微米級鉭箔材軋制工藝優(yōu)化

薛少博，舒瀅，張國霞，薛小田，張潔，閆西安

(西北有色金屬研究院，陜西 西安 710016）

微米級鉭箔材軋制工藝優(yōu)化

薛少博，舒瀅，張國霞，薛小田，張潔，閆西安

(西北有色金屬研究院，陜西 西安 710016）

本文主要介紹了以厚度0.2mm鉭帶為坯料，采用六輥冷軋機開坯+二十輥軋機冷軋和二十輥軋機直接開坯兩種加工工藝方式，并試驗選取合適的中間熱處理制度，生產(chǎn)出0.008mm微米級鉭箔材。通過兩種加工工藝對比，得出采用六輥冷軋機開坯+二十輥軋機冷軋軋制方法，坯料的板型、表面質(zhì)量及橫向厚差得到優(yōu)化，因此可以提高坯料及后續(xù)的微米級鉭箔材軋制效率，提高成品率。

微米級；鉭箔；軋制；熱處理

隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，稀有金屬箔材在航空航天和電子通訊等行業(yè)的應(yīng)用范圍不斷擴大，需求也在日益增多，尤其是高精度超薄的鉭箔材具有更廣闊的應(yīng)用前景。鉭箔材主要用于通訊、航空、海底電纜、高級電子裝置、民用電器等領(lǐng)域使用的電解電容器和高級化工防腐設(shè)備。據(jù)了解，國內(nèi)對于尺寸規(guī)格為0.003～0.008mm×100mm×Lmm的鉭箔材需求量大，但所需產(chǎn)品主要靠從國外進口解決，成本極高。

本研究主要通過工藝試驗對比，不僅軋制出表面平整、尺寸精度高的0.008mm微米級鉭箔材，同時，提高生產(chǎn)率，減少軋制周期。試驗以0.2mm的鉭帶材為坯料，采用六輥冷軋機開坯+二十輥軋機冷軋和二十輥軋機直接開坯軋制的兩種加工工藝方式，通過試驗選取合適熱處理制度，生產(chǎn)出0.008mm微米級鉭箔材。

1 試驗材料及方法

1.1 鉭箔坯料狀態(tài)

坯料采用厚度為0.2×120×Lmm的鉭帶。狀態(tài)為“M”，化學成分符合GB/T3629-2006。

1.2 試制流程

試制采用工藝1和工藝2兩種實驗方法，具體見表1。

工藝1共計三個軋程，每一軋程都使用二十輥軋機軋制，加工率60%～75%。半成品熱處理在真空狀態(tài)，試驗溫度區(qū)間為920～1150℃。工藝2共計四個軋程，第一軋程使用六輥冷軋機開坯至0.1mm，后續(xù)三個軋程均用二十輥軋機進行軋制。半成品熱處理在真空狀態(tài)，試驗溫度區(qū)間為920～1050℃。

2 結(jié)果及討論

2.1 軋程工藝

工藝1與工藝2均采用帶式軋制方法，兩個工藝相比較，不同之處在于工藝1的開坯及后續(xù)軋制工序均使用二十輥冷軋機進行軋制。

表1 鉭箔試制工藝路線

工藝1采用二十輥軋機直接開坯軋制，開坯軋制厚度為0.2mm鉭箔，在工藝10.2mm坯料橫向上任取五點，橫向厚差最大可到0.012mm。盡管其橫向厚度誤差滿足GB/T3629-2006，但由于二十輥冷軋機能力及特點，坯料的厚度及橫向厚差對于軋制影響較大，導(dǎo)致坯料軋制道次次數(shù)多，生產(chǎn)效率低。同時，因坯料均為四輥冷軋機軋制，與二十輥軋機相比，四輥冷軋機軋輥粗糙度大，表面均勻性差，導(dǎo)致帶材表面質(zhì)量降低。在二十輥軋機開坯過程中，為了保證帶材表面質(zhì)量，保證后續(xù)軋制，工作輥更換頻率大于軋輥磨削速度，工作量加大，加工成本提高。

工藝2采用六輥冷軋機開坯+二十輥軋機冷軋。開坯軋制厚度為0.2mm鉭箔，采用六輥冷軋機開坯至0.1mm。在工藝2 0.1mm坯料箔材橫向上任取5點，經(jīng)六輥冷軋機開坯后，工藝2坯料橫向厚差明顯減小，只有0.004mm。箔材的厚度減薄、橫向厚差及表面質(zhì)量優(yōu)化，表面質(zhì)量及粗糙度直接或間接影響箔材的物理、化學及力學性能，若箔材擁有高的表面質(zhì)量及較低的粗糙度，在后續(xù)的軋程中，二十輥軋機軋制道次次數(shù)與換輥頻率將會減少，生產(chǎn)效率提高。

以上兩種生產(chǎn)工藝均能軋制出0.008mm微米級鉭箔材，其差別在于采用直接二十輥軋機開坯軋制方法，由于坯料的板型較差及橫向厚差較大，坯料的軋制效率低，成本較高，并且后續(xù)軋程軋制也會受其影響，導(dǎo)致廢料增多，成品率降低。

2.2 熱處理工藝

將工藝1中的δ0.2mm鉭坯料在二十輥軋機上進行軋制，對半成品厚度為δ0.05mm、δ0.02mm的鉭箔選取四個溫度點進行熱處理試驗。同時，將工藝2中的δ0.2mm鉭坯料在六輥冷軋機進行軋制，對半成品厚度為δ0.1mm的鉭箔選取四個溫度點進行熱處理試驗。圖1為δ0.1mm鉭箔經(jīng)過四種熱處理制度后的力學性能，由圖可以看出在保溫1h、溫度在920～1050℃區(qū)間內(nèi)，熱處理溫度的升高會使得抗拉強度與屈服強度降低，同時延伸率在四種熱處理制度下沒有明顯的變化。在后續(xù)軋制試驗中，熱處理溫度為980℃、1020℃及1050℃時軋制的板型、道次數(shù)量等方面都要優(yōu)于熱處理溫度為920℃，說明在980～1050℃溫度區(qū)間內(nèi)進行熱處理，便于鉭箔材的后續(xù)軋制。圖2為δ0.05mm鉭箔經(jīng)過四種熱處理制度后的力學性能，由圖可以看出在保溫1h，溫度在920～1050℃區(qū)間內(nèi)，隨著熱處理溫度的升高，抗拉強度與屈服強度沒有很明顯的變化，但1050℃熱處理制度下的延伸率明顯低于其他三個溫度點，說明了延伸率會隨著熱處理溫度升高而升高，但過高的熱處理溫度會導(dǎo)致鉭箔晶粒粗大，見圖4，類似鑄狀組織而塑性變差。圖3為δ0.02mm鉭箔經(jīng)過四種熱處理制度后的力學性能，圖3與圖1相比，兩者的抗拉強度與屈服強度都會隨著熱處理溫度的升高而降低，但圖3中抗拉強度與屈服強度變化幅度遠大于圖1，其中圖3中抗拉強度最大相差112MPa,屈服強度最大相差123MPa，而圖1中的抗拉強度最大相差58MPa，屈服強度最大相差31MPa，說明了在相同的熱處理制度下，同種材料的不同規(guī)格尺寸，其力學性能變化的趨勢是有區(qū)別的。

以上熱處理試驗說明，箔材加工中合理的熱處理制度是獲得機械加工性能的重要因素。

圖1 δ0.1熱處理制度與箔材力學性能的關(guān)系

圖2 δ0.05熱處理制度與箔材力學性能的關(guān)系

圖3 δ0.02熱處理制度與箔材力學性能的關(guān)系

圖4 0.05mm鉭箔熱處理溫度1050℃后顯微組織

3 結(jié)語

（1）采用六輥冷軋機開坯+二十輥軋機冷軋和二十輥軋機直接開坯軋制的加工方式均能夠生產(chǎn)出微米級鉭箔材，并且在尺寸公差、箔材表面質(zhì)量都符合要求。

（2）采用直接二十輥軋機開坯軋制方法與采用六輥冷軋機開坯+二十輥軋機冷軋方法相比，坯料的軋制效率低，成本較高，并且在后續(xù)軋程軋制也會受其影響，導(dǎo)致廢料增多，成品率降低。

（3）合理的熱處理制度與軋程是軋制出符合質(zhì)量要求的微米級鉭箔材的必要條件。

[1]劉相華，宋孟，孫祥坤，趙啟林，于慶波.極薄帶軋制研究與應(yīng)用進展[J].機械工程學報，2017 (10).

[2]賈東明，李惠萍，尹勝利，饒璽.TC4鈦合金箔材軋制工藝研究[J].中國鈦業(yè)，2014(4).

TG306

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