Ni/Al双金属层状复合带的轧制及热处理工艺研究

摘要

Ni/Al双金属层状复合带是应用于锂离子电池中的连接材料，目前在锂离子电池中得到广泛应用。本论文主要研究了三步法冷轧复合制备Ni/Al双金属层状复合带的工艺，并对Ni/Al层状复合带的真空退火处理进行了详细研究，同时初步研究了Ni/Al双金属层状复合带的氢气快速退火处理工艺。
　　 通过研究得到以下主要结论：
　　 1、通过三步法冷轧制备Ni/Al双金属层状复合带的最佳工艺为：表面用钢丝刷清理机进行表面处理；采用二次冷轧制复合法，一次轧制压下率为45％；二次轧制采用中间退火后冷轧，压下率为50％；轧后退火处理采用真空退火处理，420℃退火3h。此工艺可以得到比较理想的Ni/Al层状复合带。
　　 2、在400℃以下低温退火时，Ni/Al双金属层状复合带会发生Ni和Al之间的互扩散作用，生成NiAl3相。经过420℃退火3h，Ni/Al双金属界面的NiAl3会连成层状并且逐渐变厚。当温度上升到525℃时，在界面上又有新的金属间化合物——Ni2Al3相生成。过高的退火温度会导致金属间化合物过分的生长，使得金属间化合物层变厚并易产生脆断，造成双金属层之间剥离。由此Ni/Al双金属层状复合带在420℃退火3h时，其拉伸性能和界面结合性能均达到最佳值。
　　 3、氢气气氛下快速退火也可以有效改变Ni/Al双金属层状复合带的结合性能，快速退火处理的退火温度越高，可以在短时间内使Ni/Al双金属层状复合带的界面上生成所需要的金属间化合物，从而改善Ni/Al双金属层状复合带的结合性能。但是由于铝熔点(625℃)以及脆性金属间化合物的限制，退火温度过高、退火时间过长，反而会使得Ni/Al双金属层状复合带的结合性能发生下降。较理想的快速退火处理工艺是在550℃下进行1min的退火处理，可以得到结合性能较好，并且具有良好后续加工性能的Ni/Al层状复合带。