CN101811222B - 一种钛阳极槽的焊接方法 - Google Patents

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杨芬
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Abstract

本发明涉及一种钛阳极槽的焊接方法，用钛焊条在氩气保护的条件下采用电子束扫描的焊接方法进行焊接，氩气的压力2-18MPa，焊缝高度为2-6mm；其中，电子束扫描频率为400-600Hz，反复扫描时间为7-10min；或电子子束扫描频率为600-800Hz，反复扫描时间为5-8min；或电子束扫描频率为800-1250Hz，反复扫描时间为2-5min。本发明解决了现有的钛阳极槽在使用过程中出现渗漏的技术问题，极大延长了钛焊缝使用寿命。

Description

一种钛阳极槽的焊接方法
技术领域
本发明涉及一种钛阳极槽的焊接方法。
背景技术
铜箔是目前电子工业不可替代的基础材料，也是制作电路板PCB、覆铜板CCL和锂离子电池不可缺少的主要原材料。电解法制造铜箔是目前高端铜箔产品的主要渠道，阳极槽作为电解法制造铜箔的关键部件，起着至关重要的作用。但是现有的钛阳极槽特别是全悬挂密封式钛阳极槽在应用中存在使用1～2个月后就会出现渗漏现象，发现渗漏后采用良好保护的氩弧焊补焊后仍不能彻底解决渗漏问题。
发明内容
为了解决现有的钛阳极槽在使用过程中出现渗漏的技术问题，本发明提供一种钛阳极槽的焊接方法。
本发明的技术解决方案：
一种钛阳极槽的焊接方法，其特殊之处在于：用钛焊条在氩气保护的条件下采用电子束扫描的焊接方法进行焊接，所述氩气的压力2-18MPa，所述焊缝高度为2-6mm；其中，电子束扫描频率为400-600Hz，反复扫描时间为7-10min；或电子子束扫描频率为600-800Hz，反复扫描时间为5-8min；或电子束扫描频率为800-1250Hz，反复扫描时间为2-5min。
上述电子束扫描频率为720H，反复扫描时间为3min；所述焊缝高度为3mm；所述氩气压力为10MPa。所述电子束扫描频率为1100Hz，晶粒最小，但扫描频率为720HZ左右晶粒大小与所对应得腐蚀电位最佳，符合本设备的要求，反复扫描时间为3min；所述焊缝高度为3mm；所述氩气压力为10MPa。
本发明所具有的有益效果：
1、本发明选择耐酸性腐蚀的钛焊条，在氩气保护的条件下，通过控制电子束的扫描频率以及扫描时间进行电子束扫描焊接，使焊缝的结晶形态从比较粗大的柱状结晶转化成细化的等轴晶形态，该形态接近母材结晶形态从而使得钛焊缝在酸性溶液中耐腐蚀性能增加，极大延长了焊缝使用寿命。申请人应用本发明方法制造的首台高端铜箔成套生产设备试运行至今一年多的时间无泄漏。
附图说明
图1为本发明钛焊缝的粒径大小、腐蚀电位随扫描频率的变化拟合曲线图；
其中1-腐蚀电位曲线，2-钛焊缝的粒径大小曲线。
具体实施方式
一种钛阳极槽的焊接方法，采用电子束扫描的焊接方法通过钛焊条通氩气保护进行焊接，正常焊接速度，正常的扫描速度，正常的氩气压力2-18MPa，
当电子束扫描的频率为400Hz-600Hz，反复扫描7-10min；
当600Hz-800Hz，反复扫描5-8min；
当电子束扫描的频率800Hz-1250Hz，反复扫描2-5min，
所述焊缝高度为2mm-6mm，(焊缝高度根据板厚而定)。
当电子束扫描频率为720Hz，钛焊缝结晶晶体粒径为420μm，反复扫描3min，焊缝高度为3mm，氩气压力为10MPa时效果最优。
在电子束扫描的频率400Hz-1250Hz范围内钛焊缝的粒径随着扫描频率的增加而减少，而焊缝的抗酸性随着粒径减小先增加到峰值后减小如图1。
电子束扫描频率为400Hz-600Hz时，钛焊缝结晶晶体粒径为600-450μm；
电子束扫描频率为600Hz-800Hz时，钛焊缝结晶晶体粒径为450-280μm；
电子束扫描频率为800Hz-1250Hz时，钛焊缝结晶晶体粒径为280-170μm；
采用电子束扫描使得钛焊缝的结晶形态从比较粗大的柱状结晶转化成细化的等轴晶形态，接近母材结晶形态从而使得钛焊缝在酸性溶液中耐腐蚀性能增加。
本发明的原理：
针对钛阳极槽(DAS Dimensionally Stable Anode)焊缝在使用一段时间后出现渗漏现象的弊端，申请人得出钛焊缝在酸性溶液中优先腐蚀的结论，针对所得到的结论，申请人提出了一种采取适当的焊接措施改变钛合金焊缝的凝结结晶形态，进而使钛焊缝区阳极化电位与母材接近，从而改变钛焊缝在酸性溶液中优先于母材被腐蚀的弊端。首先，申请人研究了焊接过程中钛焊缝的结晶形态和生成金属氧化物特点；其次，申请人分析了母材金属在酸性溶液中的腐蚀电位随着母材晶核状态的变化规律。最终，申请人提出在焊接过程中随着电子束频率不断增高焊缝结晶从柱状晶转变为等轴晶，结晶状态不断细化，其腐蚀电位从低于母材转变为近似或高于母材腐蚀电位。如图1所示，钛焊缝在酸性溶液中经历活化态、过渡态和钝化态三个过程，钛母材在酸性溶液中不存在过渡状态，没有活化电流密度峰值极易钝化，且钝化区较宽不易过钝化，反映出均匀母材具有良好的耐腐蚀性。当改变钛焊缝的结晶形态，使其接近于母材的等轴晶状态，即可提高焊缝的耐腐蚀性，有效解决钛阳极槽特别是全悬挂密封式钛阳极槽间隔短渗漏的问题，延长钛阳极槽的使用周期。
为了保证钛焊缝的结晶状态均匀且细化，在焊接前先将国产TA1或TA2钛板退火后校正，解决国产钛板平面度不好的弊端。在焊接过程中采用电子束扫描频率的焊接方法并通氩气保护改变钛焊缝的结晶形态，通过改变电子束扫描频率，使得钛合金焊缝的结晶形态从比较粗大的柱状结晶转化成细化的等轴晶形态，接近母材结晶形态从而使得钛焊缝在酸性溶液中耐腐蚀性能增加，对解决目前钛阳极槽在实际使用中存在钛焊缝在酸性溶液中优先腐蚀的问题开辟了一条新的研究思路。
图1即为晶粒大小和腐蚀电位随扫描频率的变化曲线，随着扫描频率的变化焊缝腐蚀频率也发生变化。由图1知随着结晶状态不断细化，其腐蚀电位从低于母材转变为近似或高于母材腐蚀电位。由图知当扫描频率达720HZ时，晶粒大小约为400μm，此时焊缝的腐蚀频率基本接近于母材的腐蚀电位。随着扫描频率不断增大晶粒不断细化，与此同时腐蚀电位高于母材，即焊缝的耐腐蚀性能超过母材，此时焊缝与母材均等腐蚀的状态被破坏，母材有优先发生腐蚀的倾向，由于钛阳极槽是利用电解原理在酸性溶液中制造铜箔的，加之母材的面积远远大于焊缝的面积，此时母材相当于“大阳极”，而焊缝则是“小阴极”，这种情况不利于我们实际应用，所以在扫描频率控制晶粒大小的过程中，我们主要应用扫描频率为720HZ，此时焊缝的腐蚀电位与母材相当。

Claims (2)

1.一种钛阳极槽的焊接方法，其特征在于：用钛焊条在氩气保护的条件下采用电子束扫描的焊接方法进行焊接，氩气的压力2-18MPa，焊缝高度为2-6mm；其中，电子束扫描频率为400-600Hz，反复扫描时间为7-10min；或电子子束扫描频率为600-800Hz，反复扫描时间为5-8min；或电子束扫描频率为800-1250Hz，反复扫描时间为2-5min。
2.一种钛阳极槽的焊接方法，其特征在于：用钛焊条在氩气保护的条件下采用电子束扫描的焊接方法进行焊接，所述电子束扫描频率为720Hz，反复扫描时间为3min；焊缝高度为3mm；氩气的压力为10MPa。
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