CN109746270A - 一种高性能铜箔的单机架可逆深冷叠轧分离制备方法 - Google Patents

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一种高性能铜箔的单机架可逆深冷叠轧分离制备方法，将铜箔一端安装到卷取机一上，另一端依次经过左侧导辊、异步轧机、右侧导辊安装到卷曲机二上，卷取机一和卷取机二分别放置在温度为‑192℃～‑100℃的深冷箱中；开启卷取机，使带材形成张力；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2‑6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，该极薄铜箔在锂电池、电子、能源、航天和军事等产业的发展意义重大。

Description

一种高性能铜箔的单机架可逆深冷叠轧分离制备方法
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单机架可逆深冷叠轧分离制备方法。
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单机架可逆深冷叠轧分离制备方法，采用该方法可以制备出高强度、高导电性能的厚度≤5μm的极薄铜箔。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高性能铜箔的单机架可逆深冷叠轧分离制备方法，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：将铜箔一端安装到卷取机一上；
第三步：铜箔另一端依次经过左侧导辊、异步轧机、右侧导辊安装到卷曲机二上，卷取机一和卷取机二分别放置在温度为-192℃～-100℃的深冷箱中；
第四步：开启卷取机，使带材形成张力；
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2-6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。
所述第三步与第四步之间，还在异步轧机进出口位置设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。。
所述第四步中使带材形成50-200MPa的张力。
所述第五步中异步轧机轧辊速度V2：V1为1.3～1.5之间。
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、高导电性能的厚度≤5μm的极薄铜箔，采用该方法制备的极薄铜箔在锂电池、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单机架可逆深冷叠轧分离制备方法，主要目的为制备高强度、高导电性能的厚度≤5μm的极薄铜箔，主要原理为利用异步轧制有效降低轧件的最小可轧厚度，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3～8个道次的超低温异步轧制方法，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3为原料，铜箔3的初始厚度为8μm～12μm，宽度为100mm-600mm。
第二步：将铜箔3的一端安装到卷取机一2上，卷取机一2放置在深冷箱一1中，深冷箱一1采用氮气进行冷却，温度为-192℃～-100℃。
第三步：将铜箔3的另一端经过左侧导辊、异步轧机、右侧导辊安装到卷曲机二18上。卷取机二18放置在深冷箱二19中，深冷箱二19采用氮气进行冷却，温度为-192℃～-100℃。左侧导辊包括导辊一4、导辊二5和导辊三6，右侧导辊包括导辊四15、导辊五16和导辊六17，其中导辊一4调整铜箔3进入异步轧机之前的走向，导辊六17调整铜箔3出异步轧机之后的走向，导辊二5和导辊三6上下对称，导辊四15和导辊五16上下对称，铜箔3从导辊二5和导辊三6的缝隙穿过，之后进入异步轧机，铜箔3出异步轧机后，从导辊四15和导辊五16的缝隙穿过，经导辊六17导向被卷取。异步轧机包括上支撑辊11、上工作辊9、下工作辊10和下支撑辊12，上工作辊9的速度为V1，下工作辊10的速度为V2。
第四步：开启异步轧机进口上侧的冷却气体和润滑液一体的喷枪一7、进口下侧的冷却气体和润滑液一体的喷枪二8、出口上侧的冷却气体和润滑液一体的喷枪三13和出口下侧的冷却气体和润滑液一体的喷枪四14及深冷润滑装置，采用专门用于铜箔生产的深冷润滑液。
第五步：开启各卷取机，使带材形成张力，张力大小为50-200MPa。
第六步：开启深冷异步轧机机组，异步轧机轧辊速度V2：V1为1.3～1.5之间。
第七步：采用液压装置逐渐增加上工作辊9和下工作辊10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％。
第八步：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。
重复第八步2-6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。
在本发明的一个具体实施例中，铜箔3的初始厚度为8μm，宽度为100mm，各深冷箱的温度为-150℃，带材形成的张力大小为120MPa，V2：V1为1.4，轧制过程中实现轧件道次压下率为20％，转换轧制方向，调换轧机上下辊轧制异速比，重复4次，轧制压下率达到15％，制备出厚度4.2μm的高导电性能、高强度铜箔产品，铜箔的抗拉强度超过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单机架可逆深冷叠轧分离制备方法，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：将铜箔一端安装到卷取机一上；
第三步：铜箔另一端依次经过左侧导辊、异步轧机、右侧导辊安装到卷曲机二上，卷取机一和卷取机二分别放置在温度为-192℃～-100℃的深冷箱中；
第四步：开启卷取机，使带材形成张力；
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2-6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所述高性能铜箔的单机架可逆深冷叠轧分离制备方法，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。
3.根据权利要求1所述高性能铜箔的单机架可逆深冷叠轧分离制备方法，其特征在于，所述第四步中使带材形成50-200MPa的张力。
4.根据权利要求1所述高性能铜箔的单机架可逆深冷叠轧分离制备方法，其特征在于，所述第五步中异步轧机轧辊速度V2：V1为1.3～1.5之间。
5.根据权利要求1所述高性能铜箔的单机架可逆深冷叠轧分离制备方法，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％。
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