[發明專利]一種在鋰電池生產用軋輥表面制備碳化鎢涂層的方法

在審

• 申請號: 202110921064.5
• 申請日: 2021-08-11
• 公開（公告）號: CN113699478A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 馬小軍
• 申請（專利權）人: 寧德市福能新能源科技有限公司
• 主分類號: C23C4/129
• 分類號: C23C4/129;C23C4/10;B21B27/00
• 代理公司: 合肥上博知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34188
• 代理人: 張果果

本發明涉及一種在鋰電池生產用軋輥表面制備碳化鎢涂層的方法，其包括以下步驟：(1)對鋰電池生產用軋輥表面進行肉眼檢查以及放大鏡檢查；(2)對軋輥表面進行除油除雜凈化后，采用粗拋光機對軋輥表面進行粗磨毛化處理；(3)采用耐高溫膠帶以及工裝對粗磨毛化后軋輥兩端的非噴涂表面進行保護處理；(4)將液相丙烷作為主燃氣體、壓縮空氣作為助燃氣體、氮氣作為載氣送粉氣體，各氣體通過多孔陶瓷片輸入燃燒室，經由火花塞初始點燃進行高壓燃燒，產生焰流速度為7倍音速以上的超音速火焰，采用粉末火焰噴涂技術將碳化鎢粉末噴涂在待噴涂軋輥表面，迅速冷卻凝固，形成碳化鎢涂層；(5)采用精細拋光機對已噴涂碳化鎢涂層的軋輥表面進行精細拋光處理。

技術領域

本發明涉及鋰電池生產技術領域，尤其是一種在鋰電池生產用軋輥表面制備碳化鎢涂層的方法。

背景技術

隨著科學研究和工業應用的深入和發展，表面工程技術一般分為表面涂鍍技術、表面擴滲技術和表面處理技術三個領域。表面涂鍍技術是將液態涂料涂敷在材料表面，或者將鍍料原子沉積在材料表面，從而獲得晶體結構、化學成分和性能有別于基體材料的涂層或鍍層，此類技術有涂裝、堆焊、熱噴涂、電鍍、化學鍍和氣相沉積等；表面擴滲技術是將原子滲入(或離子注入)基體材料的表面，改變基體表面的化學成分，從而達到改變其性能，它主要包括化學熱處理、陽極氧化、表面合金化和離子注入等；表面處理技術是通過加熱或機械處理，在不改變材料表層化學成分的情況下，使其結構發生變化，從而改變其性能，常用的表面處理技術包括表面淬火、激光重熔和噴丸等。

在近20年來，火焰噴涂技術作為一種新的表面防護和表面強化工藝，已成為金屬表面工程領域中一個十分活躍的分支。火焰噴涂是一種以氣體燃料或液體燃料在氧氣或空氣助燃形成具有一定噴射速度的燃燒火焰作為熱源，將金屬或非金屬等噴涂材料加熱到熔融或半熔融狀態，并在高速氣流的推動下形成霧流，以高速噴射到經過預處理的基體表面上，噴射的微小熔融顆粒撞擊在基體上時，產生塑性變形，成為片狀疊加沉積，形成涂層的工藝方法。根據燃燒火焰的性質，火焰噴涂技術可以分為普通火焰噴涂技術、超音速火焰噴涂技術和爆炸噴涂技術；根據噴涂材料的形態，火焰噴涂技術又可以分為粉末火焰噴涂技術、線材火焰噴涂技術和棒材火焰噴涂技術。

目前，鋰電池極片一般采用對輥機連續輥壓壓實，在此過程中，兩面涂敷顆粒涂層的極片被送入兩輥的間隙中，在軋輥線載荷作用下涂層被壓實，極片各部必須均勻一致，厚度差在幾微米以內，因此要求軋輥必須具備極高的硬度、極高的硬度均勻性、較高的抵抗外物擠壓變形的能力。現有技術中，國內外的鋰電池生產廠家輥壓線速度通常以每分鐘幾米到每分鐘幾十米的速度發展，軋制力50-200噸之間，因此對軋輥的要求越來越高。雖然，現有鍛打合金鋼軋輥硬度可以達到HRC62以上，但是鋰電池的正極材料和負極材料在烘干中單個組成顆粒非常硬，由于軋制力大，軋輥長時間連續工作后，輥面產生疲勞層，特別是正極極片通過涂層顆粒的持續擠壓，會在輥面上留下輕微的壓痕，軋輥表面質量不斷下降，一般使用25-30天左右會比較嚴重，當壓痕嚴重到一定程度時影響極片質量必須換輥，以避免影響電池極片表面；同時，一些極片材料會和合金鋼中一些成分形成電化學腐蝕也加快了輥面質量的下降。然而，由于換輥磨削極為復雜，更換、磨修精度要求高，時間浪費大，維修費用較高，而且軋輥修磨5-12次后，軋輥表面的硬化層被去除，從而導致軋輥報廢。因此，在鋰電池生產行業，如何有效提高軋輥表面的耐磨性以及使用壽命成為迫在眉睫需要攻克的技術難題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的情況，提供一種設計合理，工藝簡單，能夠有效提高軋輥表面耐磨性以及使用壽命的在鋰電池生產用軋輥表面制備碳化鎢涂層的方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種在鋰電池生產用軋輥表面制備碳化鎢涂層的方法，其包括以下步驟：

(1)對鋰電池生產用軋輥表面進行肉眼檢查以及放大鏡檢查，確保軋輥表面沒有劃痕、孔洞或者夾雜；

(2)對軋輥表面進行除油除雜凈化后，采用粗拋光機對軋輥表面進行粗磨毛化處理；