一种电解铜箔用无缝阴极辊钛筒的制造方法技术

一种电解铜箔用无缝阴极辊钛筒的制造方法，包括：对钛丝材进行除油、清洗烘干处理，将基板表面打磨、清洗至干净光亮；将钛丝材装入送丝机，并将基板固定于工作台上；创建阴极辊钛筒的三维实体模型，再对阴极辊钛筒的三维实体模型进行切片处理；确定成形方向；设定单道单层成形工艺的参数；规划扫描的路径；对每层打印后超声冲击处理工艺的参数设定；采用激光熔丝增材制造系统进行成形制造；对所制备的阴极辊钛筒进行热处理；对热处理过的阴极辊钛筒的内外表面进行车加工以及研磨抛光处理；利用激光束熔丝增材制造技术，在成型过程中使用超声冲击去应力，能够制备出无缝且筒体晶粒均匀细小的阴极辊钛筒，具有效率高，工序简单，晶粒均匀性及一致性高的特点。均匀性及一致性高的特点。均匀性及一致性高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种电解铜箔用无缝阴极辊钛筒的制造方法


[0001]本专利技术属于铜箔生产
，特别涉及一种电解铜箔用无缝阴极辊钛筒的制造方法。

技术介绍

[0002]阴极辊是电解制造铜箔的核心设备，且阴极辊钛筒的质量直接影响铜箔的质量，阴极辊作为铜箔设备负极的导电体，其成形尺寸的好坏直接决定阴极辊辊面电流分布是否均匀，而阴极辊钛筒晶粒的大小和均匀程度则直接影响铜箔结晶的细腻性。此外，目前旋压和焊接是制备阴极辊钛筒的主要方法，其中无缝旋压的阴极辊钛筒可以实现筒体表面晶粒均匀一致，但其工序复杂，成本过高，另外，旋压工艺参数的设定和设备自身因素导致误差，极易造成钛筒的直线度与圆度不符合要求。而使用传统焊接技术生产的有缝阴极辊钛筒，虽然成本低，但焊接钛筒在其表面所形成纵缝处的晶粒度与母材不一致，导致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。
[0003]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。该专利技术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，包括海绵钛的熔炼、铸锭、锻造、冲孔、扩扎、扎环和旋压等工艺步骤，具有各个环节难以追踪把控，工期较长，材料利用率低的缺点，且旋压不同尺寸的钛筒需要配合相应模具，模具需要定期更换，因而造成费用过高。
[0004]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。该专利技术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。
[0005]因此，有必要提供一种电解铜箔用无缝阴极辊钛筒的制造方法以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种电解铜箔用无缝阴极辊钛筒的制造方法，利用激光束熔丝增材制造技术，能够制备出无缝且筒体晶粒均匀细小的电解铜箔用阴极辊钛筒，具有效率高，工序简单，且晶粒均匀性及一致性高的特点。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0008]一种电解铜箔用无缝阴极辊钛筒的制造方法，包括以下步骤：
[0009]步骤一、对钛丝材进行除油、清洗及烘干处理，将基板表面打磨、清洗至干净光亮；
[0010]步骤二、将步骤一所得到的钛丝材装入送丝机，并将基板固定于工作台上；
[0011]步骤三、创建阴极辊钛筒的三维实体模型，再对阴极辊钛筒的三维实体模型进行切片处理；
[0012]步骤四、确定阴极辊钛筒的成形方向；
[0013]步骤五、设定单道单层成形工艺的参数；
[0014]步骤六、规划扫描的路径；
[0015]步骤七、对每层打印后超声冲击处理工艺的参数进行设定；
[0016]步骤八、采用激光熔丝增材制造系统进行阴极辊钛筒的成形制造；
[0017]步骤九、对步骤八所制造出的阴极辊钛筒进行热处理；
[0018]步骤十、对步骤九热处理过的阴极辊钛筒的内外表面进行车加工以及研磨抛光处理。
[0019]所述步骤一中钛丝材的除油、清洗及烘干处理是将钛丝材进行预清洗和酸洗处理，预清洗采用流动清洗，流量为18
‑
22m3/h，清洗液为35
‑
45℃的去离子水，清洗时间为1
‑
3min，酸洗处理所用的酸洗液采用质量分数为38％的盐酸溶液、30％的氢溴酸溶液和92％的硫酸溶液混合配制而成，三者的体积配比为1：1：2，再将钛丝材浸泡于40
‑
50℃的酸洗液中，浸泡时间为15
‑
25秒，然后使用45
‑
55℃的去离子水进行喷淋清洗，清理后的钛丝材使用85
‑
95℃的热风连续喷吹，直至钛丝材完全干燥；所述步骤一中的钛丝材材质可以为TA1纯钛丝材、Ti
‑
Al
‑
B丝材或Ti
‑
Al
‑
C丝材，其中，TA1纯钛丝材的成分质量分数为Fe≤0.15％，O≤0.12％，C≤0.05％，N≤0.03％，H≤0.012％，Ti余量；Ti
‑
Al
‑
B丝材的成分质量分数为Ti：95.4％
‑
95.8％，Al：2.2％
‑
2.4％，B：2.0％
‑
2.2％；Ti
‑
Al
‑
C丝材的成分质量分数为Ti：94.3％
‑
94.7％，Al：3.2％
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3.4％，C：2.1％
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2.3％；所述步骤一中的基板为热轧制态的TA1纯钛板材；沉积成形前，将基板长和宽所在的待增材金属堆积面置于铣床上加工，并保证其粗糙度≤3.2μm，最后用纯度为99.8％的无水乙醇擦洗干净。
[0020]所述步骤三中的阴极辊钛筒的三维实体模型采用Solidworks软件创建，输出文件格式为*.STL，然后将该文件导入激光熔丝增材制造系统设备的计算机中；所述步骤三中的切片处理是将阴极辊钛筒三维实体模型转化为二维片层，为分层成形制造做准备。
[0021]所述步骤四中的确定阴极辊钛筒的成形方向分别为阴极辊钛筒成形的厚度方向和高度方向，即单道成形的熔池的移动方向为X轴方向，单道成形的熔池的宽度方向为Y轴方向，阴极辊钛筒单层成形的方向为Z轴方向。
[0022]所述步骤五中单道单层成形工艺的参数包括各道沉积层之间的搭接率、单道沉积<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解铜箔用无缝阴极辊钛筒的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、对钛丝材进行除油、清洗及烘干处理，将基板表面打磨、清洗至干净光亮；步骤二、将步骤一所得到的钛丝材装入送丝机，并将基板固定于工作台上；步骤三、创建阴极辊钛筒的三维实体模型，再对阴极辊钛筒的三维实体模型进行切片处理；步骤四：确定阴极辊钛筒成形方向；步骤五：设定单道单层成形工艺的参数；步骤六：规划扫描的路径；步骤七：对每层打印后超声冲击处理工艺的参数进行设定；步骤八：采用激光熔丝增材制造系统进行阴极辊钛筒的成形制造；步骤九：对步骤八所制造出的阴极辊钛筒进行热处理；步骤十：对步骤九热处理过的阴极辊钛筒的内外表面进行车加工以及研磨抛光处理。2.根据权利要求1所述的一种电解铜箔用无缝阴极辊钛筒的制造方法，其特征在于，所述步骤一中钛丝材的除油、清洗及烘干处理是将钛丝材进行预清洗和酸洗处理，预清洗采用流动清洗，流量为18
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22m3/h，清洗液为35
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45℃的去离子水，清洗时间为1
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3min，酸洗处理所用的酸洗液采用质量分数为38％的盐酸溶液、30％的氢溴酸溶液和92％的硫酸溶液混合配制而成，三者的体积配比为1：1：2，再将丝材浸泡于40
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50℃的酸洗液中，浸泡时间为15
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25秒，然后使用45
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55℃的去离子水进行喷淋清洗，清理后的钛丝材使用85
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95℃的热风设备连续喷吹，直至钛丝材完全干燥；所述步骤一中的钛丝材材质可以为TA1纯钛丝材、Ti
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Al
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B丝材或Ti
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Al
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C丝材，其中，TA1纯钛丝材的成分质量分数为Fe≤0.15％，O≤0.12％，C≤0.05％，N≤0.03％，H≤0.012％，Ti余量；Ti
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Al
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B丝材的成分质量分数为Ti：95.4％
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95.8％，Al：2.2％
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2.4％，B：2.0％
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2.2％；Ti
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C丝材的成分质量分数为Ti：94.3％
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94.7％，Al：3.2％
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3.4％，C：2.1％
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2.3％；所述步骤一中的基板为热轧制态的TA1纯钛板材；沉积成形前，将基板长和宽所在的待增材金属堆积面置于铣床上加工，并保证其粗糙度≤3.2μm，最后用纯度为99.8％的无水乙醇擦洗干净。3.根据权利要求1所述的一种电解铜箔用无缝阴极辊钛筒的制造方法，其特征在于，所述步骤三中的阴极辊钛筒的三维实体模型采用Solidworks软件创建，输出文件格式为*.STL，然后将该文件导入激光熔丝增材制造系统设备的计算机中；所述步骤三中的切片处理是将阴极辊钛筒三维实体模型转化为二维片层，为分层成形制造做准备。4.根据权利要求1所述的一种电解铜箔用无缝阴极辊钛筒的制造方法，其特征在于，所述步骤四中的确定阴极辊钛筒的成形方向分别为阴极辊钛筒成形的厚度方向和高度方向，即单道成形的熔池的移动方向为X轴方向，单道成形的熔池的宽度方向为Y轴方向，阴极辊钛筒单层成形的方向为Z轴方向。5.根据权利要求1所述的一种电解铜箔用无缝阴极辊钛筒的制造方法，其特征在于，所述步骤五中单道单层成形工艺的参数包括各道沉积层之间的搭接率、单道沉积层...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，冯庆，何秀玲，李博，苗东，杨勃，王思琦，张乐，韩坤炎，沈楚，
申请(专利权)人：西安泰金工业电化学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：