一種低成本鈦合金節能車用蓄電池殼體及其制備方法和加工方法
【專利摘要】本發明公開了一種低成本鈦合金節能車用蓄電池殼體及其制備方法和加工方法，包括鉬0.1?1份、鐵0.2?1.2份、錫1?3份、鋁0.5?6份、鉻5?20份、鎳0.1?1.5份、氧化錳30?50份、鋯1?10份、氧化銅0.01?0.1份、鈦50?80份；并通過制備電極、三次真空自耗電弧爐熔煉得到鈦合金鑄錠，然后通過澆注、脫模、外表面粗加工、外表面平磨、內壁粗加工、內壁平磨、熱處理和精磨等步驟得到成品殼體。本發明能有效解決現有的電動車用蓄電池殼體強度差、抗拉伸強度和屈服強度較低、發生碰撞后電池易受損而容易產生自然等問題。
【專利說明】
一種低成本鈦合金節能車用蓄電池殼體及其制備方法和加工方法
技術領域
[0001]本發明涉及新能源車電池技術領域，具體涉及一種低成本鈦合金節能車用蓄電池殼體及其制備方法和加工方法。
【背景技術】
[0002]目前，新能源車已經逐漸增大了市場占有量，新能源車主要有新型燃料車如天然氣或乙醇等幾種，而目前發展最為迅猛的則是電動車，目前的電動車所采用的蓄電池分為鉛蓄電池和鋰離子電池兩種，鉛蓄電池是傳統的車用蓄電池，其結構簡單、成本低廉，但存在蓄電量低、電量肉容易流失、使用壽命短等問題，而其有效的替代品則為鋰離子電池，雖然鋰離子電池的制造成本較高，但其具有容量大、體積小、重量輕等優點，尤其適用于電動車，因為重量過大則導致驅動負荷大，采用鋰離子電池能有效減少電動車的重量，提高電量使用率進而提高行駛里程。但目前的電動車所采用的鋰離子電池其外殼一般為橡膠或鋁合金，若發生碰撞導致殼體損壞時，鋰離子電池極易發生自然現象，其主要原因就是電磁的外殼強度較差，雖然采用橡膠或鋁合金能保證輕量化和成本，但抗拉伸強度和屈服強度較低。
【發明內容】
[0003]本發明旨在提供一種低成本鈦合金節能車用蓄電池殼體及其制備方法和加工方法，以解決現有的電動車用蓄電池殼體強度差、抗拉伸強度和屈服強度較低、發生碰撞后電池易受損而容易產生自然等問題。
[0004]本發明是通過如下技術方案予以實現的:
[0005]—種低成本鈦合金節能車用蓄電池殼體，它由以下重量份原料組成:鉬0.1-1份、鐵0.2-1.2份、錫1-3份、鋁0.5-6份、鉻5-20份、鎳0.1-1.5份、氧化錳30-50份、鋯1-10份、氧化銅0.01-0.1份、鈦50-80份。
[0006]它由以下重量份原料組成:鉬0.2-0.8份、鐵0.5-1份、錫1.5-2.5份、鋁1_4份、鉻8-12份、鎳0.6-0.9份、氧化錳40-46份、鋯3-7份、氧化銅0.02-0.05份、鈦55-75份。
[0007]它由以下重量份原料組成:鉬0.5份、鐵0.8份、錫2份、鋁3份、鉻10份、鎳0.6份、氧化錳42份、鋯5份、氧化銅0.04份、鈦65份。
[0008]上述低成本鈦合金節能車用蓄電池殼體的制備方法包括以下步驟:
[0009](A)制備電極:按比例取各組分原料進行混料，混料后，用壓力機壓制成自耗電極；
[0010](B) —次真空自耗電弧爐熔煉:將自耗電極裝入真空自耗電弧爐進行熔煉，熔煉溫度為1500-2500°C，在結晶器獲得一次鑄錠；
[0011](C) 二次真空自耗電弧爐熔煉:將一次鑄錠作為自耗電極進行二次真空自耗電弧爐熔煉，熔煉溫度1700-2200 °C，在結晶器獲得二次鑄錠；
[0012](D)三次真空自耗電弧爐熔煉:將二次鑄錠作為自耗電極進行三次真空自耗電弧爐熔煉，熔煉溫度為1850-2150°C，在結晶器獲得三次鑄錠；
[0013](E)制備鈦合金鑄錠:將三次鑄錠切去冒口和底墊，扒除表面氧化皮，并在頭、尾進行倒角處理后獲得鈦合金鑄錠。
[0014]上述低成本鈦合金節能車用蓄電池殼體的加工方法包括以下步驟:
[0015](I)澆注:將鈦合金鑄錠加熱熔化并通入氮氣進行精煉，精煉完成后保溫2h，溫度將至650 °C后澆注入模具內；
[0016](2)脫模:待模具冷卻至室溫后脫模得到長205mm、寬105mm、高85mm、壁厚20mm的中空鈦合金盒體；
[0017](3)外表面粗加工:用銑床銑盒體外部5個面，至盒體外形尺寸為202mmX 1lmmX80.5mm；
[0018](4)外表面平磨:通過磨床平磨盒體外部5個面至盒體外形尺寸為201 ± 0.02mm X101 ±0.02mm X 81 ± 0.02mm;
[0019](5)內壁粗加工:用銑床銑盒體內壁，至盒體內空尺寸為165mmX 68mmX 61mm;
[0020](6)內壁平磨:通過磨床平磨盒體內壁至內部尺寸為168.5±0.02111111\69±0.02111111X63.5±0.02mm;
[0021](7)熱處理:將工件盒體在800°C及600°C下分別進行Ih和2h的雙重退火，然后在850 °C及550 °C下分別進行Ih和4h的時效處理，使盒體的屈服強度達800MPa，延伸率達12.7% ；
[0022](8)精磨:精磨熱處理后的盒體外壁和內壁，使其外部尺寸至200mmX 10mmX80mm，內腔尺寸至 170mmX70mmX65mm;
[0023](9)檢測入庫:采用超聲波或熒光探測設備對成品盒體進行檢測，去除有缺陷的盒體，符合標準的成品入庫封存。
[0024]所述步驟(4)、(6)中處理后的盒體表面粗糙度均為Ral.6。
[0025]本發明的有益效果是:
[0026]與現有技術相比，本發明提供的低成本鈦合金節能車用蓄電池殼體采用鈦合金材質，并通過特定的制備工藝和加工工藝能保證蓄電池殼體具有高精度、高強度的特點，與傳統的橡膠和鋁合金殼體相比，本發明提供的鈦合金殼體具有抗拉伸強度高、屈服強度高等優點，屈服強度達800MPa，延伸率達12.7 %，其能有效保護內部的電池組，發生碰撞時能有效避免變形或損壞，進而降低了危險性，提高了蓄電池的安全性能。
【具體實施方式】
[0027]以下結合實施例對本發明的技術方案作進一步說明，但所要求的保護范圍并不局限于所述；
[0028]實施例1:
[0029]取鉬I份、鐵1.2份、錫3份、鋁6份、鉻20份、鎳1.5份、氧化錳50份、鋯10份、氧化銅0.1份、鈦50份進行混料，混料后，用壓力機壓制成自耗電極;一次真空自耗電弧爐熔煉:將自耗電極裝入真空自耗電弧爐進行熔煉，熔煉溫度為1500-2500°C，在結晶器獲得一次鑄錠;二次真空自耗電弧爐熔煉:將一次鑄錠作為自耗電極進行二次真空自耗電弧爐熔煉，熔煉溫度1700-2200 °C，在結晶器獲得二次鑄錠;三次真空自耗電弧爐熔煉:將二次鑄錠作為自耗電極進行三次真空自耗電弧爐熔煉，熔煉溫度為1850-2150 °C，在結晶器獲得三次鑄錠;制備鈦合金鑄錠:將三次鑄錠切去冒口和底墊，扒除表面氧化皮，并在頭、尾進行倒角處理后獲得鈦合金鑄錠。澆注:將鈦合金鑄錠加熱熔化并通入氮氣進行精煉，精煉完成后保溫2h，溫度將至650°C后澆注入模具內；脫模:待模具冷卻至室溫后脫模得到長205mm、寬105mm、高85mm、壁厚20mm的中空鈦合金盒體;外表面粗加工:用銑床銑盒體外部5個面，至盒體外形尺寸為202mmX 1lmmX 80.5mm;外表面平磨:通過磨床平磨盒體外部5個面至盒體外形尺寸為201 ±0.02_X 101 ±0.02_X81 ±0.02mm，盒體表面粗糙度均為Ral.6；內壁粗加工:用銑床銑盒體內壁，至盒體內空尺寸為165mm X 68mm X 61mm ；內壁平磨:通過磨床平磨盒體內壁至內部尺寸為168.5 ± 0.02mm X 69 ± 0.02mm X 63.5 ± 0.02mm，盒體表面粗糙度均為Ral.6；熱處理:將工件盒體在800 °C&600°C下分別進行Ih和2h的雙重退火，然后在850 °(:及5500C下分別進行Ih和4h的時效處理，使盒體的屈服強度達800MPa，延伸率達12.7 % ;精磨:精磨熱處理后的盒體外壁和內壁，使其外部尺寸至200mmX 100mmX 80mm,內腔尺寸至170mmX70mmX65mm;檢測入庫:采用超聲波或熒光探測設備對成品盒體進行檢測，去除有缺陷的盒體，符合標準的成品入庫封存。
[0030]實施例2:
[0031]取鉬0.1份、鐵0.2份、錫I份、鋁0.5份、鉻5份、鎳0.1份、氧化錳30份、鋯I份、氧化銅0.01份、鈦80份進行混料，混料后，用壓力機壓制成自耗電極;一次真空自耗電弧爐熔煉:將自耗電極裝入真空自耗電弧爐進行熔煉，熔煉溫度為1500-2500°C，在結晶器獲得一次鑄錠;二次真空自耗電弧爐熔煉:將一次鑄錠作為自耗電極進行二次真空自耗電弧爐熔煉，熔煉溫度1700-2200 °C，在結晶器獲得二次鑄錠;三次真空自耗電弧爐熔煉:將二次鑄錠作為自耗電極進行三次真空自耗電弧爐熔煉，熔煉溫度為1850-2150 °C，在結晶器獲得三次鑄錠;制備鈦合金鑄錠:將三次鑄錠切去冒口和底墊，扒除表面氧化皮，并在頭、尾進行倒角處理后獲得鈦合金鑄錠。澆注:將鈦合金鑄錠加熱熔化并通入氮氣進行精煉，精煉完成后保溫2h，溫度將至650°C后澆注入模具內；脫模:待模具冷卻至室溫后脫模得到長205mm、寬105mm、高85mm、壁厚20mm的中空鈦合金盒體;外表面粗加工:用銑床銑盒體外部5個面，至盒體外形尺寸為202mmX 1lmmX 80.5mm;外表面平磨:通過磨床平磨盒體外部5個面至盒體外形尺寸為201 ±0.02_X 101 ±0.02_X81 ±0.02mm，盒體表面粗糙度均為Ral.6；內壁粗加工:用銑床銑盒體內壁，至盒體內空尺寸為165mm X 68mm X 61mm ；內壁平磨:通過磨床平磨盒體內壁至內部尺寸為168.5 ± 0.02mm X 69 ± 0.02mm X 63.5 ± 0.02mm，盒體表面粗糙度均為Ral.6；熱處理:將工件盒體在800 °C&600°C下分別進行Ih和2h的雙重退火，然后在850 °(:及5500C下分別進行Ih和4h的時效處理，使盒體的屈服強度達800MPa，延伸率達12.7 % ;精磨:精磨熱處理后的盒體外壁和內壁，使其外部尺寸至200mmX 100mmX 80mm,內腔尺寸至170mmX70mmX65mm;檢測入庫:采用超聲波或熒光探測設備對成品盒體進行檢測，去除有缺陷的盒體，符合標準的成品入庫封存。
[0032]實施例3:
[0033]取鉬0.8份、鐵I份、錫2.5份、鋁4份、鉻12份、鎳0.9份、氧化錳46份、鋯7份、氧化銅0.05份、鈦55份進行混料，混料后，用壓力機壓制成自耗電極;一次真空自耗電弧爐熔煉:將自耗電極裝入真空自耗電弧爐進行熔煉，熔煉溫度為1500-2500°C，在結晶器獲得一次鑄錠;二次真空自耗電弧爐熔煉:將一次鑄錠作為自耗電極進行二次真空自耗電弧爐熔煉，熔煉溫度1700-2200 °C，在結晶器獲得二次鑄錠;三次真空自耗電弧爐熔煉:將二次鑄錠作為自耗電極進行三次真空自耗電弧爐熔煉，熔煉溫度為1850-2150 °C，在結晶器獲得三次鑄錠;制備鈦合金鑄錠:將三次鑄錠切去冒口和底墊，扒除表面氧化皮，并在頭、尾進行倒角處理后獲得鈦合金鑄錠。澆注:將鈦合金鑄錠加熱熔化并通入氮氣進行精煉，精煉完成后保溫2h，溫度將至650°C后澆注入模具內；脫模:待模具冷卻至室溫后脫模得到長205mm、寬105mm、高85mm、壁厚20mm的中空鈦合金盒體;外表面粗加工:用銑床銑盒體外部5個面，至盒體外形尺寸為202mmX 1lmmX 80.5mm;外表面平磨:通過磨床平磨盒體外部5個面至盒體外形尺寸為201 ±0.02_X 101 ±0.02_X81 ±0.02mm，盒體表面粗糙度均為Ral.6；內壁粗加工:用銑床銑盒體內壁，至盒體內空尺寸為165mm X 68mm X 61mm ；內壁平磨:通過磨床平磨盒體內壁至內部尺寸為168.5 ± 0.02mm X 69 ± 0.02mm X 63.5 ± 0.02mm，盒體表面粗糙度均為Ral.6；熱處理:將工件盒體在800 °C&600°C下分別進行Ih和2h的雙重退火，然后在850 °(:及5500C下分別進行Ih和4h的時效處理，使盒體的屈服強度達800MPa，延伸率達12.7 % ;精磨:精磨熱處理后的盒體外壁和內壁，使其外部尺寸至200mmX 100mmX 80mm,內腔尺寸至170mmX70mmX65mm;檢測入庫:采用超聲波或熒光探測設備對成品盒體進行檢測，去除有缺陷的盒體，符合標準的成品入庫封存。
[0034]實施例4:
[0035]取鉬0.2份、鐵0.5份、錫1.5份、招I份、絡8份、鎳0.6份、氧化錳40份、鋯3份、氧化銅0.02份、鈦75份進行混料，混料后，用壓力機壓制成自耗電極;一次真空自耗電弧爐熔煉:將自耗電極裝入真空自耗電弧爐進行熔煉，熔煉溫度為1500-2500°C，在結晶器獲得一次鑄錠;二次真空自耗電弧爐熔煉:將一次鑄錠作為自耗電極進行二次真空自耗電弧爐熔煉，熔煉溫度1700-2200 °C，在結晶器獲得二次鑄錠;三次真空自耗電弧爐熔煉:將二次鑄錠作為自耗電極進行三次真空自耗電弧爐熔煉，熔煉溫度為1850-2150 °C，在結晶器獲得三次鑄錠;制備鈦合金鑄錠:將三次鑄錠切去冒口和底墊，扒除表面氧化皮，并在頭、尾進行倒角處理后獲得鈦合金鑄錠。澆注:將鈦合金鑄錠加熱熔化并通入氮氣進行精煉，精煉完成后保溫2h，溫度將至650°C后澆注入模具內；脫模:待模具冷卻至室溫后脫模得到長205mm、寬105mm、高85mm、壁厚20mm的中空鈦合金盒體;外表面粗加工:用銑床銑盒體外部5個面，至盒體外形尺寸為202mmX 1lmmX 80.5mm;外表面平磨:通過磨床平磨盒體外部5個面至盒體外形尺寸為201 ±0.02_X 101 ±0.02_X81 ±0.02mm，盒體表面粗糙度均為Ral.6；內壁粗加工:用銑床銑盒體內壁，至盒體內空尺寸為165mm X 68mm X 61mm ；內壁平磨:通過磨床平磨盒體內壁至內部尺寸為168.5 ± 0.02mm X 69 ± 0.02mm X 63.5 ± 0.02mm，盒體表面粗糙度均為Ral.6；熱處理:將工件盒體在800 °C&600°C下分別進行Ih和2h的雙重退火，然后在850 °(:及5500C下分別進行Ih和4h的時效處理，使盒體的屈服強度達800MPa，延伸率達12.7 % ;精磨:精磨熱處理后的盒體外壁和內壁，使其外部尺寸至200mmX 100mmX 80mm,內腔尺寸至170mmX70mmX65mm;檢測入庫:采用超聲波或熒光探測設備對成品盒體進行檢測，去除有缺陷的盒體，符合標準的成品入庫封存。
[0036]實施例5:
[0037]取鉬0.5份、鐵0.8份、錫2份、鋁3份、鉻10份、鎳0.6份、氧化錳42份、鋯5份、氧化銅
0.04份、鈦65份進行混料，混料后，用壓力機壓制成自耗電極;一次真空自耗電弧爐熔煉:將自耗電極裝入真空自耗電弧爐進行熔煉，熔煉溫度為1500-2500°C，在結晶器獲得一次鑄錠;二次真空自耗電弧爐熔煉:將一次鑄錠作為自耗電極進行二次真空自耗電弧爐熔煉，熔煉溫度1700-2200 °C，在結晶器獲得二次鑄錠;三次真空自耗電弧爐熔煉:將二次鑄錠作為自耗電極進行三次真空自耗電弧爐熔煉，熔煉溫度為1850-2150 °C，在結晶器獲得三次鑄錠;制備鈦合金鑄錠:將三次鑄錠切去冒口和底墊，扒除表面氧化皮，并在頭、尾進行倒角處理后獲得鈦合金鑄錠。澆注:將鈦合金鑄錠加熱熔化并通入氮氣進行精煉，精煉完成后保溫2h，溫度將至650°C后澆注入模具內；脫模:待模具冷卻至室溫后脫模得到長205mm、寬105mm、高85mm、壁厚20mm的中空鈦合金盒體;外表面粗加工:用銑床銑盒體外部5個面，至盒體外形尺寸為202mmX 1lmmX 80.5mm;外表面平磨:通過磨床平磨盒體外部5個面至盒體外形尺寸為201 ±0.02_X 101 ±0.02_X81 ±0.02mm，盒體表面粗糙度均為Ral.6；內壁粗加工:用銑床銑盒體內壁，至盒體內空尺寸為165mm X 68mm X 61mm ；內壁平磨:通過磨床平磨盒體內壁至內部尺寸為168.5 ± 0.02mm X 69 ± 0.02mm X 63.5 ± 0.02mm，盒體表面粗糙度均為Ral.6；熱處理:將工件盒體在800 °C&600°C下分別進行Ih和2h的雙重退火，然后在850 °(:及5500C下分別進行Ih和4h的時效處理，使盒體的屈服強度達800MPa，延伸率達12.7 % ;精磨:精磨熱處理后的盒體外壁和內壁，使其外部尺寸至200mmX 100mmX 80mm,內腔尺寸至170mmX70mmX65mm;檢測入庫:采用超聲波或熒光探測設備對成品盒體進行檢測，去除有缺陷的盒體，符合標準的成品入庫封存。
【主權項】
1.一種低成本鈦合金節能車用蓄電池殼體，其特征在于:它由以下重量份原料組成:鉬0.1-1份、鐵0.2-1.2份、錫1-3份、鋁0.5-6份、鉻5-20份、鎳0.1-1.5份、氧化錳30-50份、鋯1-10份、氧化銅0.01-0.1份、鈦50-80份。2.根據權利要求1所述的低成本鈦合金節能車用蓄電池殼體，其特征在于:它由以下重量份原料組成:鉬0.2-0.8份、鐵0.5-1份、錫1.5-2.5份、鋁1_4份、鉻8_12份、鎳0.6-0.9份、氧化錳40-46份、鋯3-7份、氧化銅0.02-0.05份、鈦55-75份。3.根據權利要求1所述的低成本鈦合金節能車用蓄電池殼體，其特征在于:它由以下重量份原料組成:鉬0.5份、鐵0.8份、錫2份、鋁3份、鉻1份、鎳0.6份、氧化錳42份、鋯5份、氧化銅0.04份、鈦65份。4.一種如權利要求1-3任一項所述的低成本鈦合金節能車用蓄電池殼體的制備方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: (A)制備電極:按比例取各組分原料進行混料，混料后，用壓力機壓制成自耗電極； (B)—次真空自耗電弧爐熔煉:將自耗電極裝入真空自耗電弧爐進行熔煉，熔煉溫度為1500-25000C，在結晶器獲得一次鑄錠； (C)二次真空自耗電弧爐熔煉:將一次鑄錠作為自耗電極進行二次真空自耗電弧爐熔煉，熔煉溫度1700-2200 °C，在結晶器獲得二次鑄錠； (D)三次真空自耗電弧爐熔煉:將二次鑄錠作為自耗電極進行三次真空自耗電弧爐熔煉，熔煉溫度為1850-2150°C，在結晶器獲得三次鑄錠； (E)制備鈦合金鑄錠:將三次鑄錠切去冒口和底墊，扒除表面氧化皮，并在頭、尾進行倒角處理后獲得鈦合金鑄錠。5.—種如權利要求1-3任一項所述的低成本鈦合金節能車用蓄電池殼體的加工方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: (1)澆注:將鈦合金鑄錠加熱熔化并通入氮氣進行精煉，精煉完成后保溫2h，溫度將至650 °C后饒注入模具內； (2)脫模:待模具冷卻至室溫后脫模得到長205mm、寬105mm、高85mm、壁厚20mm的中空鈦合金盒體； (3)外表面粗加工:用銑床銑盒體外部5個面，至盒體外形尺寸為202mmX 1lmmX80.5mm； (4)外表面平磨:通過磨床平磨盒體外部5個面至盒體外形尺寸為201± 0.02mm X 101 土0.02mm X 81 ± 0.02mm; (5)內壁粗加工:用銑床銑盒體內壁，至盒體內空尺寸為165mmX68mmX61mm; (6)內壁平磨:通過磨床平磨盒體內壁至內部尺寸為168.5±0.02mmX69±0.02mmX63.5±0.02mm; (7)熱處理:將工件盒體在800°C及600°C下分別進行Ih和2h的雙重退火，然后在850°C及550°(:下分別進行111和411的時效處理，使盒體的屈服強度達80010^，延伸率達12.7%; (8)精磨:精磨熱處理后的盒體外壁和內壁，使其外部尺寸至200mmX10mmX 80mm,內腔尺寸至17CtamX 7CtamX65臟； (9)檢測入庫:采用超聲波或熒光探測設備對成品盒體進行檢測，去除有缺陷的盒體，符合標準的成品入庫封存。6.根據權利要求5所述的低成本鈦合金節能車用蓄電池殼體的加工方法，其特征在于:所述步驟(4)和步驟(6)中處理后的盒體表面粗糙度均為Ral.6。
【文檔編號】C22F1/18GK106058092SQ201610487606
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月28日
【發明人】陳劍, 鐘安禎
【申請人】普定縣銀豐農業科技發展有限公司