論電解銅箔用陰極輥的研究進展

賈金濤

摘要：結合當前陰極輥的研究及生產(chǎn)現(xiàn)狀，從自身從事電解銅箔用陰極輥工作經(jīng)驗出發(fā)，分別從陰極輥的分類及發(fā)展、陰極輥的工作原理及技術關鍵等方面進行較為細致的論述，希望能有效促進我國電解銅箔用陰極輥行業(yè)的發(fā)展。

關鍵詞：電解銅箔;陰極輥;關鍵技術;發(fā)展趨勢

1???? 引言

隨著我國科學技術的不斷進步，電解銅箔則是電子產(chǎn)品制造中的重要基礎材料。在發(fā)展實踐過程中，電解法產(chǎn)生銅箔則是一種高效的生產(chǎn)方式。在這樣的背景下，所涉及到的關鍵設備的陰極輥也呈現(xiàn)出越來越大需求。這里結合陰極輥的研究及生產(chǎn)現(xiàn)狀進行分析，探討了當前我國的陰極輥的發(fā)展現(xiàn)狀、生產(chǎn)制造等情況。

2???? 陰極輥的研究及生產(chǎn)現(xiàn)狀

2.1? 陰極輥的分類及發(fā)展

在越來越多的銅箔種類的背景下，陰極輥經(jīng)歷了相應的動態(tài)變化過程。首先，對于設備的外部輥面材料來說，則是從1Cr18Ni9Ti的特質(zhì)不銹鋼逐步發(fā)展，到當前工業(yè)純鈦（TA1）材料;其次，對于幾何形狀來說，則是從板狀發(fā)展到當前的輥筒狀;另外，從結構角度來看，也從單層輥，發(fā)展到現(xiàn)在的鈦-銀-銅- 鋼復合輥的情況。最后，對于外層輥面筒體的成形技術發(fā)展來看，則通過從原來的板材卷焊制作，逐步演變成為靈活性很強的，多樣化的旋壓（無縫）、焊接（有縫）、環(huán)軋（一體）等方式。

從我國的電解銅箔生產(chǎn)情況來看，當前，我們所能生產(chǎn)的最大陰極輥則是為Φ2700mm復合陰極輥，其具有相對重量較輕、結構簡單、導電均勻以及生產(chǎn)效率高的特點，但往往成本還比較高，還需要在技術方面予以攻關。

2.2? 陰極輥的工作原理及技術關鍵

（1）???? 陰極輥的工作原理

針對陰極輥的導電過程進行分析，電流則是在整流器部件的正極到陽極的過程，結合陽極通過電解液，這樣就可以傳遞到陰極鈦筒的表面，而后則是通過鈦筒經(jīng)銀層到銅襯套的過程，然后，利用導電銅環(huán)的作用，從銅排傳遞到鍍銀銅頭，又利用導電液，能夠?qū)崿F(xiàn)傳遞到整流器負極的導電銅排，這樣就可以實現(xiàn)電流的回路循環(huán)過程，因此，從這個角度來看，為了保障銅箔正常生產(chǎn)，則應保障電流在陰極輥的表面均勻分布的要求。

（2）???? 陰極輥的技術關鍵

陰極輥則是電解銅箔中作為關鍵的內(nèi)容，銅箔則是銅離子在鈦筒表面沉積作用下生產(chǎn)，也體現(xiàn)在陰極輥表面金屬晶體結晶的延續(xù)，在這樣的基礎上，能夠在鈦晶格上存在著積累著銅離子電沉積的情況，這樣就成為厚度一定的箔材。所以，在這樣的情況下，應保障陰極輥表面鈦筒的平整、均勻、光潔等方面的要求，具體來說，則應明確所涉及到的微觀方面的鈦層的晶格大小、電化學性質(zhì)、排列方式、超電壓、電極電位等情況，這樣會造成所涉及到的電化學行為存在著差異性。

結合鈦輥表面的晶體結構來說，其影響著電解銅箔的結晶狀態(tài)。在此過程中，陰極輥鈦層如果具有比較高的表面粗糙度、晶粒細小，這樣的情況下則會造成箔材的晶粒細小、超薄韌性特點。反之亦然，所以，這樣就要求鈦筒的微觀晶粒細微幾何尺寸盡量一致，滿足有效的排列方式。

當前，我國的陰極輥生產(chǎn)高檔銅箔依然存在一定難度，其中，除了電化學工藝的要求，最大的問題則是存在著陰極輥表面晶粒的幾何形狀大小不一、不夠細膩等情況，這樣則意味著銅箔毛面的粗糙面性不均勻的問題。所以，陰極輥的關鍵技術就是要保障晶體尺寸一致、組織細膩、表面晶粒度等級高等要求。

（3）???? 陰極輥表面鈦筒的生產(chǎn)加工方法

針對陰極輥表面鈦筒套制造進行分析來看，主要涉及到焊接、旋壓等制造方式。當前，日本公司能利用焊縫晶粒細化技術來實現(xiàn)焊接鈦陰極輥的目的，能有效解決之前存在著亮斑、色差等問題。當前，我國的部分研究機構也在從事相關的細化晶粒及均勻化鈦筒表面的科研項目，西北有色金屬研究院能有實現(xiàn)縫陰極輥的研制并投入應用，有效處理較小規(guī)格的陰極輥焊接鈦筒的焊縫存在的問題。從相關的條件來看，相應的焊接區(qū)域及基材能實現(xiàn)基本一致的微觀組織，實現(xiàn)排列更加有序的晶粒排列要求，能符合工業(yè)生產(chǎn)的要求。

在不斷的科技發(fā)展背景下，傳統(tǒng)的銅箔加工方式存在著一定的弊端，因此，鍛- 軋結合的新型“環(huán)軋”技術則出現(xiàn)在人們的眼前，這種方式能有效滿足在微觀組織層面上的形貌及力學性能方面的要求。

針對鈦環(huán)軋制的不斷研發(fā)，能有效實現(xiàn)鈦環(huán)的生產(chǎn)質(zhì)量得到提升，也有助于沉積銅箔的整體品質(zhì)的加強。比如，西北有色金屬研究院通過環(huán)軋一體成形的技術工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)直徑為Ф1000mm的銅箔試驗機用陰極輥，并能獲得了良好的應用。從整體來看，能有效保障鈦筒表面微觀組織的精致細膩化的要求，能滿足均勻一致的晶粒尺寸。今后在這方面則應進一步加強相關的研發(fā)工作。通過相關研究資料的分析以及對比，這樣技術則是直接生產(chǎn)鈦筒的關鍵內(nèi)容，能有助于實現(xiàn)未來應用更大規(guī)模的“大直徑、薄壁、高筒”旋壓鈦筒而提供有效的思路，有助于陰極輥工業(yè)化生產(chǎn)的快速發(fā)展。

3???? 結語

綜上所述，結合當前我國的電解銅箔產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，以及我國對于新能源的全方位支持，電解銅箔的需求量及質(zhì)量則會肯定得到全面提升，肯定會存在著在電解效率高的大規(guī)模鈦陰極輥需求量方面的攀升。我國的電解銅箔業(yè)發(fā)展還有很長的路要走，當前則應充分重視行業(yè)政策，抓住時代機遇，從而全方面來提升陰極輥的設計理論和實戰(zhàn)經(jīng)驗，這樣才能更好地迎合時代的發(fā)展要求。

參考文獻：

[1]?? 蔡瑞，劉黨偉，盧華光.鋰電銅箔陰極輥用鈦筒鍛件的熱加工工藝研究[J].銅業(yè)工程，2020年第2 期：40-42.

[2]?? 周鐵柱，張志遠，蘇娟華.沉積銅箔用陰極輥鈦環(huán)軋制驅(qū)動輥轉(zhuǎn)速研究[J].材料開發(fā)與應用，2017年第3期39-45.

[3]?? 任連保，吳丕杰，馬余選.電解銅箔用鈦焊接陰極輥焊縫均晶化處理工藝研究[J].稀有金屬快報，2007年第9 期：39-42.

賈金濤

摘要：結合當前陰極輥的研究及生產(chǎn)現(xiàn)狀，從自身從事電解銅箔用陰極輥工作經(jīng)驗出發(fā)，分別從陰極輥的分類及發(fā)展、陰極輥的工作原理及技術關鍵等方面進行較為細致的論述，希望能有效促進我國電解銅箔用陰極輥行業(yè)的發(fā)展。

關鍵詞：電解銅箔;陰極輥;關鍵技術;發(fā)展趨勢

1???? 引言

隨著我國科學技術的不斷進步，電解銅箔則是電子產(chǎn)品制造中的重要基礎材料。在發(fā)展實踐過程中，電解法產(chǎn)生銅箔則是一種高效的生產(chǎn)方式。在這樣的背景下，所涉及到的關鍵設備的陰極輥也呈現(xiàn)出越來越大需求。這里結合陰極輥的研究及生產(chǎn)現(xiàn)狀進行分析，探討了當前我國的陰極輥的發(fā)展現(xiàn)狀、生產(chǎn)制造等情況。

2???? 陰極輥的研究及生產(chǎn)現(xiàn)狀

2.1? 陰極輥的分類及發(fā)展

在越來越多的銅箔種類的背景下，陰極輥經(jīng)歷了相應的動態(tài)變化過程。首先，對于設備的外部輥面材料來說，則是從1Cr18Ni9Ti的特質(zhì)不銹鋼逐步發(fā)展，到當前工業(yè)純鈦（TA1）材料;其次，對于幾何形狀來說，則是從板狀發(fā)展到當前的輥筒狀;另外，從結構角度來看，也從單層輥，發(fā)展到現(xiàn)在的鈦-銀-銅- 鋼復合輥的情況。最后，對于外層輥面筒體的成形技術發(fā)展來看，則通過從原來的板材卷焊制作，逐步演變成為靈活性很強的，多樣化的旋壓（無縫）、焊接（有縫）、環(huán)軋（一體）等方式。

從我國的電解銅箔生產(chǎn)情況來看，當前，我們所能生產(chǎn)的最大陰極輥則是為Φ2700mm復合陰極輥，其具有相對重量較輕、結構簡單、導電均勻以及生產(chǎn)效率高的特點，但往往成本還比較高，還需要在技術方面予以攻關。

2.2? 陰極輥的工作原理及技術關鍵

（1）???? 陰極輥的工作原理

針對陰極輥的導電過程進行分析，電流則是在整流器部件的正極到陽極的過程，結合陽極通過電解液，這樣就可以傳遞到陰極鈦筒的表面，而后則是通過鈦筒經(jīng)銀層到銅襯套的過程，然后，利用導電銅環(huán)的作用，從銅排傳遞到鍍銀銅頭，又利用導電液，能夠?qū)崿F(xiàn)傳遞到整流器負極的導電銅排，這樣就可以實現(xiàn)電流的回路循環(huán)過程，因此，從這個角度來看，為了保障銅箔正常生產(chǎn)，則應保障電流在陰極輥的表面均勻分布的要求。

（2）???? 陰極輥的技術關鍵

陰極輥則是電解銅箔中作為關鍵的內(nèi)容，銅箔則是銅離子在鈦筒表面沉積作用下生產(chǎn)，也體現(xiàn)在陰極輥表面金屬晶體結晶的延續(xù)，在這樣的基礎上，能夠在鈦晶格上存在著積累著銅離子電沉積的情況，這樣就成為厚度一定的箔材。所以，在這樣的情況下，應保障陰極輥表面鈦筒的平整、均勻、光潔等方面的要求，具體來說，則應明確所涉及到的微觀方面的鈦層的晶格大小、電化學性質(zhì)、排列方式、超電壓、電極電位等情況，這樣會造成所涉及到的電化學行為存在著差異性。

結合鈦輥表面的晶體結構來說，其影響著電解銅箔的結晶狀態(tài)。在此過程中，陰極輥鈦層如果具有比較高的表面粗糙度、晶粒細小，這樣的情況下則會造成箔材的晶粒細小、超薄韌性特點。反之亦然，所以，這樣就要求鈦筒的微觀晶粒細微幾何尺寸盡量一致，滿足有效的排列方式。

當前，我國的陰極輥生產(chǎn)高檔銅箔依然存在一定難度，其中，除了電化學工藝的要求，最大的問題則是存在著陰極輥表面晶粒的幾何形狀大小不一、不夠細膩等情況，這樣則意味著銅箔毛面的粗糙面性不均勻的問題。所以，陰極輥的關鍵技術就是要保障晶體尺寸一致、組織細膩、表面晶粒度等級高等要求。

（3）???? 陰極輥表面鈦筒的生產(chǎn)加工方法

針對陰極輥表面鈦筒套制造進行分析來看，主要涉及到焊接、旋壓等制造方式。當前，日本公司能利用焊縫晶粒細化技術來實現(xiàn)焊接鈦陰極輥的目的，能有效解決之前存在著亮斑、色差等問題。當前，我國的部分研究機構也在從事相關的細化晶粒及均勻化鈦筒表面的科研項目，西北有色金屬研究院能有實現(xiàn)縫陰極輥的研制并投入應用，有效處理較小規(guī)格的陰極輥焊接鈦筒的焊縫存在的問題。從相關的條件來看，相應的焊接區(qū)域及基材能實現(xiàn)基本一致的微觀組織，實現(xiàn)排列更加有序的晶粒排列要求，能符合工業(yè)生產(chǎn)的要求。

在不斷的科技發(fā)展背景下，傳統(tǒng)的銅箔加工方式存在著一定的弊端，因此，鍛- 軋結合的新型“環(huán)軋”技術則出現(xiàn)在人們的眼前，這種方式能有效滿足在微觀組織層面上的形貌及力學性能方面的要求。

針對鈦環(huán)軋制的不斷研發(fā)，能有效實現(xiàn)鈦環(huán)的生產(chǎn)質(zhì)量得到提升，也有助于沉積銅箔的整體品質(zhì)的加強。比如，西北有色金屬研究院通過環(huán)軋一體成形的技術工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)直徑為Ф1000mm的銅箔試驗機用陰極輥，并能獲得了良好的應用。從整體來看，能有效保障鈦筒表面微觀組織的精致細膩化的要求，能滿足均勻一致的晶粒尺寸。今后在這方面則應進一步加強相關的研發(fā)工作。通過相關研究資料的分析以及對比，這樣技術則是直接生產(chǎn)鈦筒的關鍵內(nèi)容，能有助于實現(xiàn)未來應用更大規(guī)模的“大直徑、薄壁、高筒”旋壓鈦筒而提供有效的思路，有助于陰極輥工業(yè)化生產(chǎn)的快速發(fā)展。

3???? 結語

綜上所述，結合當前我國的電解銅箔產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，以及我國對于新能源的全方位支持，電解銅箔的需求量及質(zhì)量則會肯定得到全面提升，肯定會存在著在電解效率高的大規(guī)模鈦陰極輥需求量方面的攀升。我國的電解銅箔業(yè)發(fā)展還有很長的路要走，當前則應充分重視行業(yè)政策，抓住時代機遇，從而全方面來提升陰極輥的設計理論和實戰(zhàn)經(jīng)驗，這樣才能更好地迎合時代的發(fā)展要求。

參考文獻：

[1]?? 蔡瑞，劉黨偉，盧華光.鋰電銅箔陰極輥用鈦筒鍛件的熱加工工藝研究[J].銅業(yè)工程，2020年第2 期：40-42.

[2]?? 周鐵柱，張志遠，蘇娟華.沉積銅箔用陰極輥鈦環(huán)軋制驅(qū)動輥轉(zhuǎn)速研究[J].材料開發(fā)與應用，2017年第3期39-45.

[3]?? 任連保，吳丕杰，馬余選.電解銅箔用鈦焊接陰極輥焊縫均晶化處理工藝研究[J].稀有金屬快報，2007年第9 期：39-42.