型放入井式爐進行球化熱處理，加熱升溫到580°C時充入保護氣丙烷。爐溫達到 730°C時，保溫4小時，然后隨爐降溫冷卻。達到常溫后，進行粗車切削加工、留有0. 5mm的精加工余量。再在井式爐里進行預熱處理，升溫到950°C時保溫5分鐘進行油冷，待溫度降到650°C取出壓輥坯型進行空冷處理，當工件溫度降到室溫后進行精車加工，留0. Imm的精磨余量。(2)中頻淬火利用中頻雙感應器在1500Hz條件下對壓輥坯型進行感應加熱，壓輥坯型以25r/min的速度處理15s，當溫度達到930°C后進行水冷；重復上述中頻淬火操作， 處理8小時后的取出中頻淬火后的壓輥，置于介質中冷卻0. 5h，冷卻至_70°C后取出壓輥均溫到常溫；
(3)后加工對步驟(2)所得壓輥進行精磨加工和表面拋光，最后得到產品二次電池電極壓制用壓輥；壓輥結構如圖1所示，將壓輥檢驗入庫。實施例2
4(1)成型選用含有碳0. 75%、鉬 0. 60%、鉻 0. 80%、鎳 0. 85%、硅 0. 70%、
錳0. 95%、鎢3. 5%、鑭系稀土合金0. 20%，其余含量為鐵的電渣重熔鋼錠作為原料。將上述電渣重熔鋼錠加熱，加熱到110(Γ1220 時，經過水壓機鍛壓成壓輥坯型，壓輥坯型直徑 800mm ；將壓輥坯型放入井式爐進行球化熱處理，加熱升溫到580°C時充入保護氣體甲醇； 繼續加熱到700°C后停止加熱，保溫5小時，然后隨爐降溫冷卻；達到常溫后再經過切削粗車加工、留有精加工余量0. 3mm ；再在井式爐里升溫到650°C后，保溫15分鐘后進行油冷，油冷至600°C取出壓輥坯型進行空冷處理，當壓輥坯型溫度降到室溫后進行精車加工，留精磨余量0. Imm ；
(2)中頻淬火利用中頻雙感應器在3000Hz條件下對壓輥坯型進行感應加熱，壓輥坯型以40r/min的速度處理10s，當溫度達到880°C后進行水冷；重復上述中頻淬火操作，處理 7小時后的取出中頻淬火后的壓輥，置于介質中冷卻lh，冷卻至-100°C后取出壓輥均溫到
常溫；
(3)后加工對步驟(2)所得壓輥進行精磨加工和表面拋光，最后得到產品二次電池電極壓制用壓輥；將壓輥檢驗入庫。 實施例3
(1)成型選用含有碳1. 65%、鉬 1. 60%、鉻 2. 10%、鎳 3. 20%、硅 1. 20%、
錳1. 60%、鎢5. 05%、鑭系稀土合金0. 55%，其余含量為鐵的電渣重熔鋼錠作為原料。將上述電渣重熔鋼錠加熱，加熱到100(Γ1220 時，經過水壓機鍛壓成壓輥坯型，壓輥坯型直徑IOOOmm ；將壓輥坯型放入井式爐進行球化熱處理，加熱升溫到580°C時充入保護氣體甲醇；繼續加熱到800°C后停止加熱，保溫2小時，然后隨爐降溫冷卻；達到常溫后再經過切削粗車加工、留有精加工余量0. 3mm ；再在井式爐里升溫到950°C后，保溫5分鐘后進行油冷， 油冷至700°C取出壓輥坯型進行空冷處理，當壓輥坯型溫度降到室溫后進行精車加工，留精磨余量0. Imm ；
(2)中頻淬火利用中頻雙感應器在6000Hz條件下對壓輥坯型進行感應加熱，壓輥坯型以65r/min的速度處理7s，當溫度達到1150°C后進行水冷；重復上述中頻淬火操作，處理 5小時后的取出中頻淬火后的壓輥，置于介質中冷卻1.證，冷卻至_50°C后取出壓輥均溫到
常溫；
(3)后加工對步驟(2)所得壓輥進行精磨加工和表面拋光，最后得到產品二次電池電極壓制用壓輥；將壓輥檢驗入庫。
權利要求
1.一種二次電池電極壓制用壓輥，其特征在于所述二次電池電極壓制用壓輥所含元素如下碳 0. 75% 1· 65% ； 銷 0. 60%" 1. 60% ； 鉻 0. 809Γ2. 10% ； 鎳 0. 859Γ3. 20% ； 娃 0. 70%" 1. 20% ； 錳 0. 959Γ1. 60% ； 鶴 2. 20% 5. 15% ； 鑭系稀土合金0. 20°Γ0. 55% ； 其余含量為鐵，單位為重量百分數。
2.生產權利要求1所述二次電池電極壓制用壓輥的工藝，其特征在于，(1)成型選用含有上述合金元素的電渣重熔鋼錠加熱，加熱到100(Γ1220 時，經過水壓機鍛壓成壓輥坯型，壓輥坯型直徑30(Γ 000πιπι ；將壓輥坯型放入井式爐進行球化熱處理，加熱升溫到70(T85(TC時充入保護氣體；繼續加熱到70(T85(TC后停止加熱，保溫2飛小時，然后隨爐降溫冷卻；達到常溫后再經過切削粗車加工、留有精加工余量；再在井式爐里升溫到65(T950°C后，保溫5 15分鐘后進行油冷，油冷至60(T700°C取出壓輥坯型進行空冷處理，當壓輥坯型溫度降到室溫后進行精車加工，留精磨余量；(2)中頻淬火利用中頻雙感應器在1500Hz飛OOOHz條件下對壓輥坯型進行感應加熱， 壓輥坯型以2(T65r/min的速度處理7 15s，當溫度達到88(Γ 150 后進行水冷；重復上述中頻淬火操作，處理5、小時后的取出中頻淬火后的壓輥，置于介質中冷卻0. 5^1.證，冷卻至-5(T-196°C，取出壓輥均溫到常溫；(3)后加工對步驟(2)所得壓輥進行精磨加工和表面拋光，最后得到產品二次電池電極壓制用壓輥；所述保護氣體為丙烷或甲醇；所述冷卻介質為氟利昂、壓縮空氣、液氮、干冰、酒精或正丙醇中的一種。
3.根據權利要求2所述二次電池電極壓制用壓輥的工藝，其特征在于所述工藝用于鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池和動力電池的正、負電極片的壓制。
全文摘要
一種二次電池電極壓制用壓輥及其生產工藝，屬于機械制造及化學電源技術領域。本發明采用含有碳、鉬、鉻、鎳、硅、錳、鎢、鑭系稀土合金和鐵的電渣重熔鋼錠為原料，先進行成型工藝加熱經水壓機鍛壓成壓輥坯型，進行球化熱處理，隨爐降溫冷卻，再升溫后進行油冷、空冷后精車加工；再進行中頻淬火處理5~8小時后在介質中冷卻，隨后均溫到常溫；最后進行后加工得到產品二次電池電極壓制用壓輥。本發明采用了超深淬硬的處理方法，處理深度達到壓輥表面以下10~15mm的范圍，增加了壓輥的硬度，提高了強度，為電極的高精密壓制提供了保證，使得到的壓輥有硬度高、強度大、高耐磨性的特點，廣泛用于各種精密壓機，節約了使用成本，提高了產品品質和生產效率。
文檔編號H01M4/04GK102181799SQ201110088688
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月9日 優先權日2011年4月9日
發明者吳升振, 羅開亮 申請人:珠海市光環自動化科技有限公司