消除表面波浪及褶皱缺陷的金属镍带制备工艺的制作方法

本发明属于新能源电池制备领域，尤其是高品质纯镍金属带材制备技术，具体涉及一种用于消除表面波浪及褶皱缺陷，提高金属镍带材料表面质量的加工工艺方法。

背景技术：

1、纯金属镍具有耐腐蚀、塑形好、导热导电性能优良等特点，广泛应用于航空航天、电子、新能源电池等领域。近年，纯镍带材的应用领不断扩大，需求量不断增加。然而由于制备技术水平与国外相比存在一定差距，部分高端金属镍带仍需要进口采购。因此，尽快提升我国纯镍带箔材的质量水平，实现替代进口材料，具有重要的经济效益和社会效益。

2、金属镍带的通常制备工序是真空感应熔炼、铸锭浇铸、锻造、热轧、冷轧、退火、酸洗等。由于浇铸时金属镍锭坯内部存在凝固收缩孔洞、有害夹杂元素，以及裹入的非金属夹杂等，导致后续制备的纯镍带材存在夹杂物含量高、性能波动大，板形质量难以控制，影响产品使用性能。而电子束熔炼是在高真空下将高速电子流的动能转化为热能并作为热源进行熔炼的一种真空熔炼工艺，具有熔炼温度高、熔炼功率和加热速度可调、产品纯净度高等特点，通过电子束熔炼制备高纯净金属镍锭坯，可以制备高纯净度，有一定取向组织的纯金属镍锭。

3、除了纯净度要求外，新能源电池等领域对镍的带箔材表面及内部质量要求越来越高，一方面是从使用角度要求带箔材表面平坦，无波浪形飘曲、结疤、拉裂、裂缝、夹杂和折叠压入等缺陷，上述缺陷不仅会损害带材的质量，而且往往降低最终产品性能；另一方面是镍带内部质量要求高。镍带内部冶金质量的优劣对产品及构件的使用性能和服役寿命有较大影响。金属镍带的内部质量与冶炼方法、轧制成型、热处理等密切相关。而对镍带内部缺陷进行质量把关的重要工艺措施是超声检测。超声检测既可以检测材料或构件的表面缺陷，又可以检测其内部缺陷，尤其是对金属板带材裂纹、分层等平面状缺陷具有很强的可靠性及检出能力。轧机轧制力不稳定、工作辊不对称磨损，以及热轧板材的变形都对镍带表面波浪及褶皱产生影响，因此也需要进一步优化轧制工艺。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对新能源电池领域用高纯金属镍带制备中存在的表面波浪及褶皱缺陷等问题，本发明提出了一种消除表面波浪及褶皱缺陷的金属镍带制备工艺，提高纯金属镍带表面质量，有效消除表面波浪及褶皱缺陷。

2、本发明的技术方案是：

3、一种消除表面波浪及褶皱缺陷的金属镍带制备工艺，该方法包括以下步骤：

4、(1)配料：按照金属镍带产品的成分进行配料；

5、(2)装炉：将金属镍块放入电子束熔炼炉的坩埚内，将镍-硼ni-b中间合金以及碳c放入加料室内；

6、(3)电子束熔炼：将电子束熔炼炉抽真空；接通电源打开电子枪熔炼，采用电子束轰击坩埚中的金属镍；金属镍化清后，通过加料室加入镍-硼ni-b中间合金以及碳，继续熔炼至加入的中间合金和碳完全熔化均匀；关闭电子枪，冷却后关闭真空系统，打开炉门，取出金属镍锭；

7、(4)锻造成形：把金属镍锭放入加热炉，达设定温度后保温，出炉锻造形成金属镍扁平锭坯；

8、(5)机加工：通过机加工去除金属镍扁平锭坯表面的孔洞、裂纹和杂质；

9、(6)热轧：采用热轧机对表面机加工后的金属镍扁平锭坯进行热轧，热轧完成后得到金属镍板材，退火去应力、冷却到室温，对板材表面修磨去除氧化皮；

10、(7)冷轧：采用冷轧机多道次对金属镍板材进行轧制至预设变形量，进行退火降低内应力，得到成品镍带。

11、进一步地，所述的步骤(1)中，按照金属镍带产品的成分进行配料；其中，主元素含量按照成品含量范围对应配置的中线进行配料；元素硼b添加按照上限的1.1～1.15倍进行配料，并且以镍-硼ni-b中间合金的形式加入。

12、进一步地，所述的步骤(1)中配料具体为：取金属镍带的成分，按照重量百分比为ni:99.6；c：0.1；mn：0.15～0.16；mg：0.05～0.06；fe：0.08～0.09；b：0.01～0.02；b元素以镍-硼ni-b中间合金的形式加入。

13、进一步地，所述的步骤(3)中，电子束熔炼炉真空度低于0.05pa，电子枪室真空度小于0.003pa。

14、进一步地，所述的步骤(3)中，电子束轰击水冷铜坩埚中的金属镍时，电子枪束流能量为500ma～2000ma，金属镍熔炼时间20min～30min；

15、进一步地，所述的步骤(3)中，继续熔炼时间10min～15min。

16、进一步地，所述的步骤(3)中，冷却时间10min～15min。

17、进一步地，所述的步骤(4)中，加热炉的设定温度为1000℃～1050℃，保温时间1h～2h。

18、进一步地，所述的步骤(6)中，热轧完成后得到的金属镍板材厚度为3mm～8mm。

19、进一步地，所述的步骤(7)中，每道次轧制变形量为20％～30％，变形量达到70％时，退火去应力。

20、本发明的有益效果：

21、本发明采用纯金属镍电子熔炼工艺，通常的真空感应炉熔炼纯金属镍，主要采用氧化铝坩埚或者氧化镁-氧化铝混合坩埚，会导致一些ca、mg、o等有害元素进入金属镍熔体中，当杂质元素o的含量超过70ppm时，金属镍带的冷加工性能急剧降低。与传统制备工艺相比，本发明采用电子束熔炼纯金属镍，不但进一步提高了金属纯净度，而且有利于消除带材表面波浪、折叠等问题，提高材料质量。

22、本发明采用控制变形量的精密冷轧技术，通过控制每个轧制道次的变形量和总变形量，有效的消除了金属镍带表面波浪及褶皱制备缺陷问题，提高了材料收得率。

23、本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种消除表面波浪及褶皱缺陷的金属镍带制备工艺，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述消除表面波浪及褶皱缺陷的金属镍带制备工艺，其特征在于所述的步骤(1)中，按照金属镍带产品的成分进行配料；其中，主元素含量按照成品含量范围对应配置的中线进行配料；元素硼b添加按照上限的1.1～1.15倍进行配料，并且以镍-硼ni-b中间合金的形式加入。

3.根据权利要求2所述消除表面波浪及褶皱缺陷的金属镍带制备工艺，其特征在于所述的步骤(1)中配料具体为：取金属镍带的成分，按照重量百分比为ni:99.6；c：0.1；mn：0.15～0.16；mg：0.05～0.06；fe：0.08～0.09；b：0.01～0.02；b元素以镍-硼ni-b中间合金的形式加入。

4.根据权利要求1所述消除表面波浪及褶皱缺陷的金属镍带制备工艺，其特征在于所述的步骤(3)中，电子束熔炼炉真空度低于0.05pa，电子枪室真空度小于0.003pa。

5.根据权利要求1所述消除表面波浪及褶皱缺陷的金属镍带制备工艺，其特征在于所述的步骤(3)中，电子束轰击水冷铜坩埚中的金属镍时，电子枪束流能量为500ma～2000ma，金属镍熔炼时间20min～30min。

6.根据权利要求1所述消除表面波浪及褶皱缺陷的金属镍带制备工艺，其特征在于所述的步骤(3)中，继续熔炼时间10min～15min。

7.根据权利要求1所述消除表面波浪及褶皱缺陷的金属镍带制备工艺，其特征在于所述的步骤(3)中，冷却时间10min～15min。

8.根据权利要求1所述消除表面波浪及褶皱缺陷的金属镍带制备工艺，其特征在于所述的步骤(4)中，加热炉的设定温度为1000℃～1050℃，保温时间1h～2h。

9.根据权利要求1所述消除表面波浪及褶皱缺陷的金属镍带制备工艺，其特征在于所述的步骤(6)中，热轧完成后得到的金属镍板材厚度为3mm～8mm。

10.根据权利要求1所述消除表面波浪及褶皱缺陷的金属镍带制备工艺，其特征在于所述的步骤(7)中，每道次轧制变形量为20％～30％，变形量达到70％时，退火去应力。

技术总结
本发明提供一种消除表面波浪及褶皱缺陷的金属镍带制备工艺，该方法包括配料、装炉、电子束熔炼、锻造成形、机加工、热轧和冷轧。与传统制备工艺相比，本发明采用电子束熔炼纯金属镍，不但进一步提高了金属纯净度，而且有利于消除带材表面波浪、折叠等问题，提高材料质量。

技术研发人员：周林峰
受保护的技术使用者：江苏远航精密合金科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5