一种用于生产铜箔的高导电阴极辊的制作方法

1.本发明属于铜箔设备技术领域，涉及生产高强极薄铜箔用阴极辊，具体涉及一种用于生产铜箔的高导电阴极辊。


背景技术：

2.铜箔具有低表面氧气特性，可附着于各种不同基材，如金属，绝缘材料等，拥有较宽的温度使用范围，主要应用于电磁屏蔽及抗静电；将导电铜箔置于衬底面，结合金属基材，具有优良的导通性，并提供电磁屏蔽的效果。电子级铜箔是电子工业的基础材料之一，随着电子信息产业的快速发展，国内外市场对电子级铜箔，尤其是高性能电子级铜箔的需求日益增加。
3.业内悉知，铜箔是锂离子电池制造的重要材料，特别是高强极薄铜箔的使用，可大幅度提升电池能量密度、同时减少原材料的消耗，并降低成本，高强极薄铜箔主要应用于新能源汽车锂离子电池领域。随着新能源汽车行业的迅猛发展，高强极薄铜箔的需求日益增加；阴极辊作为电解铜箔设备的关键部件，铜箔行业对阴极辊也提出了更高的要求，如生产的铜箔厚度越薄，则对阴极辊的导电性能的要求就越高。而导电不均匀的阴极辊在使用中会出现辊面花斑、暗纹等缺陷，严重的则会出现打火等现象。因此，如何设计阴极辊的导电结构以实现高的导电性能成为电解铜箔行业关注的焦点。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于生产铜箔的高导电阴极辊，整个辊面导电均匀，适用于生产厚度为4.5μm的高强极薄铜箔。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
6.这种用于生产铜箔的高导电阴极辊，包括辊芯、筒体及位于筒体两端的侧板，所述辊芯包括钢轴及套设于钢轴外部的铜套，所述筒体包括铜-钢复合筒及位于铜-钢复合筒外部的钛筒，所述侧板包括钛侧板及依次位于钛侧板内侧的铜侧板和钢支撑板；所述铜-钢复合筒由铜-钢复合板卷制形成，所述铜-钢复合板由铜板与钢板通过爆炸复合工艺制备形成，且钢板位于铜板的内侧；所述钢板的内侧设置有导电铜排及钢支撑筋，所述导电铜排与钢支撑筋沿铜-钢复合筒的圆周方向交错分布，且导电铜排的两端焊接在阴极辊两端的铜侧板上。
7.进一步，所述钢支撑筋焊接在钢板的内壁。
8.进一步，所述铜侧板包括由外向内设置的第二铜侧板、第一铜侧板，所述钛侧板、第一铜侧板和第二铜侧板的内圈面均与铜套相接；所述第二铜侧板和钢支撑板的外圈面均与铜-钢复合筒的内壁相接，所述钢支撑板的内圈面与钢轴焊接固定，且所述钢支撑板靠近钢轴的外侧面与铜套相接；所述铜-钢复合筒通过焊接的方式固定在相对设置的钢支撑板之间。
9.进一步，所述铜-钢复合筒体的外表面设置有镀银层，所述镀银层的厚度为0.1～
0.2mm。
10.进一步，所述钛筒通过过盈热装的方式安装在铜-钢复合筒的外表面上。
11.进一步，所述铜套通过过盈热装的方式安装在钢轴上。
12.进一步，所述钛筒为采用冷旋压工艺制得的无缝筒体，且所述钛筒的晶粒度不小于10级。
13.进一步，所述第一铜侧板的厚度大于第二铜侧板的厚度，且第一铜侧板的直径小于第二铜侧板的直径。
14.进一步，所述钢支撑板沿环面均匀开设有多个减重孔及用于穿过导电铜排的矩形孔。
15.进一步，所述钛侧板通过焊接固定的方式连接在钛筒上。
16.与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果：通过采用钛筒作为电解生箔的工作面，采用铜-钢复合板卷制形成的铜-钢复合筒体作为导电介质；通过在铜-钢复合筒体的内壁沿圆周方向均匀分布导电铜排的设计，且导电铜排的两端焊接在阴极辊两端的铜侧板上；从而使阴极辊两侧的铜套加载的输入电流一部分由铜侧板直接传导给铜-钢复合筒体的铜板，一部分电流则通过导电铜排传导给铜-钢复合筒的钢板，使得整个辊面的电流分布均匀，可用于生产厚度为4.5μm的高强极薄铜箔。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明提供的导电阴极辊的立体结构图；
20.图2为本发明提供的高导电阴极辊轴向剖视结构图；
21.图3为本发明提供的高导电阴极辊径向剖视结构图；
22.图4为图2中ⅰ处局部放大视图；
23.图5为图2中ⅱ处局部放大视图。
24.其中：1、钢轴；2、铜套；3、钢支撑板；4、第一铜侧板；5、第二铜侧板；6、钛侧板；7、钢支撑筋；8、导电铜排；9、钢板；10、铜板；11、钛筒；12、减重孔；13、矩形孔。
具体实施方式
25.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。
26.参见图1-5所示，本发明提供了一种用于生产铜箔的高导电阴极辊，适用于生产厚度为4.5μm的高强极薄铜箔。该导电阴极辊包括辊芯、筒体及位于筒体两端的侧板，所述辊芯包括钢轴1及套设于钢轴1外部的铜套2，所述筒体包括铜-钢复合筒及位于铜-钢复合筒
外部的钛筒11，所述侧板包括钛侧板6及依次位于钛侧板6内侧的铜侧板和钢支撑板3；所述铜-钢复合筒由铜-钢复合板卷制形成，所述铜-钢复合板由铜板10与钢板9通过爆炸复合工艺制备形成，且钢板9位于铜板10的内侧；所述钢板9的内侧设置有导电铜排8及钢支撑筋7，所述导电铜排8与钢支撑筋7沿铜-钢复合筒的圆周方向交错分布，且导电铜排8的两端焊接在阴极辊两端的铜侧板上。
27.其中，钛筒11为采用强力冷旋压技术获得的无缝筒体，且要求钛筒10的晶粒度大于10级。
28.在钛筒11与由铜-钢复合板卷制形成的铜-钢复合筒连接装配时，预先在钛筒11的内表面和铜-钢复合筒的外表面均做镀银处理，且形成的镀银层的厚度为0.1～0.2mm，最后将钛筒11通过过盈热装的方式安装在铜-钢复合筒的外表面上连接为一体，由于连接面采用镀银处理，可增加其导电性和稳定性。
29.该高导电阴极辊，其两端的结构围绕中心对称，具体包括依次设置在钛侧板6内侧的第二铜侧板5、第一铜侧板4及钢支撑板3，所述钛侧板6、第一铜侧板4和第二铜侧板5的内圈面均与铜套2连接，其中，铜套2采用热装的方式安装在钢轴1的圆周面上，第二铜侧板5和钢支撑板3的外圈面均与铜-钢复合筒的内壁相接，钢支撑板3的内圈面与钢轴1焊接固定，且钢支撑板3靠近钢轴1的外侧面与铜套2连接；铜-钢复合筒通过焊接的方式固定在相对设置的钢支撑板3之间。
30.其中，第一铜侧板4的厚度大于第二铜侧板5的厚度，且第一铜侧板4的直径小于第二铜侧板5的直径，这样设置的目的是在保证导电性能的前提下，最大程度节省铜材料，降低生产成本。
31.优选的，钢支撑板3沿环面均匀开设有多个减重孔12，从而在保证整个阴极辊强度的同时，降低阴极辊的重量。
32.为了保证高导电阴极辊表面电流的均匀性以及整体结构强度，在铜-钢复合筒的内壁上、沿圆周方向交错分布有多组导电铜排8、钢支撑筋7，且导电铜排8的两端通过矩形孔13焊接在阴极辊两端的铜侧板上；通过以上设置，使阴极辊两端的铜套2加载的输入电流一部分由铜侧板直接传导给铜-钢复合筒体的铜板10，一部分电流则通过导电铜排8传导给铜-钢复合筒的钢板9，使得整个辊面的电流分布均匀，避免影响产品质量。
33.这种高导电阴极辊经过上述结构设置后，通过在钢轴1上增加铜套2，两端分别增加导电性能好的第一铜侧板4及第二铜侧板5，阴极辊内部设置多组导电铜排8，多组导电铜排8的两端焊接在阴极辊两端的铜侧板上，由此整个阴极辊形成导电通体，使阴极辊表面电流分布均匀，达到电流平衡，从而能够形成高导电阴极辊，用于生产高强极薄铜箔。
34.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体的实施例对本发明作进一步详细描述。
35.实施例1
36.本实施例提供了一种用于生产高强极薄铜箔的高导电阴极辊，其直径为幅宽为1550mm，具体的实现方式如下：
37.1)采用爆炸复合的技术将钢板9和铜板10制作成铜-钢爆炸复合板，并卷制成复合筒体，且钢板9在内侧，铜板10在外侧，铜板10的厚度为7mm，钢板9的厚度为22mm，铜板10的外表面镀银处理，镀银层厚度为0.1mm。
38.2)采用强力冷旋技术获得的无缝钛筒11，钛筒11的晶粒度为10级以上，钛筒11的宽度为1550mm，厚度为10mm，钛筒11的内表面进行镀银处理，镀银层的厚度为0.1mm。
39.3)导电铜排8和钢支撑筋7交错焊接在铜-钢复合筒的内壁，且导电铜排8和钢支撑筋7板沿铜-钢复合筒的圆周方向交错均匀分布，导电铜排8和钢支撑筋7的数量均为12个，导电铜排8和钢支撑筋7的厚度均为12mm。
40.4)阴极辊两端的钢支撑板3通过焊接的方式连接在钢轴1上，铜-钢复合筒体通过焊接的方式连接在两侧钢支撑板3上。
41.5)铜套2通过过盈热装的方式安装在钢轴1上。
42.6)阴极辊两端的铜侧板通过焊接的方式连接在铜套2和铜-钢复合筒体上，第一铜侧板4的直径为厚度为20mm，第二铜侧板5的直径为厚度为12mm。
43.7)导电铜排8的两端分别和阴极辊两端的侧铜板焊接。
44.8)钛筒11通过过盈热装的方式安装在铜-钢复合筒体上。
45.9)阴极辊两侧的钛侧板6通过焊接的方式连接在钛筒11上。
46.实施例2
47.本实施例提供了一种用于生产高强极薄铜箔的高导电阴极辊，其直径为幅宽为1380mm，具体的实现方式如下：
48.1)采用爆炸复合的技术将钢板9和铜板10制作成铜-钢爆炸复合板，并卷制成复合筒体，且钢板9在内侧，铜板10在外侧，铜板10的厚度为7mm，钢板9的厚度为22mm，铜板10的外表面进行镀银处理，镀银层厚度为0.2mm。
49.2)采用强力冷旋技术获得的无缝钛筒11，钛筒11的晶粒度为10级以上，钛筒11的宽度为1380mm，厚度为10mm，钛筒11的内表面进行镀银处理，镀银层的厚度为0.2mm。
50.3)导电铜排8和钢支撑筋7交错焊接在铜-钢复合筒的内壁，且导电铜排8和钢支撑筋7沿铜-钢复合筒的圆周方向交错均匀分布，导电铜排8和钢支撑筋7的数量均为12个，导电铜排8和钢支撑筋7的厚度均为12mm。
51.4)阴极辊两端的钢支撑板3通过焊接的方式连接在钢轴1上，铜-钢复合筒体通过焊接的方式连接在两侧钢支撑板3上。
52.5)铜套2通过过盈热装的方式安装在钢轴1上。
53.6)阴极辊两端的铜侧板通过焊接的方式连接在铜套2和铜-钢复合筒体上，第一铜侧板4的直径为厚度为20mm，第二铜侧板5的直径为厚度为12mm。
54.7)导电铜排8的两端分别和阴极辊两端的侧铜板焊接。
55.8)钛筒11通过过盈热装的方式安装在铜-钢复合筒体上。
56.9)阴极辊两侧的钛侧板6通过焊接的方式连接在钛筒11上。
57.实施例3
58.本实施例提供了一种用于生产高强极薄铜箔的高导电阴极辊，其直径为幅宽为1380mm，具体的实现方式如下：
59.1)采用爆炸复合的技术将钢板9和铜板10制作成铜-钢爆炸复合板，并卷制成复合筒体，且钢板9在内侧，铜板10在外侧，铜板10的厚度为7mm，钢板9的厚度为22mm，铜板10的外表面进行镀银处理，镀银层厚度为0.15mm。
60.2)采用强力冷旋技术获得的无缝钛筒11，钛筒11的晶粒度为10级以上，钛筒11的宽度为1380mm，厚度为10mm，钛筒11的内表面进行镀银处理，镀银层的厚度为0.15mm。
61.3)导电铜排8和钢支撑筋7交错焊接在铜-钢复合筒的内壁，且导电铜排8和钢支撑筋7沿铜-钢复合筒的圆周方向交错均匀分布，导电铜排8和钢支撑筋7的数量均为18个，导电铜排8和钢支撑筋7的厚度均为20mm。
62.4)阴极辊两端的钢支撑板3通过焊接的方式连接在钢轴1上，铜-钢复合筒体通过焊接的方式连接在两侧钢支撑板3上。
63.5)铜套2通过过盈热装的方式安装在钢轴1上。
64.6)阴极辊两侧的铜板通过焊接的方式连接在铜套2和铜-钢复合筒体上，第一铜侧板4的直径为厚度为20mm，第二铜侧板5的直径为厚度为12mm。
65.7)导电铜排8的两端分别和阴极辊两端的侧铜板焊接。
66.8)钛筒11通过过盈热装的方式安装在铜-钢复合筒体上。
67.9)阴极辊两侧的钛侧板6通过焊接的方式连接在钛筒11上。
68.由上述实施例1-3可知，本发明提供的这种高导电阴极辊，经过实际生产验证，均能够生产厚度为4.5μm的高强极薄铜箔，且铜箔质量良好，解决了因阴极辊表面电流不均匀产生的产品质量差的问题。
69.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
70.应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。