[發明專利]一種鈦陰極輥筒的表面處理方法

在審

• 申請號: 202210090821.3
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114438551A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 齊朋偉;呂吉慶;王小東;張杰;楊紅光
• 申請（專利權）人: 九江德福科技股份有限公司;甘肅德福新材料有限公司
• 主分類號: C25D1/04
• 分類號: C25D1/04;C25D11/26;C25D17/12
• 代理公司: 蘭州塞維思知識產權代理事務所(普通合伙) 62208
• 代理人: 焦海紅

本發明公開了一種鈦陰極輥筒的表面處理方法。屬于電解銅箔技術領域，以解決現有技術中鈦陰極輥筒表面處理方法中作為判斷的粗糙度Ra指標單一，無法最大程度降低鈦陰極輥筒輥面粗糙度、提升鈦陰極輥筒輥面粗糙度均勻性、延長鈦陰極輥筒的穩定生產時間的問題。方法包括拋光液的制備、鈦陰極輥筒的預處理、化學機械拋光、化學機械拋光鈦陰極輥筒的后處理。本發明相對于傳統的表面處理工藝，降低鈦陰極輥筒輥面粗糙度、提升鈦陰極輥筒輥面粗糙度均勻性和延長鈦陰極輥筒的穩定生產時間均有十分顯著的提升作用，在生產中具有重要的經濟意義。故本發明的應用具備相當可觀的經濟價值，推廣前景優異。

技術領域

本發明屬于電解銅箔技術領域，具體涉及一種鈦陰極輥筒的表面處理方法。

背景技術

電解銅箔是鋰離子電池和印制線路板不可或缺的關鍵材料，在新能源領域和電子電路領域發揮著舉足輕重的作用。電解銅箔的生產過程中電解液中銅離子在鈦陰極輥筒表面得到電子被還原為銅原子，并按照一定的規律排列形成電解銅箔。在此過程中，鈦陰極輥筒的表面狀態會直接影響銅原子的形核和生長過程，進而影響銅箔微觀晶體結構，并最終影響銅箔的面密度均勻性、抗拉強度、延伸率、翹曲和外觀等宏觀性能。但在電解生箔過程中，由于受到電解液、電流、電化學反應的影響，鈦陰極輥筒的表面會出現一定程度的氧化或氫化現象。尤其是隨著電解時間的逐漸延長，鈦陰極輥筒表面的氧化層會逐漸緩慢積累，并導致輥面出現不同程度的氧化，進而影響到銅箔的品質。因此，鈦陰極輥筒在經過一段時間的連續電解生箔后需要進行離線拋磨，以去除表面過度生長的氧化層。

目前，鈦陰極輥筒的離線拋磨多采用機械拋光的方式來去除表面氧化層，通常以拋光后輥面的粗糙度Ra值作為鈦陰極輥筒離線拋磨效果的判斷標準。機械拋磨后鈦陰極輥筒的Ra值一般在0.1 μm-0.3 μm之間。

傳統的機械拋磨處理會在輥面上形成不同程度的拋刷印，導致輥面的粗糙度出現不均勻性的現象。機械拋磨后的鈦輥筒表面會在大氣中會生成一層極薄的氧化膜，保護鈦材不受腐蝕。但自然狀態下氧化生成的氧化膜層厚度不均勻，進而會導致輥面粗糙度、導電性產生一定程度的差異。

常見的拋光方式中：化學拋光法通過拋光液與待拋光材料之間的化學反應實現表面物質的去除，可以獲得粗糙度較低的拋光面。機械拋光法通過機械作用力去除待拋光材料表層的成分，可以實現工件的快速拋光。化學機械拋光法結合了化學拋光與機械拋光的特點，在獲得粗糙度較低的拋光面的同時有效提高了拋光效率；且在化學機械拋光過程中，拋光液與工件表面的組分發生化學反應使得工件表層物質軟化；拋光盤向拋光顆粒傳遞斷裂弱鍵合分子鏈所需的能量，去除工件表面的軟化層。

由于以上工藝原因，現有技術中多操采用機械拋磨結合化學機械拋光處理輥面。但鈦陰極輥筒穩定生產的周期仍有待提高。

根據已有的研究表明：鈦陰極輥筒表面的粗糙度均勻性會對電解銅箔的形核和生長產生重大的影響。發明人也通過大量實驗發現可以使用粗糙度均勻性作為鈦陰極輥筒拋磨效果的一項量化指標。粗糙度均勻性指的是測量區域內粗糙度的極差與粗糙度平均值之間的比值。

其中，E_R為粗糙度均勻性， ΔR為粗糙度的極差，R為粗糙度平均值。一般情況下樣品的E_R值越小，粗糙度均勻性越好，越是便于電解銅箔的形核和生長，鈦陰極輥筒穩定生產的周期越長。

基于以上新的研發方向與實驗結果缺乏與其配套的處理方法，本發明提出的鈦陰極輥筒的表面處理技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鈦陰極輥筒的表面處理方法，以解決現有技術中鈦陰極輥筒表面處理方法中作為判斷的粗糙度Ra指標單一，無法最大程度降低鈦陰極輥筒輥面粗糙度、提升鈦陰極輥筒輥面粗糙度均勻性、延長鈦陰極輥筒的穩定生產時間的問題。

為了解決以上問題，本發明技術方案為：

一種鈦陰極輥筒的表面處理方法，該方法為以下步驟：