一種陰極輥的制備方法與流程

本發(fā)明涉及陰極輥，具體涉及一種陰極輥的制備方法。

背景技術(shù)：

1、銅箔是電子工業(yè)的基礎(chǔ)材料，也是制作印制電路板、覆銅板和鋰電池的主要原材料。銅箔的制備方法主要有壓延法和電解法，其中，電解法生產(chǎn)銅箔是一種高效的主流生產(chǎn)方法。

2、電解銅箔的制備原理是：在電解槽內(nèi)安裝陰極輥作為陰極，并以不溶性材料作為陽極，然后陰極輥浸入電解液中，通電后，電解液中的銅沉積到輥筒表面形成銅箔。陰極輥是生產(chǎn)電解銅箔的關(guān)鍵設(shè)備和部件，一般來說，陰極輥的結(jié)構(gòu)包括陰極輥基體和包裹基體的外筒，外筒一般為工業(yè)純鈦材料，其晶粒度要達到8級或8級以上非常困難。

3、專利文獻cn113351871b提出了一種金屬復(fù)合層及其制備方法和無縫陰極輥及其制備方法，在陰極輥基體的表面采用粉末固態(tài)累沉積法依次沉積金屬銅、銀和鈦，形成含有銅層、銀層和鈦層的復(fù)合金屬層。該方法工藝簡單高效，加工周期短，無焊縫、表面開裂起皮和花斑現(xiàn)象，服役性能穩(wěn)定，使得制備得到的無縫陰極輥導(dǎo)電均勻，制備成本低、制備尺寸不受限。這個方法制備的無縫陰極輥存在表面微觀晶粒大小一致性差、機械性能降低的問題，從而導(dǎo)致電流在陰極輥表面不能均勻分布，造成覆于其上的銅箔毛面的粗糙面凹凸不均勻，影響銅箔性能，基于此，本發(fā)明提供了一種極輥的制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種陰極輥的制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種陰極輥的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、利用冷噴涂工藝在陰極輥基體的表面依次沉積金屬銅、金屬鈦；

5、s2、對金屬鈦涂層進行噴丸處理。

6、優(yōu)選地，所述噴丸處理包括玻璃丸、陶瓷丸、不銹鋼丸中的一種或組合；所述噴丸的直徑為5～100μm；噴丸壓力0.8～2.5mpa。

7、優(yōu)選地，銅涂層的厚度為1～5000μm；銅涂層的晶粒度≥10級；鈦涂層的厚度為500μm。

8、優(yōu)選地，所述s1沉積之前對陰極輥基體進行預(yù)處理，預(yù)處理采用高能束熱處理。

9、優(yōu)選地，所述高能束包括激光束、電子束、離子束、電火花、超高頻感應(yīng)沖擊、太陽能和同步輻射。

10、優(yōu)選地，冷噴涂工藝的穩(wěn)態(tài)噴射壓力為1～3mpa，穩(wěn)定的噴射溫度為0～700℃，氣流速率為1～2m/min，粉末喂入速率為5～15kg/hr，噴射距離為10～50mm，銅粉末尺寸為1～50μm，工作氣氛為空氣、氮氣或氦氣。

11、優(yōu)選地，所述噴丸處理還進行熱改進處理；具體的改進方法為：

12、將噴丸處理的陰極輥浸入到足量的改性液中超聲改性處理，改性結(jié)束，水洗、干燥，再于210-220℃下熱處理5-10min，然后以1-3℃/min的速率冷卻至145℃，保溫10min，最后空冷至室溫。

13、采用改性液超聲改性噴丸處理的陰極輥，優(yōu)化陰極輥結(jié)構(gòu)體活性度，便于產(chǎn)品在后續(xù)的210-220℃下熱處理5-10min，然后以1-3℃/min的速率冷卻至145℃，保溫10min的熱改進處理中結(jié)構(gòu)體細化，從而增強產(chǎn)品的性能效果。

14、優(yōu)選地，所述超聲改性處理的超聲功率為350-400w，超聲時間為20-30min。

15、優(yōu)選地，所述改性液的制備方法為：

16、將3-5份質(zhì)量分數(shù)5-10％的十二烷基苯磺酸鈉溶液、1-3份硅烷偶聯(lián)劑kh560加入到4-7份殼聚糖溶液中，隨后再加入2-4份氧化釔、1-3份尿素共混充分得到改性液。

17、冷噴涂銅層的致密度高、氣孔率低、導(dǎo)電性能好，該涂層抗腐蝕性能好、抗氧化性能好，能夠有效避免因腐蝕、高溫、氧化導(dǎo)致的結(jié)晶化不均勻現(xiàn)象，從而獲得成分均勻、晶粒大小一致性高的陰極輥涂層，這種陰極輥更有利于生長出晶粒細小、超薄韌性的箔材。

18、優(yōu)選地，所述殼聚糖溶液的質(zhì)量分數(shù)為2-5％。

19、其次，與傳統(tǒng)的陰極輥外筒的制造方法相比，冷噴涂是一種低溫涂層制備技術(shù)，能夠有效避免因高溫成型技術(shù)導(dǎo)致的晶粒長大現(xiàn)象；并且，涂層形成過程中的機械咬合、嚴重塑性變形和動態(tài)再結(jié)晶還能夠進一步使涂層的微觀組織實現(xiàn)晶粒細化，從而使最終制備得到的陰極輥外筒的晶粒較為細膩，進而通過該陰極輥得到的銅層就容易形成晶粒細小、超薄韌性的箔材。

20、再者，冷噴涂法指在常溫下或較低的溫度下，由超音速氣、固兩相氣流將涂層粉末擊射到基板形成致密涂層，由于工作氣溫度明顯低于材料的熔點，因而不會出現(xiàn)傳統(tǒng)工藝中材料熔化時的氧化和相變，從而能夠有效避免因氧化導(dǎo)致的涂層厚度不均問題，進一步消除涂層中結(jié)晶化不均勻的現(xiàn)象。

21、最后，目前電解銅箔生產(chǎn)的主要設(shè)備是鈦制陰極輥，鈦制陰極輥的導(dǎo)電性能遠低于銅制陰極輥，因此，導(dǎo)電性優(yōu)異的冷噴銅涂層更有利于電解銅箔的高效制備。

22、并且，在使用過程中，現(xiàn)有鈦制陰極輥很容易因為腐蝕、氧化等造成局部脫落、導(dǎo)電部位接觸不良、接觸電阻增大，從而會產(chǎn)生導(dǎo)電性能下降、輥面局部發(fā)熱、銅箔出現(xiàn)花斑等現(xiàn)象，這會對電解銅箔產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生嚴重負面影響。冷噴涂銅涂層具有高致密度、高強度、高結(jié)合強度的特性，能夠使陰極輥具備優(yōu)異的抗腐蝕能力，并且該涂層不易脫落，具有優(yōu)異的均勻?qū)щ娦阅?；在與電解液長期接觸的情況下，冷噴涂層還能夠穩(wěn)定長期的保持初始的、微觀晶粒形狀大小一致的涂層狀態(tài)，在使用過程中能夠較為持久的保持優(yōu)良的導(dǎo)電性能，并保證電流在外筒表面的均勻分布，從而為生長出結(jié)晶細致且均勻的、性能優(yōu)異的銅箔提供基礎(chǔ)。

23、還有，在該陰極輥出現(xiàn)問題后需要對其進行維修，但維修此問題工程量大，并且風險很高，極易損壞陰極輥，甚至將陰極輥報廢。冷噴涂涂層則不存在該問題，一方面是因為冷噴涂層穩(wěn)定性高，另一方面是陰極輥冷噴涂層損耗后，可以采用該工藝進行高效維修，并且，維修后的陰極輥性能同樣良好。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

25、本發(fā)明采用冷噴涂技術(shù)在在陰極輥基體表面制備金屬涂層，工藝流程簡單、效率高；與傳統(tǒng)的陰極輥外筒的制造方法相比，冷噴涂是一種低溫涂層制備技術(shù)，能夠有效避免因高溫成型技術(shù)導(dǎo)致的晶粒長大現(xiàn)象，得到的陰極輥外筒的晶粒較為細膩，進而通過該陰極輥得到的銅層就容易形成晶粒細小、超薄韌性的箔材；冷噴涂銅層的致密度高、氣孔率低、導(dǎo)電性能好，該涂層抗腐蝕性能好、抗氧化性能好，能夠有效避免因腐蝕、高溫、氧化導(dǎo)致的結(jié)晶化不均勻現(xiàn)象，從而獲得成分均勻、晶粒大小一致性高的陰極輥涂層，這種陰極輥更有利于生長出晶粒細小、超薄韌性的箔材。

技術(shù)特征：

1.一種陰極輥的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種陰極輥的制備方法，其特征在于，所述噴丸處理包括玻璃丸、陶瓷丸、不銹鋼丸中的一種或組合；所述噴丸的直徑為5～100μm；噴丸壓力0.8～2.5mpa。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種陰極輥的制備方法，其特征在于，銅涂層的厚度為1～5000μm；銅涂層的晶粒度≥10級；鈦涂層的厚度為500μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種陰極輥的制備方法，其特征在于，所述s1沉積之前對陰極輥基體進行預(yù)處理，預(yù)處理采用高能束熱處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種陰極輥的制備方法，其特征在于，所述高能束包括激光束、電子束、離子束、電火花、超高頻感應(yīng)沖擊、太陽能和同步輻射。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種陰極輥的制備方法，其特征在于，冷噴涂工藝的穩(wěn)態(tài)噴射壓力為1～3mpa，穩(wěn)定的噴射溫度為0～700℃，氣流速率為1～2m/min，粉末喂入速率為5～15kg/hr，噴射距離為10～50mm，銅粉末尺寸為1～50μm，工作氣氛為空氣、氮氣或氦氣。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種陰極輥的制備方法，其特征在于，所述噴丸處理還進行熱改進處理；具體的改進方法為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種陰極輥的制備方法，其特征在于，所述超聲改性處理的超聲功率為350-400w，超聲時間為20-30min。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種陰極輥的制備方法，其特征在于，所述改性液的制備方法為：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種陰極輥的制備方法，其特征在于，所述殼聚糖溶液的質(zhì)量分數(shù)為2-5％。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種陰極輥的制備方法，包括以下步驟：S1、利用冷噴涂工藝在陰極輥基體的表面依次沉積金屬銅、金屬鈦；S2、對金屬鈦涂層進行噴丸處理，噴丸處理包括玻璃丸、陶瓷丸、不銹鋼丸中的一種或組合；所述噴丸的直徑為5～100μm；噴丸壓力0.8～2.5MPa。本發(fā)明采用冷噴涂技術(shù)在在陰極輥基體表面制備金屬涂層，工藝流程簡單、效率高。

技術(shù)研發(fā)人員：李羿含,李光平,蘭海明,張科杰,黃仁忠,李星彤,趙陽
受保護的技術(shù)使用者：湖北超卓航空科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6