[发明专利]一种阴极辊用高均匀性及高晶粒度焊接钛筒的制作方法

说明书

本发明公开了一种阴极辊用高均匀性及高晶粒度焊接钛筒的制作方法，属于电解铜箔生产设备领域。包括以下步骤：在四辊卷板机上对TA1钛板进行卷制；对TA1钛筒开缝处进行坡口加工及焊前预处理，采用窄间隙激光焊接法，以激光束空间螺旋式摆动模式对TA1钛筒的开缝进行焊接；焊接完成后在TA1钛筒表面涂刷高温水玻璃涂层，进行高、中、低温加热和高、中、低温锻打；对锻打后的TA1钛筒进行热处理；对TA1钛筒内表面和外表面进行粗加工；将TA1钛筒安装到四辊卷板机上进行矫圆处理；卸下TA1钛筒，采用超声波冲击法去除TA1钛筒表面残余应力，对TA1钛筒表面进行精加工。本发明具有焊接效率高、焊缝及焊接热影响区窄、TA1钛筒整体晶粒均匀细小及残余应力低等优点。

技术领域

本发明属于电解铜箔生产设备技术领域，具体而言涉及一种阴极辊用高均匀性及高晶粒度焊接钛筒的制作方法。

背景技术

电解铜箔是覆铜板、印制电路板及锂离子电池等电子产品制造的基础材料之一。随着下游产业领域科技的高速发展，对上游的电解铜箔需求逐年增加，尤其是对铜箔的品质和质量的要求也越来越高。而阴极辊作为电解铜箔之母，铜箔的光面即是钛筒表面的复印，阴极辊用钛筒的质量直接决定铜箔的品质与使用性能。目前，阴极辊表面TAI钛筒的制造主要有旋压和焊接两种成形制造工艺，其中经过旋压工艺制造的无缝钛阴极辊具有表面晶粒度均匀、生产的铜箔均匀致密等优点，但是钛筒环坯在旋压前要经过海绵钛的真空熔炼、分锭、锻造、冲孔、扩孔、轧环、车环、旋压等工艺步骤，工序复杂，工期较长，材料利用率较低。相比之下，焊接阴极辊具有成本较低、生产效率高等优点，但焊接TA1钛筒其弊端在于阴极辊辊面存在明显色差，致使其生产的铜箔出现周期性光亮带，影响铜箔的质量与品质，因此，开发低成本、高效率、高晶粒度及高均匀性阴极辊用TA1钛筒的制备技术迫在眉睫。

中国专利CN102489942B公开了一种阴极辊用无缝钛筒制造方法，选用的钛铸锭块的化学成分(重量百分比)为：Fe＜0.06，O＜0.06，C＜0.02，N＜0.02，H＜0.01，其它杂质元素单个＜0.05，其它元素含量总和＜0.2。对选用的钛铸锭块经过扩孔和拔长后得到钛筒的环轧成型前的毛坯件。将经过车加工的旋压毛坯加热，并经过3～4道次旋压得到初成型的阴极辊钛筒；对初成型的阴极辊钛筒退火热处理，最终得到成型后的阴极辊钛筒。该发明经过合理的参数控制，得到的钛筒的椭圆度≤3mm，直径公差≤2mm，壁厚公差≤0.5mm，微观组织金相检测晶粒度6～8级。但由于阴极辊用无缝钛筒制造过程中需要经历多道工序，包括海绵钛的真空熔炼、分锭、锻造、冲孔、扩孔、轧环、车环、旋压等工艺步骤，工序复杂，工期较长，材料利用率较低。

中国专利CN1740403A公开了一种大规格钛阴极辊筒体的制造方法及用此材料制作的复合型大电流阴极辊，其制造方法是：将钛板两端加热后模压，使之成型出一定高度的凸缘；将钛板卷制成圆筒，使模压成型出的凸缘对接，并对接缝处焊满；将焊缝处加热后进行锻造，将锻造后的焊缝轧制，最后将钛筒整体热处理。用此材料制作的复合型大电流阴极辊的主轴沿轴向位于辊筒内，辊筒通过导电轮、铜导电板与主轴固定连接，辊筒两端采用堵板密封，辊筒由外层钛筒，内层钢包裹铜的钢一铜复合筒通过热装形成。该发明采用端部模压成型的方法加工出可锻造量的高度，简单可行，锻造时不易形成折叠现象，锻造后再经过轧制，可使焊缝组织进一步改善，生产的钛筒成本低，质量高。用此材料制作的阴极辊能保证大电流输入时导电的均匀性，输入电流35000A时辊筒表面不过热，提高了辊面的电流密度及箔材的产量和质量，延长了阴极辊的使用寿命。但由于焊接钛筒会在其表面形成一条纵缝，焊接过程中由于温度的升高，使得焊缝处的晶粒长大，虽然后续的加热锻造处理会改善焊缝组织，但焊缝的晶粒度与母材无法实现完全一致，导致阴极辊辊面存在明显色差，在生成的铜箔表面产生一条光亮带，严重影响铜箔的品质与生产效率。

因此，有必要提供一种阴极辊用高均匀性及高晶粒度焊接钛筒的制备技术以解决上述问题。

发明内容