[發明專利]一種陰極輥用無縫鈦筒制造方法

有效

• 申請號: 201110382759.7
• 申請日: 2011-11-27
• 公開（公告）號: CN102489942A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 李建康;呂尚寧;吉毅松;晃曉峰;吳占軍
• 申請（專利權）人: 西安航天博誠新材料有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;C22F1/18;C25D1/04;C25D17/12
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術領域

本發明屬于鈦材料加工領域，具體是一種大直徑薄壁無縫鈦筒的制造方法。

背景技術

陰極輥是電解銅箔設備的關鍵部件，被稱為電解銅箔的心臟。陰極輥輥面材料，一方面要對電解液有很強的抗腐蝕能力，另一方面要提供銅箔生長的基礎。因此要求輥面材料抗腐蝕性好，導電性好且導電均勻，微觀組織均勻細小，只有這樣才能保證生產出厚度均勻，表面平整的優質銅箔。隨著材料生產加工技術的發展，目前陰極輥輥面材料已經淘汰了傳統的不銹鋼材料，取而代之的為抗腐蝕性更強的純鈦材料。而鈦材料的微觀組織結構均勻性決定于材料的成型過程，因此陰極輥輥面用鈦筒制造方法成為制造高性能銅箔設備的關鍵。由于陰極輥鈦筒直徑一般都在1500mm以上，而壁厚在20mm以下，屬于大直徑薄壁件。要保證幾何精度，又要保證材料組織的性能，陰極輥鈦筒的制造存在很多難點。

陰極輥鈦筒常采用兩種基本方法制造，一種為鈦板材圈焊成型，一種為環軋件旋壓成型。由于圈焊成型時在鈦筒上存在沿軸向的焊縫，陰極輥裝配后生產出的銅箔上存在一條焊縫區產生的異常帶，影響銅箔整體質量，因此無縫鈦筒輥面的陰極輥更容易被用戶接受。與圈板焊接成型的鈦筒相比，無縫鈦筒制造生產工藝復雜、工藝過程參數控制嚴格。目前陰極輥輥面用無縫鈦筒存在的主要問題是：

a、對原材料鈦鑄錠成分要求滿足工業一級純鈦，沒有更嚴格的要求，由于一級純鈦雜質含量存在范圍較大，如在GB3620-2007中規定氧元素含量小于0.18％，鐵元素含量小于0.20％，這樣寬泛的成分要求不僅影響最終鈦筒的性能，而且由于雜質含量引起鈦材料相變點的變化，進而影響到熱加工過程工藝參數的精細化。

b、純鈦大直徑薄壁件加工過程復雜，涉及鍛造沖孔、擴孔、環軋等多個熱加工和旋壓溫加工過程，過程工藝參數變化范圍窄，加工過程失控極易造成整個鈦筒質量下降，甚至報廢。特別是鈦筒的強力旋壓壁厚減薄成型過程，溫度參數的不合理，極易造成旋壓過程鈦筒開裂、失穩變形、表面起皮等缺陷。

發明內容

為克服現有技術中存在的純鈦大直徑薄壁件加工過程復雜，工藝參數變化范圍窄，易造成整個鈦筒質量下降的不足，本發明提出了一種陰極輥用無縫鈦筒制造方法。

本發明的具體過程如下：

步驟1、環軋毛坯的制備

鈦鑄錠塊在燃氣爐中加熱，對鈦鑄錠塊升溫至550℃保溫4小時；以80℃/h的升溫速度，將鈦鑄錠塊加熱到1020℃，保溫3小時；在鈦鑄錠塊的中心沖直徑為250mm的通孔；將沖孔后的鈦鑄錠塊自然冷卻至室溫；打磨去除內外表面裂紋、劃傷缺陷；經過打磨處理的鈦鑄錠塊置于燃氣爐中加熱至550℃，并保溫4小時，然后以80℃/h的升溫速度加熱到930℃，并保溫2小時；通過馬架擴孔將鈦鑄錠塊的中心孔的孔徑擴至800mm；將擴孔后的鈦鑄錠塊重新裝爐加熱到930℃，保溫1小時后拔長；將擴孔和拔長后的鈦鑄錠塊自然冷卻至室溫，得到鈦筒的環軋成型前的毛坯件；對得到的鈦筒毛坯件進行表面打磨；

步驟2、環軋加工鈦筒的旋壓毛坯

在鈦筒毛坯表面刷涂一層水玻璃；將鈦筒環軋前的毛坯件置于電爐中，并加熱至550℃保溫3小時；以80℃/h的升溫速率將加熱到鈦筒毛坯820℃，保溫3小時；在輾環機上一火次環軋至尺寸要求；環軋后在電爐內對鈦筒毛坯進行退火處理，退火處理的溫度為600℃；保溫3小時出爐，自然冷卻至室溫；得到鈦筒的旋壓毛坯；

步驟3、旋壓毛坯加工

通過機械加工去除鈦筒的旋壓毛坯表面形成的富氧層；

步驟4、旋壓成型陰極輥鈦筒

旋壓成型的過程包括3～4道次旋壓；將經過車加工的旋壓毛坯置于電爐中加熱到600℃，保溫1小時后，熱裝在旋壓機芯模上；對旋壓毛坯外表面加熱，當旋壓毛坯的溫度達到500℃后，開始對旋壓毛坯進行第一道次旋壓加工；完成第一道次旋壓后，旋壓輪退出并回位到初始旋壓位置，開始第二道旋壓；完成第二道次旋壓后，旋壓輪退出并回位到初始旋壓位置；重復第二道次旋壓的旋壓過程，直至完成陰極輥鈦筒的旋壓成型；退出旋壓輪，停止火焰加熱，從旋壓機上御下鈦筒件，得到初成型的陰極輥鈦筒；在旋壓過程中，保持旋壓鈦筒溫度在400-550℃；每道次的減薄量為7～10mm；

步驟5、旋壓完鈦筒的退火熱處理

對初成型的陰極輥鈦筒加熱到600℃，保溫2小時，隨爐冷卻至300℃以下出爐；切除初成型的陰極輥鈦筒的起旋端和夾持端；最終得到成型后的陰極輥鈦筒。