[发明专利]一种软包装用8021高性能铝箔的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金加工领域，具体涉及一种软包装用8021高性能铝箔的热处理工艺。

背景技术

近年来，铝箔的用途和相关技术的拓展越来越广阔，铝箔正成为各国十分关注的材料之一。目前中国正处于一个城市化、工业化加速阶段，国民对铝箔的需求量大幅度增加，促进了铝箔产业的投资建设，铝箔工业得以飞速发展，并且这种快速发展的势头仍将持续，铝箔的消费市场日益繁荣。

对于铝及铝合金来说，厚度等于或小于0.20mm，不管成卷或成张都称为箔材。轧制铝箔的厚度一般为0.004～0.20mm。铝箔具有铝本身的一般性质。它易于压花、着色、涂层和印花，还可以与纸或塑料复合，形成复合铝箔，此外铝箔具有重量轻、良好的防潮、绝热等性能，因此在国民经济中有着广泛的应用，如包装、装饰、建筑、电子、电器、散热器等行业，具体有香烟箔、药品箔、啤酒箔、电容器箔、锂离子电池箔等。

锂离子电池自1990年问世以来，因其优越的性能得到了迅猛的发展。因为锂离子电池放弃了传统液态电芯的金属外壳，在结构上首次采用铝塑复合膜软包装，即该铝塑复合膜至少有三层：尼龙层、铝层和PP层，各层之间通过粘接性助剂复合，最外层为尼龙层，既起到装饰作用，也起保护铝层不被刮伤的作用；中间为阻隔水分和气体侵入的铝层；内层为耐电解液腐蚀的PP树脂层。锂离子电池采用铝塑复合膜软包装，一旦发生安全问题，聚合物电芯最多只会发生气鼓现象，不会危及到任何人身和财产的安全，而传统液态的电芯则容易爆炸，造成严重的后果。原因在于：第一，软包装用的铝塑复合膜具有良好的延展性，当出现胀气等情况时可以提供相对大的缓冲空间，故不会易爆；第二，当产生的气体不断增多时，铝塑复合膜受力拉伸，PP之间的粘合可能会被拉开撕裂，这样就会在爆破之前先释放部分气体，从而有效防止了爆炸；第三，软包装电芯气体增多的同时容易导致内部的正负极片分离的很开，从而降低了反应速度，甚至停止，进而有效防止了爆炸。近年来，由于环保意识增强、能源需求旺盛以及数码电子产品的不断更新换代，锂离子电池的需求量随着应用领域的不断扩展而逐年增加。

锂离子电池的复合膜通常要求有良好的冷冲压成型的特性，但是其中的铝箔在复合膜冷冲压的过程中容易产生针孔或裂纹等问题。与此同时，锂离子电池对非水条件的要求极其严格，并且水分会直接影响到电池的使用寿命，所以该铝塑复合膜各层的阻隔性能极为重要，而其中铝箔的阻隔性能最为关键。因此，铝箔材料的组织成分以及生产工艺对铝箔性能的影响直接影响到软包装材料的质量。

锂离子电池软包装铝箔要求既要有较高的强度又要有较好的塑性，尤其杯突值要在6.5mm以上；目前国内生产的锂离子电池铝塑复合膜用的铝箔主要以1×××纯铝为主，此类合金含铁量较低(<0.5wt％)，容易加工，普遍采用“铸轧或热轧+冷轧”工艺生产，并在冷轧过程中进行一次再结晶退火消除加工硬化，但生产的铝箔抗拉强度、延伸率等综合力学性能指标较低(抗拉强度30～40MPa，延伸率2～3％)，很难满足市场上的需求。

8021铝合金在强度、延伸率及展压性方面有着良好表现，可望作为锂离子电池软包装。由于8021铝合金含铁量较高(1.2～1.7wt％)，熔炼铸造过程中会形成含Fe的金属颗粒，传统工艺或目前国内生产的8021单零铝箔，通常采用“热轧+冷轧”的制备工艺。由于8021合金硬度高、强度大，现有技术中，普遍没有控制好中间退火工艺及第二相的析出，使后续生产中极易发生晶粒粗大、硬化速度快，成品的力学性能下降，尤其杯突值普遍低于6.0mm(20mm的压头)，无法满足锂电池铝箔的使用要求。

因此，研究一种软包装用高性能铝箔，成为本领域的迫切希望。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术之不足而提供一种软包装用8021高性能铝箔的热处理工艺，本发明工艺操作简单，既能改善铝箔的组织及表面质量，在保证其抗拉强度的基础上，又能显著提高铝箔的延伸率及杯突值。

本发明一种软包装用8021高性能铝箔的热处理工艺，是在现有8021铝箔生产工艺中的轧制阶段进行2次中间退火和最终的成品退火；第一次中间退火是在铝合金板坯经过多道次热轧至厚度为5.0～6.0mm时进行，第二次中间退火是在铝合金板坯多道次冷轧至厚度为0.5～0.7mm时进行，成品退火是轧至成品厚度0.04mm后进行。

本发明一种软包装用8021高性能铝箔的热处理工艺，热轧前，铝合金板坯厚度为200～300mm。