手机电池壳用的合金板带材及其制造方法

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(21)申请号 CN2.5

(22)申请日 2007.04.17

(71)申请人 东北轻合金有限责任公司

地址 150060 黑龙江省哈尔滨市平房区新疆三道街11号

(72)发明人 苏堪祥 王国军 韩冰 卢杰 吴欣凤 孟繁平 徐涛 陶志民

(74)专利代理机构 哈尔滨市松花江专利商标事务所

代理人 毕志铭

(51)

C22C21/00

C22C1/02

B22D21/04

C22F1/04

B21B37/74

B21B27/02

B21B27/06

(10)申请公布号 CN 101037742 A

(43)申请公布日 2007.09.19

权利要求说明书 说明书 幅图

(54)发明名称

手机电池壳用的合金板带材及其制

造方法

(57)摘要

手机电池壳用的合金板带材及其制

造方法，它涉及一种手机电池壳用的合金

板带材及其制造方法，为了解决现有手机

电池用合金板带材的冲压性能差，生产工

艺复杂易造成成品合金质量缺陷的问题。

本发明的手机电池壳用的合金板带材Mn

占总成分的重量百分比为1.10％～

1.30％，Mg占总成分的重量百分比为

0.02％～0.05％。本发明的手机电池壳用的

合金板带材的制造方法由步骤熔炼、铸

造、均匀化、铣面、热轧、冷轧和精整来

完成。本发明的手机电池壳用的合金板带

材表面质量好、厚度精度高、冲压性能优

异，且板材的各种性能稳定，强度高，具

有较高的塑性和良好的深冲成型性，其制

造方法比传统的方法简单，能够有效地减

少成品合金的质量缺陷。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态

权 利 要 求 说 明 书

1、手机电池壳用的合金板带材，其特征在于它由Si、Fe、Cu、Mn、Zn、

Al、Mg和Ti制成，所述的Si占总成分的重量百分比为≤0.04％，Fe占总成分的重

量百分比为0.40％～0.60％，Cu占总成分的重量百分比为0.07％～0.15％，Mn占

总成分的重量百分比为1.10％～1.30％，Mg占总成分的重量百分比为0.02％～

0.05％，Zn占总成分的重量百分比为≤0.08％，Ti占总成分的重量百分比为

0.02％～0.03％，剩余部分为Al和杂质。

2、手机电池壳用的合金板带材的制造方法，其特征在于它由下列步骤完

成

A、熔炼，熔炼时采用煤气反射炉熔化，然后转入电阻反射炉内按Si占总成分的

重量百分比为≤0.04％、Fe占总成分的重量百分比为0.40％～0.60％、Cu占总成分

的重量百分比为0.07％～0.15％、Mn占总成分的重量百分比为1.10％～1.30％、

Mg占总成分的重量百分比为0.02％～0.05％、Zn占总成分的重量百分比为≤0.08％、

Ti占总成分的重量百分比为0.02％～0.03％、剩余部分为Al和杂质的成分要求调

整化学成分，同时加Al-Ti-B丝细化剂细化晶粒，并进行精炼、除气、扒渣后将熔

体转入静置炉静置；

B、铸造，静置后，采用陶瓷过滤的方法进行熔体净化处理，同时控制铸造温度，

并在线加Al-Ti-B丝细化剂；

C、均匀化，铸造出的铸锭进行均匀化退火；

D、铣面，热轧前对铸锭进行铣面处理；

E、热轧，控制热轧加热温度和热轧终了温度，生产前对乳液的浓度、憎水粘度、

酸值、乳粒尺寸、金属离子含量等参数进行合理调整；

F、冷轧，通过自动控制系统的合理运用，严格控制冷轧厚度精度和冷轧板形，成

品道次采用轧辊进行轧制；

G、精整，完成。

3、根据权利要求2所述的手机电池壳用的合金板带材的制造方法，其特

征在于步骤F中插入退火过程。

4、根据权利要求2所述的手机电池壳用的合金板带材的制造方法，其特

征在于步骤A的熔炼温度为700℃～740℃。

5、根据权利要求2所述的手机电池壳用的合金板带材的制造方法，其特

征在于步骤C的均火温度为610℃～630℃。

6、根据权利要求2所述的手机电池壳用的合金板带材的制造方法，其特

征在于步骤E的热轧加热温度为480℃～520℃，热轧终了温度≥380℃。

7、根据权利要求2所述的手机电池壳用的合金板带材的制造方法，其特

征在于步骤F的轧辊表面粗糙度为0.16μm～0.32μm。

8、根据权利要求2所述的手机电池壳用的合金板带材的制造方法，其特

征在于步骤F的坯料厚度9.0mm。

9、根据权利要求2所述的手机电池壳用的合金板带材的制造方法，其特

征在于步骤F的冷轧轧制油采用DF100低硫低芳烃基础油并添加重量百分比为

5％～8％的12醇。

说 明 书

技术领域

本发明涉及一种手机电池壳用的合金板带材及其制造方法。

背景技术

我国已是全球最大的移动通信终端生产国和消费国。据信息产业部统计，目前我国

拥有全球手机近1/3产量和大约1/5的销售市场，是全球最重要的手机生产销售中

心。据统计2004年底我国手机普及率已超过25％，由此可见，我国手机市场蕴藏

着巨大潜力。作为一种最富活力的电信终端，手机自诞生以来已经发生了非常大的

变化。多功能化、个性化、小型化是今后手机的发展趋势，作为手机运行的动力装

置——手机电池，已经成为手机“内涵”和“外表”共同走向完美的关键。为了适应手

机的发展趋势，研发轻便小巧的手机电池已成为手机生产厂家的重点课题之一。在

这种情况下，手机电池用材料的研究越来越受到手机电池厂家的重视。近年来，铝

合金板、带材以其优良的综合机械加工性能、良好的抗蚀性、比重轻、良好的散热

性能和强大的抗电磁干扰性能等特点正逐步取代原有的手机电池壳用材料——塑料

PV和PVC材料。我国无线通讯产业发展迅猛，而我国真正具备移动通信用元器件

配套能力的也只有手机电池等不多的项目，手机电池这一新兴产业必将随之快速增

长，因此手机电池壳用铝合金板、带材的市场前景非常广阔。

手机电池壳对材料的综合性能要求极高。首先，手机电池壳是通过冲压加工成形的，

其变形量大、冲制工序多、冲制工艺复杂、模具设计精密，并且属于非对称盒型冲

压。众所周知，冲压过程能否顺利进行与材料性能、冲压模具设计和冲压工艺参数

等因素有关。其中，材料的性能是冲压成功与否最为重要的基础条件之一，因此所

有材料必须具有良好的深冲性能，并且各项力学性能必须稳定在一个严格的范围内。

其次，为了对内部电池结构起到有效的保护作用，手机电池壳在保证必要的塑性的

前提下，还必须有足够的强度和硬度。第三，为了适应各种不同的使用环境，保证

电池的使用寿命，手机电池壳用材料必须具有良好的抗腐蚀性和化学稳定性。第四，

手机作为一种时尚的通讯工具，其电池也必须具有良好的外观品质，因此对原材料

的表面质量也有很高的要求。然而现有的手机电池用合金板的上述性能均存在不足。

发明内容

为了解决现有手机电池用合金板带材的冲压性能差，生产工艺复杂易造成成品合金

质量缺陷的问题，本发明提供了一种手机电池壳用的合金板带材及其制造方法。

本发明的手机电池壳用的合金板带材由Si、Fe、Cu、Mn、Zn、Al、Mg和Ti制成，

所述的Si占总成分的重量百分比为≤0.04％，Fe占总成分的重量百分比为0.40％～

0.60％，Cu占总成分的重量百分比为0.07％～0.15％，Mn占总成分的重量百分比

为1.10％～1.30％，Mg占总成分的重量百分比为0.02％～0.05％，Zn占总成分的

重量百分比为≤0.08％，Ti占总成分的重量百分比为0.02％～0.03％，剩余部分为

Al和杂质。

本发明的手机电池壳用的合金板带材的制造方法由下列步骤完成

A、熔炼，熔炼时采用煤气反射炉熔化，然后转入电阻反射炉内按Si占总成分的

重量百分比为≤0.04％、Fe占总成分的重量百分比为0.40％～0.60％、Cu占总成分

的重量百分比为0.07％～0.15％、Mn占总成分的重量百分比为1.10％～1.30％、

Mg占总成分的重量百分比为0.02％～0.05％、Zn占总成分的重量百分比为≤0.08％、

Ti占总成分的重量百分比为0.02％～0.03％、剩余部分为Al和杂质的成分要求调

整化学成分，同时加Al-Ti-B丝细化剂细化晶粒，并进行精炼、除气、扒渣后将熔

体转入静置炉静置；

B、铸造，静置后，采用陶瓷过滤的方法进行熔体净化处理，同时控制铸造温度，

并在线加Al-Ti-B丝细化剂；

C、均匀化，铸造出的铸锭进行均匀化退火；

D、铣面，热轧前对铸锭进行铣面处理；

E、热轧，控制热轧加热温度和热轧终了温度，生产前对乳液的浓度、憎水粘度、

酸值、乳粒尺寸、金属离子含量等参数进行合理调整；

F、冷轧，通过自动控制系统的合理运用，严格控制冷轧厚度精度和冷轧板形，成

品道次采用轧辊进行轧制；

G、精整，完成。

本发明的手机电池壳用的合金板带材表面质量好、厚度精度高、冲压性能优异，而

且板材的各种性能稳定，其具有抗腐蚀性好，强度高，具有较高的塑性和良好的深

冲成型性。本发明的手机电池壳用的合金板带材的制造方法比传统的方法简单，且

能够有效地减少成品合金的质量缺陷。

具体实施方式

具体实施方式一：下面具体说明本实施方式，本实施方式由Si、Fe、Cu、Mn、Zn、

Al、Mg和Ti制成，所述的Si占总成分的重量百分比为≤0.04％，Fe占总成分的重

量百分比为0.40％～0.60％，Cu占总成分的重量百分比为0.07％～0.15％，Mn占

总成分的重量百分比为1.10％～1.30％，Mg占总成分的重量百分比为0.02％～

0.05％，Zn占总成分的重量百分比为≤0.08％，Ti占总成分的重量百分比0.02％～

0.03％，剩余部分为Al和杂质。

Mn含量对于合金的组织和性能有显著的影响，Mn具有一定的固溶强化作用，可

以阻止铝及铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并通过MnAl₆弥

散质点阻碍再结晶晶粒长大，能显著细化再结晶晶粒，Mn含量在0.8％时板带材

的延伸率达到最大值，并且在1.82％(Mn的极限溶解度)范围内材料的强度随Mn

含量的增加而增加。但是Mn含量超过1.6％时，将会出现粗大脆硬的

MnAl₆相，对产品的延展性带来灾难性的影响，因此将Mn含量确定

在该合金化学成分的中限，即1.1％～1.3％之间。

合金中Fe是一种有益的合金元素，因为Mn极易产生晶内偏析，又能显著提高再

结晶温度，冷变形后的合金板、带材，在退火过程中，低锰区域先再结晶和晶粒长

大，而高锰区域还未再结晶，使板材晶粒大小极不均匀，而铁能溶入

MnAl₆中，形成(FeMn)Al₆，减少Mn的偏析，使退火板

材得到细晶粒组织。但(FeMn)Al₆过多时，会降低合金的塑性，因此

我们将Fe含量控制在0.40％～0.60％范围内。

Si会增加合金的热裂倾向，并可形成(FeMn)₃SiAl₁₂相，

降低Mn在铝中的溶解度，并使合金塑性降低。因此控制Si含量≤0.04％。

Mg能提高Al-Mn合金的强度，细化再结晶组织，但会降低退火半成品的表面光泽，

为了保证手机电池壳表面的光亮度对Mg含量进行了严格控制，要求在0.02％～

0.05％。

Cu含量的增加将显著降低材料的抗腐蚀性，但是少量的Cu可以使材料的点腐蚀变

成均匀腐蚀，因而是有利的。Cu含量控制在0.07％～0.15％。

Zn会降低合金的抗蚀性，因此对Zn含量控制在≤0.08％。

具体实施方式二：下面具体说明本实施方式，本实施方式由下列步骤完成

A、熔炼，熔炼时采用煤气反射炉熔化，然后转入电阻反射炉内按Si占总成分的

重量百分比为≤0.04％、Fe占总成分的重量百分比为0.40％～0.60％、Cu占总成分

的重量百分比为0.07％～0.15％、Mn占总成分的重量百分比为1.10％～1.30％、

Mg占总成分的重量百分比为0.02％～0.05％、Zn占总成分的重量百分比为≤0.08％、

Ti占总成分的重量百分比为0.02％～0.03％、剩余部分为Al和杂质的成分要求调

整化学成分，同时加Al-Ti-B丝细化剂细化晶粒，并进行精炼、除气、扒渣后将熔

体转入静置炉静置；

B、铸造，静置后，采用陶瓷过滤的方法进行熔体净化处理，从而提高熔体重量，

同时控制铸造温度，并在线加Al-Ti-B丝细化剂，防止出现粗大晶粒；

C、均匀化，铸造出的铸锭进行均匀化退火消除铸锭的化学成分不均和组织不均，

为最终产品的性能异向性提供保证；

D、铣面，热轧前对铸锭进行铣面处理，消除铸造过程中产生的冷隔、偏析瘤等缺

陷，保证产品的表面质量；

E、热轧，控制热轧加热温度和热轧终了温度，保证热轧毛料的组织，减小合金在

热轧时产生的裂边缺陷，使用美国好富顿公司的乳液，生产前对乳液的浓度、憎水

粘度、酸值、乳粒尺寸、金属离子含量等参数进行合理调整保证热轧过程中轧辊和

轧件之间处于理想的边界润滑条件，以得到良好的热轧表面质量，避免热轧粘伤、

啃辊等不良现象的发生；

F、冷轧，通过自动控制系统的合理运用，严格控制冷轧厚度精度和冷轧板形，冷

轧轧制油采用DF100低硫低芳烃基础油并添加12醇，对轧制油的粘度、馏程、酸

值、皂化值、机油含量等各项参数进行严格控制，保证冷轧过程的良好润滑，以得

到理想的冷轧表面重量，成品道次采用0.16μm～0.32μm工作辊进行轧制，保证成

品表面粗糙度指标合格；

G、精整，完成。

具体实施方式三：下面具体说明本实施方式，本实施方式在步骤F中插入退火过

程，其它步骤同具体实施方式二。

具体实施方式四：下面具体说明本实施方式，本实施方式步骤A的熔炼温度为

700℃～740℃，其它步骤同具体实施方式三。熔铸工序通过对熔炼温度以及精炼、

除气、除渣、过滤等过程的严格控制，氢含量严格控制在0.15ml/100g以内，有效

减少了疏松、气孔、金属或非金属夹渣等铸锭质量缺陷，铸锭质量达到了预期的指

标，满足了深冲制品对材料的严格要求。

具体实施方式五：下面具体说明本实施方式，本实施方式步骤C的均火温度为

610℃～630℃，其它步骤同具体实施方式四。合金中的主要合金化元素是Mn，在

半连续铸造过程中，由于冷却速度很快，而锰原子的扩散系数较小，大部分锰以过

饱和固溶体的形式存在于基体中，一部分以MnAl₆化合物的形式与基

体在晶界形成连续网状的共晶体，另有少量的以粗大硬脆的初晶存在。未经热处理

的块状初晶在热轧加工阶段由于受很大轧制压力的作用能够被充分破碎，沿变形方

向呈条状分布。虽然在尺寸上有所减小，但少量MnAl₆化合物质点其

棱角部位变得更加尖锐，冷加工与成品退火几乎不能改变这种形貌，使之永远保留

在材料的内部组织中。在制品深冲变形过程中，材料受外应力的作用容易在尖锐部

位萌生微细裂纹，而且合金在非平衡结晶条件下极易发生晶内偏析，使Mn含量外

高内低，使退火后的再结晶晶粒大小不一致，大大降低了晶界结合强度。合金铸锭

在550℃均匀化处理后，经高倍显微检测发现，MnAl₆相发生了部分

溶解，尖锐的棱角变得圆滑。当均匀化温度超过635℃时，伴随着第二项的复熔以

及初晶的聚集长大，基体中的Mn元素的分布重新变得不均匀，故将合金的均匀化

温度定为610℃～630℃。

具体实施方式六：下面具体说明本实施方式，本实施方式步骤E的热轧加热温度

为480℃～520℃，热轧终了温度≥380℃，其它步骤同具体实施方式五。热轧加热

温度在480℃～520℃范围内时合金的塑性满足热轧要求，并能保证热轧终了温度

在380℃以上。通过偏光组织观察，组织形态稳定(热轧坯料与轧辊接触的表面组

织大部分为细小的再结晶组织，芯部由于变形量小，为少量的再结晶组织，晶粒比

较粗大)，且热轧坯料边部裂边倾向小，对后续的加工无不良影响。当热轧终了温

度低于360℃，热轧表面组织含有变形组织，且随着温度的降低，变形组织含量增

加，同时热轧后的裂边缺陷加重，因此热轧终了温度应控制在380℃以上是必要的。

具体实施方式七：下面具体说明本实施方式，本实施方式步骤F的轧辊表面粗糙

度为0.16μm～0.32μm，其它步骤同具体实施方式六。轧辊表面粗糙度为0.16μm～

0.32μm时，在良好的润滑条件下，经检测，可以保证轧件表面粗糙控制在

0.20μm～0.35μm。

具体实施方式八：下面具体说明本实施方式，本实施方式步骤F的坯料厚度

9.0mm，其它步骤同具体实施方式七。

具体实施方式九：下面具体说明本实施方式，本实施方式步骤F的冷轧轧制油采

用DF100低硫低芳烃基础油并添加重量百分比为5％～8％的12醇，其它步骤同具

体实施方式八。

冷轧过程中，轧制油采用DF100低硫低芳烃基础油并添加重量百分比为5％～8％

的12醇，可以保证变形区内轧辊和轧件之间处于边界润滑条件，从而得到良好的

冷轧表面质量，同时保证产品退火后表面无油斑等不良缺陷。