CN109396190B - 一种高精度钨箔的轧制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度钨箔的轧制方法，该方法包括：一、将钨板裁剪成相同尺寸的钨板材；二、将镍片作为焊接片放置于相邻的钨板材之间，采用点焊机进行点焊，得到焊接板材；三、将焊接钨板材进行多道次轧制，得到轧制箔材；四、将轧制箔材的焊接端部切除，然后将轧制箔材中的各层分开，得到钨箔材。本发明以镍片为焊接片将相同尺寸的钨板材点焊，既保证了镍片的熔化对钨板材的焊接，又避免了钨片产生脆性，从而有利于后期多道次轧制的顺利进行，并一次生产2～4片尺寸均匀一致的钨箔，解决了单片轧制效率低下的问题；同时采用小吨位的轧制设备进行多道次轧制，使得轧制出的钨箔材厚度均匀一致、表面光亮，有效的提高了钨箔的精度。
Description
技术领域
本发明属于钨片加工技术领域，具体涉及一种高精度钨箔的轧制方法。
背景技术
钨的用途极其广泛，因具有优异的高温抗蠕变性能、低的塑脆转变温度、高真空功函数、小的热中子捕获截面、低电阻率及与核材料相容性好等综合性能而成为理想的空间反应对热离子能量转换器发射极材料。在电子器件中，钨箔被大量用来制作器件单元的互连线、复合栅以及与硅衬底形成欧姆接触的金属硅化物和栅电极等。工业中常采用镀膜沉积方法制备(CVD、PVD和MOCVD等)钨箔，但制备效率低，且制备得到的钨箔机械性能。而采用轧制方法制备的钨箔具有高硬度、表面光洁度高、机械强度高等优点，尤其密度可达19.3g/cm3，接近于钨的理论密度。目前工业上常用的四辊轧机的最大轧制吨位为200t，在单片轧制制备钨箔的过程中使用极限轧制吨位轧制，制得的钨箔最薄仅为0.04mm，公差仅可控制在±0.001，且其轧制过程效率极低，生产一片0.04mm的钨箔需耗费数小时；另外，由于长时间处于大轧制吨位下，生产设备极易损坏。
工业轧制中多采用叠轧轧制的方法来改善单片轧制生产效率低等问题。如任连保等(专利公开号为CN102107225A)使用一种包覆叠轧的方法进行钛材轧制，该方法需要制备特定的不锈钢包覆套，不仅使用大量不锈钢板，还需要进行焊接操作，使得叠轧过程中产生了较高的包套费用，且生产工序较长，工艺要求较高。王守仁等(专利公开号为CN103276328A)使用了一种异步法叠轧变形，该方法需要对材料表面进行处理，并需要对材料进行均匀化退火处理，耗费较多的时间及能源。同时，该方法无法应用于难熔材料，具有一定的局限性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高精度钨箔的轧制方法。本发明以镍片为焊接片将相同尺寸的钨板材点焊，既保证了镍片的熔化对钨板材的焊接，又避免了钨片产生脆性，从而有利于后期多道次轧制的顺利进行，并一次生产2～4片尺寸均匀一致的钨箔，解决了单片轧制效率低下的问题，使钨箔生产效率大幅度提升；同时采用小吨位的轧制设备进行多道次轧制，使得轧制出的钨箔材厚度均匀一致、表面光亮，有效的提高了钨箔的精度。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高精度钨箔的轧制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将钨板裁剪成相同尺寸的钨板材；所述钨板的厚度为0.09mm～0.11mm；
步骤二、将镍片作为焊接片放置于相邻的步骤一中得到的钨板材之间，采用点焊机进行点焊，得到焊接钨板材；所述钨板材的片数为2～4片，所述镍片放置在钨板材沿长度方向的一端，且镍片的宽度方向与钨板材的长度方向相一致；
步骤三、将步骤二中得到的焊接钨板材进行多道次轧制，得到轧制箔材；所述多道次轧制采用的轧制设备的吨位为60t～120t，轧辊凸度为0.04mm～0.06mm；所述多道次轧制的总加工率超过40％时对轧制后的焊接钨板材进行退火处理；所述轧制箔材的厚度为0.04mm～0.08mm；
步骤四、将步骤三中得到的轧制箔材的焊接端部切除，然后将轧制箔材中的各层分开，得到钨箔材；所述钨箔材的厚度为0.018mm～0.023mm，厚度公差为±0.0015mm，宽度为175mm～180mm，表面光洁度Ra＜0.3。
本发明以镍片为焊接片将相同尺寸的钨板材点焊然后进行多道次轧制，由于钨板材的厚度较小，焊接难度大且耗时较长，且钨板材的焊接处因焊接放出的大量的热易产生脆性，导致后期轧制过程中的钨片断裂，采用点焊既保证了镍片的熔化实现对钨板材的焊接，且放出的热量少，避免了钨片产生脆性，从而有利于后期多道次轧制的顺利进行，并一次生产2～4片尺寸均匀一致的钨箔，解决了单片轧制效率低下的问题，使钨箔生产效率大幅度提升。
上述的一种高精度钨箔的轧制方法，其特征在于，步骤一中所述钨板的厚度为0.09mm～0.11mm，宽度为158mm～162mm；所述钨板裁剪成钨板材后在950℃～1000℃的温度条件下退火处理40min。上述钨板的厚度和宽度可保证后续加工过程中，在相同的变形程度下，各层钨板材的变形量基本一致，进一步提高了钨箔的精度；将钨板裁剪成钨板材后退火处理，保证钨板材具有较好的塑性，有利于后续的轧制加工。
上述的一种高精度钨箔的轧制方法，其特征在于，步骤二中所述镍片的厚度为0.03mm～0.05mm，宽度为8mm～12mm且长度与钨板材宽度相等；所述点焊采用的焊接电流为30A。采用厚度为0.03～0.05mm的镍片，保证在后续轧制过程中镍片的延伸程度与厚度为0.09mm～0.11mm钨板材的延伸程度接近，避免了镍片与钨板材之间焊点的断裂；采用宽度为8mm～12mm的镍片，避免了后续轧制过程中由于镍片过窄造成的钨板材撕裂，减少了钨板材的浪费；采用长度与钨板材宽度相等的镍片，进一步避免了轧制过程中钨板材头部的撕裂；优选采用30A的焊接电流，保证了钨板材与镍片之间的焊接牢固性，且不会造成钨板材的脆裂。
上述的一种高精度钨箔的轧制方法，其特征在于，步骤三中所述退火处理的温度为820℃，保温时间为20min。上述退火处理的参数能够更好地消除轧制后的焊接钨板材内应力，提高了后续加工过程中焊接钨板材的塑形。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明以镍片为焊接片将相同尺寸的钨板材点焊，由于钨板材的厚度较小，焊接难度大且耗时较长，且钨板材的焊接处因焊接放出的大量的热易产生脆性，导致后期轧制过程中的钨片断裂，采用点焊既保证了镍片的熔化实现对钨板材的焊接，且放出的热量少，避免了钨片产生脆性，从而有利于后期多道次轧制的顺利进行，并一次生产2～4片尺寸均匀一致的钨箔，解决了单片轧制效率低下的问题，使钨箔生产效率大幅度提升；同时采用小吨位的轧制设备进行多道次轧制，使得轧制出的钨箔材厚度均匀一致、表面光亮，有效的提高了钨箔的精度。
2、本发明通过叠轧轧制的方法，解决了工业常用四辊轧机(最大吨位200t)单片轧制最薄仅为0.04mm的问题，将钨箔轧制极限厚度由原来的0.04mm降低至0.02mm，且不需要对轧机进行投资改造，节约改造成本及投资成本。
3、本发明采用厚度为0.03mm～0.05mm镍片作为焊接连接片，通过固定钨片头部，解决了在轧制过程中钨板材间产生位移而造成的成品钨箔尺寸不均匀的问题，减少大量不必要的损失，使得钨箔的成品率大幅度提升。同时，使用该厚度镍片作为连接片，在后续的加工中镍片的变形量与钨片变形量几乎一致，保证了焊接点不会因为钨片与镍片变形不一致造成的开裂现象。
4、本发明采用厚度为0.03mm～0.05mm、宽度为8mm～12mm且长度与钨板材宽度相等镍片作为焊接片，减少了焊接片的使用量，进一步降低了焊接成本。
5、本发明采用焊接后叠轧轧制的方法制备高精度钨箔，无需制备钢包套，避免了钢材的浪费，且对钨板材薄膜无需进行严格处理，也无需较高的焊接工艺，解决了难熔材料箔材叠轧轧制的问题。
6、本发明制备得到的钨箔材的厚度为0.018mm～0.023mm，厚度公差为±0.0015mm，宽度为170mm～180mm，表面光洁度Ra＜0.3。
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
本实施例的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将厚度为0.1mm的钨板裁剪成160mm×260mm(宽×长)的钨板材，然后放置在氢气钼丝炉中在950℃退火处理40min，再进行表面清洗；
步骤二、将厚度为0.05mm的镍片裁剪成12mm×160mm(宽×长)，作为焊接片放置于2片步骤一中得到的钨板材之间，采用点焊机进行点焊，得到焊接钨板材；所述镍片放置在2片钨板材沿长度方向的一端，且镍片的长度方向与钨板材的宽度方向相一致；所述点焊采用的焊接电流为30A；
步骤三、对步骤二中得到的焊接钨板材的外表面及内表面喷涂润滑油，然后采用单辊直径为100mm、轧辊凸度为0.06mm、吨位为120t的四辊轧机进行第一次轧制，得到总厚度为0.12mm的第一轧制板材，将第一轧制板材放置于氢气钼丝炉中在820℃退火处理20min，然后进行表面清洗并对第一轧制板材的外表面及内表面喷涂润滑油，再采用单辊直径为100mm、轧辊凸度为0.05mm、吨位为90t的四辊轧机进行第二次轧制，得到总厚度为0.045mm的第二轧制板材，最后采用单辊直径为100mm、轧辊凸度为0.04mm、吨位为60t的四辊轧机进行第三次轧制，得到总厚度为0.04mm的第三轧制板材；
步骤四、将步骤三中得到的轧制箔材的焊接端部切除并清洗表面，然后将轧制箔材中的各层分开，得到钨箔材；所述钨箔材的厚度为0.019mm～0.022mm，厚度公差为±0.0015mm，宽度为178mm，表面光洁度Ra＝0.16，钨箔材的密度为19.28g/cm3。
实施例2
本实施例的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将厚度为0.09mm的钨板裁剪成158mm×260mm(宽×长)的钨板材，然后放置在氢气钼丝炉中在1000℃退火处理40min，再进行表面清洗；
步骤二、将厚度为0.04mm的镍片裁剪成11mm×158mm(宽×长)，作为焊接片放置于3片步骤一中得到的钨板材的相邻之间，采用点焊机进行点焊，得到焊接钨板材；所述镍片放置在3片钨板材沿长度方向的一端，且镍片的长度方向与钨板材的宽度方向相一致；所述点焊采用的焊接电流为30A；
步骤三、对步骤二中得到的焊接板材的外表面及内表面喷涂润滑油，然后采用单辊直径为100mm、轧辊凸度为0.06mm、吨位为120t的四辊轧机进行第一次轧制，得到总厚度为0.14mm的第一轧制板材，将第一轧制板材放置于氢气钼丝炉中在820℃退火处理20min，然后进行表面清洗并对第一轧制板材的外表面及内表面喷涂润滑油，再采用单辊直径为100mm、轧辊凸度为0.05mm、吨位为90t的四辊轧机进行第二次轧制，得到总厚度为0.084mm的第二轧制板材，最后采用单辊直径为100mm、轧辊凸度为0.04mm、吨位为60t的四辊轧机进行第三次轧制，得到总厚度为0.06mm的第三轧制板材；
步骤四、将步骤三中得到的轧制箔材的焊接端部切除并清洗表面，然后将轧制箔材中的各层分开，得到钨箔材；所述钨箔材的厚度为0.02mm～0.023mm，厚度公差为±0.0015mm，宽度为175mm，表面光洁度Ra＝0.14，钨箔材的密度为19.27g/cm3。
实施例3
本实施例的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将厚度为0.11mm的钨板裁剪成162mm×260mm(宽×长)的钨板材，然后放置在氢气钼丝炉中在970℃退火处理40min，再进行表面清洗；
步骤二、将厚度为0.03mm的镍片裁剪成8mm×162mm(宽×长)，作为焊接片放置于4片步骤一中得到的钨板材的相邻之间，采用点焊机进行点焊，得到焊接钨板材；所述镍片放置在4片钨板材沿长度方向的一端，且镍片的长度方向与钨板材的宽度方向相一致；所述点焊采用的焊接电流为30A；
步骤三、对步骤二中得到的焊接板材的外表面及内表面喷涂润滑油，然后采用单辊直径为100mm、轧辊凸度为0.06mm、吨位为120t的四辊轧机进行第一次轧制，得到总厚度为0.2mm的第一轧制板材，将第一轧制板材放置于氢气钼丝炉中在820℃退火处理20min，然后进行表面清洗并对第一轧制板材的外表面及内表面喷涂润滑油，再采用单辊直径为100mm、轧辊凸度为0.05mm、吨位为90t的四辊轧机进行第二次轧制，得到总厚度为0.085mm的第二轧制板材，最后采用单辊直径为100mm、轧辊凸度为0.04mm、吨位为60t的四辊轧机进行第三次轧制，得到总厚度为0.08mm的第三轧制板材；
步骤四、将步骤三中得到的轧制箔材的焊接端部切除并清洗表面，然后将轧制箔材中的各层分开，得到钨箔材；所述钨箔材的厚度为0.018mm～0.021mm，厚度公差为±0.0015mm，宽度为180mm，表面光洁度Ra＝0.18，钨箔材的密度为19.29g/cm3。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (4)
1.一种高精度钨箔的轧制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将钨板裁剪成相同尺寸的钨板材；所述钨板的厚度为0.09mm～0.11mm；
步骤二、将镍片作为焊接片放置于相邻的步骤一中得到的钨板材之间，采用点焊机进行点焊，得到焊接钨板材；所述钨板材的片数为2～4片，所述镍片放置在钨板材沿长度方向的一端，且镍片的宽度方向与钨板材的长度方向相一致；
步骤三、将步骤二中得到的焊接钨板材进行多道次轧制，得到轧制箔材；所述多道次轧制采用的轧制设备的吨位为60t～120t，轧辊凸度为0.04mm～0.06mm；所述多道次轧制的总加工率超过40％时对轧制后的焊接钨板材进行退火处理；所述轧制箔材的厚度为0.04mm～0.08mm；
步骤四、将步骤三中得到的轧制箔材的焊接端部切除，然后将轧制箔材中的各层分开，得到钨箔材；所述钨箔材的厚度为0.018mm～0.023mm，厚度公差为±0.0015mm，宽度为175mm～180mm，表面光洁度Ra＜0.3。
2.根据权利要求1所述的一种高精度钨箔的轧制方法，其特征在于，步骤一中所述钨板的厚度为0.09mm～0.11mm，宽度为158mm～162mm；所述钨板裁剪成钨板材后在950℃～1000℃的温度条件下退火处理40min。
3.根据权利要求1所述的一种高精度钨箔的轧制方法，其特征在于，步骤二中所述镍片的厚度为0.03mm～0.05mm，宽度为8mm～12mm且长度与钨板材宽度相等；所述点焊采用的焊接电流为30A。
4.根据权利要求1所述的一种高精度钨箔的轧制方法，其特征在于，步骤三中所述退火处理的温度为820℃，保温时间为20min。
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