论电解铜箔用阴极辊的研究进展

贾金涛

摘要：结合当前阴极辊的研究及生产现状，从自身从事电解铜箔用阴极辊工作经验出发，分别从阴极辊的分类及发展、阴极辊的工作原理及技术关键等方面进行较为细致的论述，希望能有效促进我国电解铜箔用阴极辊行业的发展。

关键词：电解铜箔;阴极辊;关键技术;发展趋势

1     引言

随着我国科学技术的不断进步，电解铜箔则是电子产品制造中的重要基础材料。在发展实践过程中，电解法产生铜箔则是一种高效的生产方式。在这样的背景下，所涉及到的关键设备的阴极辊也呈现出越来越大需求。这里结合阴极辊的研究及生产现状进行分析，探讨了当前我国的阴极辊的发展现状、生产制造等情况。

2     阴极辊的研究及生产现状

2.1  阴极辊的分类及发展

在越来越多的铜箔种类的背景下，阴极辊经历了相应的动态变化过程。首先，对于设备的外部辊面材料来说，则是从1Cr18Ni9Ti的特质不锈钢逐步发展，到当前工业纯钛（TA1）材料;其次，对于几何形状来说，则是从板状发展到当前的辊筒状;另外，从结构角度来看，也从单层辊，发展到现在的钛-银-铜- 钢复合辊的情况。最后，对于外层辊面筒体的成形技术发展来看，则通过从原来的板材卷焊制作，逐步演变成为灵活性很强的，多样化的旋压（无缝）、焊接（有缝）、环轧（一体）等方式。

从我国的电解铜箔生产情况来看，当前，我们所能生产的最大阴极辊则是为Φ2700mm复合阴极辊，其具有相对重量较轻、结构简单、导电均匀以及生产效率高的特点，但往往成本还比较高，还需要在技术方面予以攻关。

2.2  阴极辊的工作原理及技术关键

（1）     阴极辊的工作原理

针对阴极辊的导电过程进行分析，电流则是在整流器部件的正极到阳极的过程，结合阳极通过电解液，这样就可以传递到阴极钛筒的表面，而后则是通过钛筒经银层到铜衬套的过程，然后，利用导电铜环的作用，从铜排传递到镀银铜头，又利用导电液，能够实现传递到整流器负极的导电铜排，这样就可以实现电流的回路循环过程，因此，从这个角度来看，为了保障铜箔正常生产，则应保障电流在阴极辊的表面均匀分布的要求。

（2）     陰极辊的技术关键

阴极辊则是电解铜箔中作为关键的内容，铜箔则是铜离子在钛筒表面沉积作用下生产，也体现在阴极辊表面金属晶体结晶的延续，在这样的基础上，能够在钛晶格上存在着积累着铜离子电沉积的情况，这样就成为厚度一定的箔材。所以，在这样的情况下，应保障阴极辊表面钛筒的平整、均匀、光洁等方面的要求，具体来说，则应明确所涉及到的微观方面的钛层的晶格大小、电化学性质、排列方式、超电压、电极电位等情况，这样会造成所涉及到的电化学行为存在着差异性。

结合钛辊表面的晶体结构来说，其影响着电解铜箔的结晶状态。在此过程中，阴极辊钛层如果具有比较高的表面粗糙度、晶粒细小，这样的情况下则会造成箔材的晶粒细小、超薄韧性特点。反之亦然，所以，这样就要求钛筒的微观晶粒细微几何尺寸尽量一致，满足有效的排列方式。

当前，我国的阴极辊生产高档铜箔依然存在一定难度，其中，除了电化学工艺的要求，最大的问题则是存在着阴极辊表面晶粒的几何形状大小不一、不够细腻等情况，这样则意味着铜箔毛面的粗糙面性不均匀的问题。所以，阴极辊的关键技术就是要保障晶体尺寸一致、组织细腻、表面晶粒度等级高等要求。

（3）     阴极辊表面钛筒的生产加工方法

针对阴极辊表面钛筒套制造进行分析来看，主要涉及到焊接、旋压等制造方式。当前，日本公司能利用焊缝晶粒细化技术来实现焊接钛阴极辊的目的，能有效解决之前存在着亮斑、色差等问题。当前，我国的部分研究机构也在从事相关的细化晶粒及均匀化钛筒表面的科研项目，西北有色金属研究院能有实现缝阴极辊的研制并投入应用，有效处理较小规格的阴极辊焊接钛筒的焊缝存在的问题。从相关的条件来看，相应的焊接区域及基材能实现基本一致的微观组织，实现排列更加有序的晶粒排列要求，能符合工业生产的要求。

在不断的科技发展背景下，传统的铜箔加工方式存在着一定的弊端，因此，锻- 轧结合的新型“环轧”技术则出现在人们的眼前，这种方式能有效满足在微观组织层面上的形貌及力学性能方面的要求。

针对钛环轧制的不断研发，能有效实现钛环的生产质量得到提升，也有助于沉积铜箔的整体品质的加强。比如，西北有色金属研究院通过环轧一体成形的技术工艺，能够实现直径为Ф1000mm的铜箔试验机用阴极辊，并能获得了良好的应用。从整体来看，能有效保障钛筒表面微观组织的精致细腻化的要求，能满足均匀一致的晶粒尺寸。今后在这方面则应进一步加强相关的研发工作。通过相关研究资料的分析以及对比，这样技术则是直接生产钛筒的关键内容，能有助于实现未来应用更大规模的“大直径、薄壁、高筒”旋压钛筒而提供有效的思路，有助于阴极辊工业化生产的快速发展。

3     结语

综上所述，结合当前我国的电解铜箔产业的快速发展，以及我国对于新能源的全方位支持，电解铜箔的需求量及质量则会肯定得到全面提升，肯定会存在着在电解效率高的大规模钛阴极辊需求量方面的攀升。我国的电解铜箔业发展还有很长的路要走，当前则应充分重视行业政策，抓住时代机遇，从而全方面来提升阴极辊的设计理论和实战经验，这样才能更好地迎合时代的发展要求。

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