[发明专利]一种钛阴极辊筒的表面处理方法

说明书

本发明公开了一种钛阴极辊筒的表面处理方法。属于电解铜箔技术领域，以解决现有技术中钛阴极辊筒表面处理方法中作为判断的粗糙度Ra指标单一，无法最大程度降低钛阴极辊筒辊面粗糙度、提升钛阴极辊筒辊面粗糙度均匀性、延长钛阴极辊筒的稳定生产时间的问题。方法包括抛光液的制备、钛阴极辊筒的预处理、化学机械抛光、化学机械抛光钛阴极辊筒的后处理。本发明相对于传统的表面处理工艺，降低钛阴极辊筒辊面粗糙度、提升钛阴极辊筒辊面粗糙度均匀性和延长钛阴极辊筒的稳定生产时间均有十分显著的提升作用，在生产中具有重要的经济意义。故本发明的应用具备相当可观的经济价值，推广前景优异。

技术领域

本发明属于电解铜箔技术领域，具体涉及一种钛阴极辊筒的表面处理方法。

背景技术

电解铜箔是锂离子电池和印制线路板不可或缺的关键材料，在新能源领域和电子电路领域发挥着举足轻重的作用。电解铜箔的生产过程中电解液中铜离子在钛阴极辊筒表面得到电子被还原为铜原子，并按照一定的规律排列形成电解铜箔。在此过程中，钛阴极辊筒的表面状态会直接影响铜原子的形核和生长过程，进而影响铜箔微观晶体结构，并最终影响铜箔的面密度均匀性、抗拉强度、延伸率、翘曲和外观等宏观性能。但在电解生箔过程中，由于受到电解液、电流、电化学反应的影响，钛阴极辊筒的表面会出现一定程度的氧化或氢化现象。尤其是随着电解时间的逐渐延长，钛阴极辊筒表面的氧化层会逐渐缓慢积累，并导致辊面出现不同程度的氧化，进而影响到铜箔的品质。因此，钛阴极辊筒在经过一段时间的连续电解生箔后需要进行离线抛磨，以去除表面过度生长的氧化层。

目前，钛阴极辊筒的离线抛磨多采用机械抛光的方式来去除表面氧化层，通常以抛光后辊面的粗糙度Ra值作为钛阴极辊筒离线抛磨效果的判断标准。机械抛磨后钛阴极辊筒的Ra值一般在0.1 μm-0.3 μm之间。

传统的机械抛磨处理会在辊面上形成不同程度的抛刷印，导致辊面的粗糙度出现不均匀性的现象。机械抛磨后的钛辊筒表面会在大气中会生成一层极薄的氧化膜，保护钛材不受腐蚀。但自然状态下氧化生成的氧化膜层厚度不均匀，进而会导致辊面粗糙度、导电性产生一定程度的差异。

常见的抛光方式中：化学抛光法通过抛光液与待抛光材料之间的化学反应实现表面物质的去除，可以获得粗糙度较低的抛光面。机械抛光法通过机械作用力去除待抛光材料表层的成分，可以实现工件的快速抛光。化学机械抛光法结合了化学抛光与机械抛光的特点，在获得粗糙度较低的抛光面的同时有效提高了抛光效率；且在化学机械抛光过程中，抛光液与工件表面的组分发生化学反应使得工件表层物质软化；抛光盘向抛光颗粒传递断裂弱键合分子链所需的能量，去除工件表面的软化层。

由于以上工艺原因，现有技术中多操采用机械抛磨结合化学机械抛光处理辊面。但钛阴极辊筒稳定生产的周期仍有待提高。

根据已有的研究表明：钛阴极辊筒表面的粗糙度均匀性会对电解铜箔的形核和生长产生重大的影响。发明人也通过大量实验发现可以使用粗糙度均匀性作为钛阴极辊筒抛磨效果的一项量化指标。粗糙度均匀性指的是测量区域内粗糙度的极差与粗糙度平均值之间的比值。

其中，E_R为粗糙度均匀性， ΔR为粗糙度的极差，R为粗糙度平均值。一般情况下样品的E_R值越小，粗糙度均匀性越好，越是便于电解铜箔的形核和生长，钛阴极辊筒稳定生产的周期越长。

基于以上新的研发方向与实验结果缺乏与其配套的处理方法，本发明提出的钛阴极辊筒的表面处理技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛阴极辊筒的表面处理方法，以解决现有技术中钛阴极辊筒表面处理方法中作为判断的粗糙度Ra指标单一，无法最大程度降低钛阴极辊筒辊面粗糙度、提升钛阴极辊筒辊面粗糙度均匀性、延长钛阴极辊筒的稳定生产时间的问题。

为了解决以上问题，本发明技术方案为：

一种钛阴极辊筒的表面处理方法，该方法为以下步骤：