一种提高电子行业用纯镍带材表面性能的激光强化工艺制造技术

本发明专利技术属于电子行业用高纯净镍带制备技术领域，公开了一种提高电子行业用纯镍带材表面性能的激光强化工艺。该工艺包括激光清洗、重复扫描、高纯氮气吹扫、换面、高纯氮气吹扫、镍板冷轧制备带材。本发明专利技术工艺制备的纯金属镍带纯净度高，工艺流程短，生产成本低，有助于提高国产纯镍带材的质量水平，满足电子领域的需求，应用前景广阔。应用前景广阔。应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种提高电子行业用纯镍带材表面性能的激光强化工艺


[0001]本专利技术属于电子领域用纯镍板原材料高纯净清洗及其带材制备
涉及一种金属镍板的表面激光清洗及其带材制备方法。

技术介绍

[0002]金属镍具有良好的塑性、传热导电性以及耐腐蚀性，广泛应用在电子、石化等领域，纯金属镍的熔点为1453℃，在大气中不易生锈，能抵抗苛性碱的腐蚀。但是在空气中或氧气中，金属镍表面形成一层氧化镍(NiO)薄膜，该氧化膜可防止金属镍进一步氧化。近年来，纯金属镍制备的带材的应用领不断扩大，需求量也不断提高。然而由于存在纯净度低、夹杂物含量高等技术差距，国内航空航天、电子等高端领域应用的纯金属镍带的进口量较大。因此，提升我国纯镍带材的质量水平并降低成本以替代进口材料，具有重要意义。
[0003]通常，纯金属镍带的制备工序是真空感应熔炼、浇注铸锭、锻造开坯、热轧、冷轧、退火、酸洗等。由于金属镍锭坯内部存在局部凝固收缩孔洞、有害夹杂元素，以及裹入的非金属夹杂等，导致制备的金属镍带存在夹杂物含量高、批次性能波动大等问题，影响产品质量。近年来，电子行业对镍的带箔材质量要求越来越高，主要针对两个方面要求严格：一方面是满足产品最终形状和尺寸要求的表面质量控制。带材表面无气泡、结疤、拉裂、刮伤、裂缝、夹杂等。改善板带材表面质量，需要从坯料表面清理、使用轧制润滑剂及改进轧辊表面质量等着手；另一个重要方面是纯净度要求高。在纯金属镍中，除了金属镍外，要求杂质元素含量尽量低。国家标准中规定牌号为N6的纯镍带的杂质总含量小于等于0.5％wt，N4镍带的杂质总和不超过0.1％wt，而N2镍带要求更高，其杂质总和不超过0.02％wt。针对高纯净度的要求，可以选用品级较高的纯金属电解镍板作为轧制坯料，采用先进的清洗方法去除表面氧化物，不但避免了在耐火材料坩埚中熔炼时带入夹杂物，而且短流程生产，降低成本
[0004]为了提高金属制备的纯净度，必须对使用的金属原材料进行清洗。金属原材料传统的清洗方法包括机械清洗、化学清洗和超声波清洗三种，尽管它们在清洗行业中广泛应用，但是在环境污染、劳动保护等要求下，以上方法应用越来越受到限制。机械清洗方法无法满足高清洁度清洗要求，而化学清洗方法会导致环境污染，清洁效果也很有限，特别是当原材料表面的污垢成分复杂时，必须选用多种清洗剂反复清洗才可能满足要求；超声波清洗方法对无法清洗亚微米级污粒，清洗槽的大小限制了清洗件的尺寸，并且清洗后对清洗工件的干燥亦是一个工艺难题。
[0005]而激光清洗方法是近年发展起来的新型清洗技术，能适应各种表面污物的清洗，对环境污染极小，也可以做到不损伤基体。激光清洗方法能够清洗金属模具、管道以及材料表面油脂等，但是并未用于有色金属原材料的清洗提纯。
[0006]本专利技术在制备纯镍带工艺中加入特定的激光清洗步骤，通过优化工艺参数，达到去除纯金属镍板表面氧化皮及其污染物的目的，得到纯镍带材纯净度高、夹杂物含量低。

技术实现思路

[0007]针对电子领域用纯镍带材存在的纯净度低、夹杂物含量高等问题，本专利技术提出了一种提高电子行业用纯镍带材表面性能的激光强化工艺，有助于提高国产纯镍带材的质量水平，满足电子领域的需求。
[0008]本专利技术的目的是通过以下方式实现的：
[0009]一种提高电子行业用纯镍带材表面性能的激光强化工艺，该工艺包括以下步骤：
[0010](1)激光清洗：把准备好的镍板放置到平直导轨上，采用Nd:YAG(Neodymium
‑
dopedYttrium Aluminium Garnet；Nd:Y3Al5O
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或称之为钇铝石榴石晶体固体激光器进行清洗，激光头放置在平直轨道的上方，通过机械手控制激光头左右水平移动；
[0011](2)重复扫描：对镍板表面氧化皮比较厚的区域，移动激光头，进行重复清洗；
[0012](3)高纯氮气吹扫：采用高纯氮气吹扫干净激光清洗后的镍板表面污染物；
[0013](4)换面：把一面清洗完成的镍板翻过来，激光清洗另一面；
[0014](5)高纯氮气吹扫：采用高纯氮气吹扫干净激光清洗后的镍板表面污染物；
[0015](6)镍板冷轧制备带材：清洗完成后的纯金属镍板通过精密冷轧机轧制成纯金属镍带。
[0016]由于电解镍板的延展性较好，每轧制道次可以采用较大的变形量。即在传统熔炼制备的金属镍锭坯的基础上增加10～20％的变形量。
[0017]优选步骤(1)中激光清洗采用的激光扫描线光斑长度为400mm，脉冲频率为15～35kHz。
[0018]优选步骤(1)中激光清洗采用的功率范围为400W～600W，扫描移动速度为5～
[0019]20mm/S，入射角范围为：80～90
°
。由于金属镍对功率范围不敏感，因此可以适当的调高功率，加快清洗效率；
[0020]优选所述的高纯氮气的纯净度≥99.8％。
[0021]所述的准备好的镍板是把整包的电解镍板拆包，取出一张镍板放置到平直导轨上。
[0022]本专利技术采用激光清洗是利用激光光束的特性，实现在时间和空间上的高度集中，通过聚光系统使激光束聚集成不同大小的光斑直径，在激光能量相同的条件下，不同光斑的激光束产生的能量密度或功率密度不同，可以方便地控制清洗所需要的激光能量。激光清洗过程中，激光器发射的光束被需处理表面上的污染层所吸收，大能量的吸收形成急剧膨胀的等离子体(高度电离的不稳定气体)，产生冲击波，冲击波使污染物变成碎片并被剔除。等离子体只在能量密度高于阈值的情况下产生，这个阈值取决于被去除的污染层或氧化层。这个阈值效应对在保证基底材料安全的情况下进行有效清洁非常重要。等离子体的出现还存在第二个阈值，若能量密度超过该阈值，则基底材料将被破坏。为在保证基底材料安全的前提下进行有效清洁，必须根据情况优化工艺参数，使光脉冲的能量密度严格处于两个阈值之间。另外，每个激光脉冲能够去除一定厚度的污染层。如果污染层比较厚，则需要多个脉冲进行清洗。清洗干净所需要的脉冲数量取决于表面污染程度。能量密度高于第一阈值的光脉冲将一直剔除污染物，直到达到基底材料为止，并且因为其能量密度低于基底材料的破坏阈值，所以基底不会受到破坏。此外，激光清洗是一种选择性清洗，对于不同的基体表面的不同的污物，通过设定激光的参数(如光斑大小、单脉冲能量、脉冲宽度、重复
频率等)有选择地清洗污物，而不会破坏基体；此外，激光清洗产生的基本上都是固体粉末，造成的环境污染很小。
[0023]与现有技术比较本专利技术的有益效果：
[0024]①
激光清洗：目前国内外对于金属镍材料清洗主要采用喷丸或滚磨工艺，未采用激光清洗方法，本专利技术特别设计了Nd:YAG固体激光清洗的工艺参数：功率范围为400W～600W，扫描移动速度为5～20mm/S，入射角范围为：80～90
°
；该条件下可以加快清洗效率，并清洗彻底。
[0025]②
短流程制备：本专利技术工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高电子行业用纯镍带材表面性能的激光强化工艺，其特征在于包括以下步骤：(1)激光清洗：把准备好的镍板放置到平直导轨上，采用钇铝石榴石晶体固体激光器进行清洗，激光头放置在平直轨道的上方，通过机械手控制激光头左右水平移动；(2)重复扫描：对镍板表面氧化皮比较厚的区域，移动激光头，进行重复清洗；(3)高纯氮气吹扫：采用高纯氮气吹扫干净激光清洗后的镍板表面污染物；(4)换面：把一面清洗完成的镍板翻过来，激光清洗另一面；(5)高纯氮气吹扫：采用高纯氮气吹扫干净激光清洗后的镍板表面污染物；(6)镍板冷轧制备带材：清洗完成后的纯金属镍板通过精密冷轧机轧制成纯金属镍带。2.根据权利要求1所述的提高电子行业用纯镍带材表面性能的激...

【专利技术属性】
技术研发人员：周林峰，
申请(专利权)人：江苏金泰科精密科技有限公司，
类型：发明
国别省市：