CN109746271B - 一种高性能铜箔的深冷叠轧制备方法 - Google Patents
一种高性能铜箔的深冷叠轧制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109746271B CN109746271B CN201910030438.7A CN201910030438A CN109746271B CN 109746271 B CN109746271 B CN 109746271B CN 201910030438 A CN201910030438 A CN 201910030438A CN 109746271 B CN109746271 B CN 109746271B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper foil
- rolling
- coiling machine
- rolling mill
- asynchronous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 99
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 title claims abstract description 95
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title claims abstract description 80
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 claims description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 claims description 8
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
一种高性能铜箔的深冷叠轧制备方法,将两卷铜箔分别安装到卷取机一、卷取机二上;分别利用左侧导辊叠合从同一异步轧机经过,并在出异步轧机后,利用右侧导辊分离并分别安装到卷曲机三和卷取机四上,各卷取机分别放置在一个温度为‑192℃~‑100℃深冷箱中;开启卷取机,使铜箔带材形成张力,开启异步轧机机组进行深冷轧制;采用液压装置逐渐增加异步轧机的辊间压力,使轧辊成为负辊缝运行,直到整卷铜箔被轧制完成;转换轧制方向,调换轧机上下辊轧制异速比,重复1‑3次,制备出厚度≤5μm的高导电性能、高强度铜箔产品,铜箔的抗拉强度超过500MPa,该超薄铜箔在锂电池、电子、能源、航天和军事等产业的发展意义重大。
Description
技术领域
本发明属于金属材料轧制技术领域,特别涉及一种高性能铜箔的深冷叠轧制备方法。
背景技术
随着人们对工件尺寸降低的需要增加,极薄材料开发成为金属塑性加工领域的重要发展方向。然而,很多高附加值的极薄材料一直难以得到稳定生产,其中,铜箔就是这些材料之一。极薄厚度的铜箔是锂离子电池负极集流体主要材料,其生产技术的发展和性能的优劣将直接影响锂离子电池的制作工艺,性能和生产成本。开展对高性能、高附加值的锂离子电池用铜箔的研究,对铜箔工业以及电子、能源、航天和军事等产业的发展意义重大。
制备高性能金属铜箔一直面临两个挑战,第一个是铜箔厚度的降低。目前国内企业在制备铜箔过程中一般采用减小工作辊直径的方法。然而,当工作辊直径降低到一定的时候,铜箔的厚度不能够再进行降低。第二个是铜箔力学性能的降低。当铜箔厚度低于一定厚度时,传统轧制制备方法制备的铜箔会发生厚度软化行为,因而其强度难以达到要求。这两个问题与目前人们期望制备更薄以及更强的铜箔存在矛盾。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种高性能铜箔的深冷叠轧制备方法,可以制备出高强度、高导电性能的极薄铜箔。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种高性能铜箔的深冷叠轧制备方法,包括如下步骤:
第一步:以高导电的铜箔为原料,铜箔的厚度为8μm~12μm,宽度为100mm-600mm;
第二步:将两卷铜箔分别安装到卷取机一、卷取机二上;
第三步:将两卷铜箔分别利用左侧导辊叠合从同一异步轧机经过,并在出异步轧机后,利用右侧导辊分离并分别安装到卷曲机三和卷取机四上,各卷取机分别放置在一个温度为-192℃~-100℃深冷箱中;
第四步:开启卷取机,使铜箔带材形成张力,张力大小为50-200MPa;
第五步:开启异步轧机机组进行深冷轧制;
第六步:采用液压装置逐渐增加异步轧机的辊间压力,使轧辊成为负辊缝运行,直到整卷铜箔被轧制完成;
第七步:转换轧制方向,调换轧机上下辊轧制异速比,重复第四步至第六步;
重复第七步1-3次,制备出厚度≤5μm的高导电性能、高强度铜箔产品,铜箔的抗拉强度超过500MPa。
优选地,所述第三步与第四步之间,还在铜箔叠合面喷射防粘结润滑液。
优选地,所述第三步与第四步之间,还在异步轧机进出口位置设置冷却气体和润滑液一体的喷枪,向进出异步轧机的叠合铜箔上下表面喷射含有液氮的冷却气体及专门用于铜箔生产的深冷润滑液。
优选地,所述第四步中使铜箔带材形成50-200MPa的张力。
优选地,所述第五步中异步轧机轧辊速度V2:V1为1.1~1.3之间。
优选地,所述第六步轧制过程中实现轧件道次压下率在15%-35%。
与现有技术相比,本发明可以制备出高强度、高导电性能的超薄铜箔(≤5μm),该超薄铜箔在锂电池、电子、能源、航天和军事等产业的发展意义重大。
附图说明
图1是本发明制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
本发明一种高性能铜箔的深冷叠轧制备方法,主要目的为制备高强度、高导电性能的厚度≤5μm的极薄铜箔,其主要原理为在超低温塑性变形过程中层状材料之间的界面结合能力大幅降低,当压下率较低的情况下,在非常小的力的作用下层状材料将可以被分离。利用层状叠轧轧件厚度增加,在轧辊直径不变的情况下轧件厚度可以有效地降低。与此同时,利用超低温塑性变形实现材料晶粒细化,实现材料强度增加。通过1到3个道次的超低温叠轧分离方法,制备出高性能极薄铜箔。
如图1所示,本发明的具体步骤如下:
第一步:以高导电的铜箔5为原料,铜箔5的初始厚度为8μm~12μm,宽度为100mm-600mm。
第二步:将两卷铜箔5分别安装到卷取机一2和卷取机二3上,卷取机一2位于深冷箱一1中,卷取机二3位于深冷箱一4中,卷取机一2位于卷取机二3的上方。
第三步:卷取机一2上的铜箔5(上部铜箔)经导辊一8,卷取机二3上的铜箔5(下部铜箔)经导辊二9,在导辊三10和导辊四11处叠合,叠合后经过异步轧机,出异步轧机后,在导辊五20和导辊六21处分离,上部铜箔经导辊七22安装到卷曲机三26上,下部铜箔经导辊八23安装到卷曲机四28上,卷曲机三26位于深冷箱三27中,卷曲机四28位于深冷箱四29中,四个深冷箱均采用氮气进行冷却,温度为-192℃~-100℃,异步轧机包括上支撑辊14、上工作辊15、下工作辊16和下支撑辊17,上工作辊15的速度为V1,下工作辊16的速度为V2。
第四步:在叠合之前,利用防粘结润滑液喷嘴一6对上部铜箔的下表面喷射防粘结润滑液,利用防粘结润滑液喷嘴二7对下部铜箔的上表面喷射防粘结润滑液;在分离之后,利用防粘结润滑液喷枪三24对上部铜箔的下表面喷射防粘结润滑液,利用防粘结润滑液喷嘴四25对下部铜箔的上表面喷射防粘结润滑液。
第五步:开启异步轧机进口上侧的冷却气体和润滑液一体的喷枪一12、进口下侧的冷却气体和润滑液一体的喷枪二13、出口上侧的冷却气体和润滑液一体的喷枪三18和出口下侧的冷却气体和润滑液一体的喷枪四19,采用专门用于铜箔生产的深冷润滑液。
第六步:开启各卷取机,使带材形成张力,张力大小为50-200MPa。
第七步:开启异步轧机机组,异步轧机轧辊速度V2:V1为1.1~1.3之间。
第八步:采用液压装置逐渐增加上工作辊15和下工作辊16的辊间压力,使轧辊成为负辊缝运行,直到整卷铜箔被轧制完成。轧制过程中实现轧件道次压下率在15%-35%。
第九步:转换轧制方向,调换轧机上下辊轧制异速比,重复第四步至第八步。
重复第九步1-3次,制备出厚度≤5μm尤其是≤0.5μm的高导电性能、高强度铜箔产品,铜箔的抗拉强度超过500MPa。
在本发明的一个具体实施例中,铜箔5的初始厚度为10μm,宽度为200mm,各深冷箱的温度为-150℃,带材形成的张力大小为100MPa,V2:V1为1.1,轧制过程中实现轧件道次压下率为25%:转换轧制方向后轧制压下率控制在20%,第二道次轧制结束后,再转换轧制方向进行轧制,轧制压下率控制在20%。经过三个道次可逆深冷叠轧制备出厚度0.48μm的高导电性能、高强度铜箔产品,铜箔的抗拉强度达到510MPa。采用该技术制备的铜箔与原始铜带的导电性能相当。
在本发明的另一个具体实施例中,铜箔5的初始厚度为8μm,宽度为100mm,各深冷箱的温度为-100℃,带材形成的张力大小为80MPa,V2:V1为1.2。第一道次轧制过程中,实现轧件道次压下率为20%。然后,转换轧制方向,进行第二道次轧制,轧制压下率控制在15%。此后,再转换轧制方向,完成第三道次轧制,轧制压下率控制在15%。轧制结束后,再转换轧制方向,轧制压下率控制在15%,完成第四道次轧制,制备出厚度0.4μm的高导电性能、高强度铜箔产品,铜箔的抗拉强度达到500MPa。采用该技术制备的铜箔与原始铜带的导电性能相当。
Claims (5)
1.一种高性能铜箔的深冷叠轧制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
第一步:以高导电的铜箔为原料,铜箔的厚度为8μm~12μm,宽度为100mm-600mm;
第二步:将两卷铜箔分别安装到卷取机一、卷取机二上;
第三步:将两卷铜箔分别利用左侧导辊叠合从同一异步轧机经过,并在出异步轧机后,利用右侧导辊分离并分别安装到卷曲机三和卷取机四上,各卷取机分别放置在一个温度为-192℃~-100℃深冷箱中;
第四步:开启卷取机,使铜箔带材形成张力,张力大小为50-200MPa;
第五步:开启异步轧机机组进行深冷轧制,异步轧机轧辊速度V2:V1为1.1~1.3之间;
第六步:采用液压装置逐渐增加异步轧机的辊间压力,使轧辊成为负辊缝运行,直到整卷铜箔被轧制完成;
第七步:转换轧制方向,调换轧机上下辊轧制异速比,重复第四步至第六步;
重复第七步1-3次,制备出厚度≤5μm的高导电性能、高强度铜箔产品,铜箔的抗拉强度超过500MPa。
2.根据权利要求1所述高性能铜箔的深冷叠轧制备方法,其特征在于,所述第三步与第四步之间,还在铜箔叠合面喷射防粘结润滑液。
3.根据权利要求1所述高性能铜箔的深冷叠轧制备方法,其特征在于,所述第三步与第四步之间,还在异步轧机进出口位置设置冷却气体和润滑液一体的喷枪,向进出异步轧机的叠合铜箔上下表面喷射含有液氮的冷却气体及专门用于铜箔生产的深冷润滑液。
4.根据权利要求1所述高性能铜箔的深冷叠轧制备方法,其特征在于,所述第四步中使铜箔带材形成50-200MPa的张力。
5.根据权利要求1所述高性能铜箔的深冷叠轧制备方法,其特征在于,所述第六步轧制过程中实现轧件道次压下率在15%-35%。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910030438.7A CN109746271B (zh) | 2019-01-14 | 2019-01-14 | 一种高性能铜箔的深冷叠轧制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910030438.7A CN109746271B (zh) | 2019-01-14 | 2019-01-14 | 一种高性能铜箔的深冷叠轧制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109746271A CN109746271A (zh) | 2019-05-14 |
CN109746271B true CN109746271B (zh) | 2020-04-10 |
Family
ID=66405625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910030438.7A Active CN109746271B (zh) | 2019-01-14 | 2019-01-14 | 一种高性能铜箔的深冷叠轧制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109746271B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111607810A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-09-01 | 安徽铜冠铜箔集团股份有限公司 | 一种超薄电解铜箔高效生产方法 |
CN112371723B (zh) * | 2020-10-13 | 2021-12-28 | 中南大学 | 一种制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ATE312948T1 (de) * | 2003-06-11 | 2005-12-15 | Usinor | Verfahren und vorrichtung zur kühlung eines sich bewegenden metallischen bandes |
CN1709596A (zh) * | 2004-06-17 | 2005-12-21 | 上海兴一金属材料有限公司 | 轧制铜箔的制备方法 |
CN105834214B (zh) * | 2015-01-16 | 2017-09-22 | 宝山钢铁股份有限公司 | 生产金属板卷的控温轧制设备 |
CN105458006A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-04-06 | 安徽众源新材料股份有限公司 | 一种铜箔复合叠轧装置及其加工工艺 |
CN106378359A (zh) * | 2016-10-21 | 2017-02-08 | 广东冠邦科技有限公司 | 一种四辊液压铜箔轧机 |
CN108114996B (zh) * | 2017-12-01 | 2019-07-30 | 中南大学 | 一种深冷轧制带材连续深冷箱及利用该箱的深冷轧制*** |
CN108435791B (zh) * | 2018-05-02 | 2019-07-30 | 中南大学 | 一种制备层状铜/锂复合箔材的深冷异步轧制方法 |
CN109174967B (zh) * | 2018-08-29 | 2019-10-25 | 中南大学 | 一种超薄铜箔连续异速、异步轧制装置与方法 |
-
2019
- 2019-01-14 CN CN201910030438.7A patent/CN109746271B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109746271A (zh) | 2019-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109201735B (zh) | 一种高强度纯铜箔材深冷轧制制备方法 | |
CN109746270B (zh) | 一种高性能铜箔的单机架可逆深冷制备方法 | |
CN109746271B (zh) | 一种高性能铜箔的深冷叠轧制备方法 | |
CN111702008B (zh) | 一种多辊轧机轧制三层复合极薄带的方法 | |
CN106670233B (zh) | 一种制备纳米锂铝双金属复合箔材的深冷轧制方法 | |
CN109174967B (zh) | 一种超薄铜箔连续异速、异步轧制装置与方法 | |
KR20100120239A (ko) | 전지용 극판의 제조방법 | |
CN102688885B (zh) | 一种叠层法同步冷轧铁箔的制备方法 | |
CN102489958A (zh) | 一种成卷生产宽幅镁合金板的工艺及设备 | |
CN102021296A (zh) | 低氧含量纯钛精密薄带卷材的轧制成型方法 | |
CN104493279B (zh) | 一种窄铅带生产工艺 | |
CN110732554B (zh) | 一种制备锂/铜/锂箔材的深冷制备方法 | |
CN204473975U (zh) | 锂电池外包装铝箔收卷装置 | |
CN102975472A (zh) | 一种烟用转移镀铝纸生产工艺及复合在线剥离设备 | |
CN112371723B (zh) | 一种制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法 | |
CN103658174B (zh) | 热连轧精轧机组 | |
CN114985459A (zh) | 四点五微米超薄铝箔双合轧制工艺 | |
CN203714926U (zh) | 应用于薄板飞剪生产线的定尺送料机 | |
CN108714627B (zh) | Dcr机组大变形下以稳轧为目标的工艺润滑优化方法 | |
CN217334143U (zh) | 干法电极生产设备 | |
CN114618884A (zh) | 一种碳钢、不锈钢热轧复合卷板的生产方法 | |
CN204725983U (zh) | 一种涂布机 | |
CN205790206U (zh) | 一种卷绕式叠片电池 | |
CN113695389A (zh) | 一种轧制复合极薄带的单边塔形辊系异步轧机及液压*** | |
CN113579129A (zh) | 基于分割累加的复杂异型截面环件轧制力计算方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240416 Address after: No. 7, Zhongshan Street, Yantai Area, China (Shandong) Pilot Free Trade Zone, Yantai City, Shandong Province, 264006 Patentee after: YANTAI WANLONG VACUUM METALLURGY Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 410083 Hunan province Changsha Lushan Road No. 932 Patentee before: CENTRAL SOUTH University Country or region before: China |