用于减少4.5μm铜箔缺陷的阴极辊抛光工艺
阅读说明：本技术 用于减少4.5μm铜箔缺陷的阴极辊抛光工艺 (Cathode roll polishing process for reducing defects of 4.5 mu m copper foil ) 是由 徐龙 黄国平 黄文荣 徐辉 安聪 朱文明 于 2021-06-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了用于减少4.5μm铜箔缺陷的阴极辊抛光工艺,包括以下步骤：(1)、离线研磨阴极辊：使用600#砂轮抛磨2个来回,使用800#砂轮抛磨2个来回,使用1000#砂轮抛磨4个来回,使用1200#砂轮抛磨5个来回,使得阴极辊粗糙度Ra≤0.15μm,Rz≤1.0μm；(2)、抛磨刷安装及阴极辊研磨后安装；(3)、在线抛磨参数调整：将阴极辊电流调整到13000A,线速度调整到2m/min；(4)、磨刷罩就位；(5)、水洗抛磨刷；(6)、抛磨。本发明的有益效果是降低了阴极辊粗糙度,极大地减少阴极辊表面的瑕疵问题,从而减少电镀铜箔的缺陷；由于粗糙度降低,减少电镀铜箔与阴极辊的结合力,大大减少铜箔撕边断箔的风险,提高生产能力。(The invention discloses a cathode roll polishing process for reducing defects of a 4.5-micron copper foil, which comprises the following steps of: (1) off-line grinding of the cathode roller: polishing and grinding 2 times by using a 600# grinding wheel, polishing and grinding 2 times by using an 800# grinding wheel, polishing and grinding 4 times by using a 1000# grinding wheel, and polishing and grinding 5 times by using a 1200# grinding wheel, so that the roughness Ra of the cathode roller is less than or equal to 0.15 mu m, and the Rz is less than or equal to 1.0 mu m; (2) polishing and grinding brush installation and cathode roller grinding installation; (3) adjusting online polishing parameters: adjusting the current of the cathode roller to 13000A, and adjusting the linear velocity to 2 m/min; (4) the grinding brush cover is in place; (5) washing, polishing and grinding with water; (6) and polishing and grinding. The invention has the advantages that the roughness of the cathode roller is reduced, the defect problem of the surface of the cathode roller is greatly reduced, and the defects of the electroplated copper foil are reduced; because the roughness is reduced, the binding force between the electroplated copper foil and the cathode roller is reduced, the risk of edge tearing and foil breaking of the copper foil is greatly reduced, and the production capacity is improved.)
技术领域
本发明涉及电解铜箔制造方法领域，电解铜箔制造方法领域，特别是涉及一种锂离子电池用电解铜箔，适用减少4.5μm铜箔缺陷的阴极辊抛光工艺。
背景技术
锂离子电池用超薄铜箔是锂离子电池制造业里特别重要的零部件之一，是作为锂离子电池的负极集流体，随着电池的轻薄化，锂离子电池客户已经陆续开始用于更为轻薄的4.5微米铜箔，较原先的8微米铜箔重量减轻了45%，但越薄的铜箔对连续化生产来说是个巨大的挑战，由于超薄4.5微米太薄，不溶性阴极电镀出铜箔缺陷会明显显现在铜箔表面，因此，对阴极辊的表面粗糙度有更高的要求。另外，传统工艺铜箔表面容易出现水印，如图5所示。
中国发明专利授权公告号CN111496646B公开了一种生箔制造用阴极钛辊表面研磨抛光工艺，其包括以下步骤：(1)准备：安装钛辊，启动离线抛磨机，运行钛辊，冲洗钛辊；(2)研磨：依次对钛辊进行粗磨、细磨和水磨，或者依次对钛辊进行细磨和水磨；(3)抛光：将步骤(2)研磨好的钛辊在线安装，启动抛光，抛光力度20％-50％，抛光2-4圈。虽然该专利声称钛辊具有低表面粗化度，但并未给出钛辊的粗化度具体数值，只有铜箔的Ra值，无法全面评价钛辊表面粗化度的高低。
中国发明专利授权公告号CN110578165B公开了一种钛质阴极辊用电化学抛光液及利用该抛光液抛光阴极辊的方法，采用该发明的抛光液进行抛光后，阴极辊表面平整光滑，表面粗糙度Ra值可达到0.2-0.4μm，但这种表面粗糙度无法满足超薄铜箔的连续化生产要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的阴极辊表面粗糙度无法适应超薄铜箔的连续化生产要求，以及铜箔表面出现水印，为此提供一种用于减少4.5μm铜箔缺陷的阴极辊抛光工艺。
本发明的技术方案是：用于减少4.5μm铜箔缺陷的阴极辊抛光工艺，包括以下步骤：（1）、离线研磨阴极辊：使用600#砂轮抛磨2个来回，使用800#砂轮抛磨2个来回，使用1000#砂轮抛磨4个来回，使用1200#砂轮抛磨5个来回，使得阴极辊粗糙度Ra≤0.15μm,Rz≤1.0μm；（2）、抛磨刷安装及阴极辊研磨后安装；（3）、在线抛磨参数调整：将阴极辊电流调整到13000A，线速度调整到2m/min；（4）、磨刷罩就位；（5）、水洗抛磨刷；（6）、抛磨。
上述方案的改进是所述步骤（2）的抛磨刷不留台阶，车削后直接安装。
上述方案中所述步骤（4）包括将抛磨刷罩翻过来罩住抛磨刷，喷淋朝向抛磨刷。
上述方案中所述步骤（5）包括打开水洗阀门，将抛磨刷浸湿，启动抛光电机，抛光电机频率控制在10%-20%，两边各一人用手检查表面是否有尖锐的异物并清理掉，并将磨刷表面清理干净,清洗干净后将抛光电机频率调整到60%-90%，启动摆动电机，回转速度调到80%~100%。
上述方案中所述步骤（6）包括：（6.1）、按操作面板上前进按钮，抛磨刷向阴极辊靠近，当抛磨刷快与阴极辊靠近时，手摇螺杆进抛磨刷与阴极辊正式接触后开始抛磨；（6.2）、当快抛到第5圈时，停止水洗并开启酸喷淋，喷淋液能覆盖阴极辊幅面即可；（6.3）、到第5圈完成时，先手摇螺杆退出抛磨刷，当抛磨刷脱离阴极辊后再按操作面板后退抛磨刷。
上述方案中所述步骤（6）的电流控制在0.1-0.5A，抛磨刷转动频率控制在85%±15%，抛磨过程中始终带水抛，水流呈滴加状。
上述方案中所述阴极辊是钛辊。
上述方案中所述抛磨刷的目数是2000#。
本发明的有益效果是
1.本发明全程带水抛磨，避免了干抛对阴极辊的损伤；
2.改善了抛光工艺，避免了传统工艺在线抛光铜箔会出现水印的问题；
3.降低了阴极辊粗糙度，极大地减少阴极辊表面的瑕疵问题，从而减少电镀铜箔的缺陷；
4.由于粗糙度降低，减少电镀铜箔与阴极辊的结合力，大大减少铜箔撕边断箔的风险，提高生产能力。
附图说明
图1是利用实施例1工艺处理前铜箔光面照片；
图2是利用实施例1工艺处理后铜箔表面照片；
图3是利用实施例2工艺处理前铜箔表面照片；
图4是利用实施例2工艺处理后铜箔表面照片；
图5是传统工艺处理铜箔照片；
图6是本发明工艺处理后的铜箔照片。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
在得到本发明的技术方案之前，为了得到符合粗糙度要求的阴极辊，Ra≤0.15μm,Rz≤1.0μm，申请人经过多次研究，发现离线研磨阴极辊是关键步骤，尤其是砂轮目数、研磨来回次数的选择至关重要，如中国发明专利申请号201410259970.3公开的一种电解铜箔生产甚低轮廓铜箔用阴极辊的研磨方法，具体采用了研磨和抛磨相结合的方式，在研磨时依次采用了粒度为400目、600目和800目绿碳化硅平行砂轮片重复研磨，虽然Ra能够控制在小于0.15μm，但是仅仅控制Ra是不够的，Ra是轮廓算术平均偏差，高度特征参数中的Rz轮廓最大高度，是轮廓峰顶线和谷底线之间的距离，这也是影响表面粗糙度的一个因素。
申请人采用600#的砂轮做了三次来回次数不同的试验，分别是1次、2次和3次，结果是1次回来的阴极辊外观均匀带一点轻微渐变色，光面RZ3.15μm，光面Ra0.29μm，明显不符合要求，2次和3次的阴极辊外观均匀，光面Ra和RZ有所降低，但还是不符合要求，又试着先用600#的砂轮来回3次，800#砂轮来回不同次数的三次试验，发现随着800#砂轮来回次数的增加，光面Ra和RZ继续降低，但还是不符合要求，在600#的砂轮来回3次，800#砂轮来回3次的基础上，继续增加1000#的砂轮分别来回1次、2次、3次、4次和5次，光面Ra和RZ继续降低，但还是不符合要求，预审在600#的砂轮来回3次，800#砂轮来回3次，1000#的砂轮来回5次的基础上，继续增加1200#的砂轮分别来回1次、2次、3次、4次、5次和6次，发现在1200#的砂轮来回次数大于1次后，光面Ra符合要求，但是光面RZ不符合要求，在1200#的砂轮来回次数大于5次后，光面Ra和RZ都符合要求，由此验证了选用不同目数的砂轮，研磨来回次数不同，都会对结果产生影响，得到本发明的离线研磨阴极辊步骤，是需要付出创造性劳动的，具体试验数据见下表：
再结合实际生产需要，微调600#砂轮、800#砂轮、1000#砂轮和1200#砂轮的来回次数，得到本申请的步骤（1）。
在步骤（1）完成后，辊面检查是否有色差亮线，并由质检检查确认粗糙度是否在合格范围内Ra≤0.15μm,Rz≤1.0μm。
步骤（2）的抛磨刷不留台阶，车削后直接安装；这是为了让整个阴极辊都能在线抛光，避免边部没抛光不均匀导致撕边等状况。抛磨刷的目数为2000#。
步骤（3）的阴极辊电流13000A~20000A其实都行，但因为在线抛光生产出的铜箔是废箔，为了减少报废，电流尽可能降低。
步骤（4）两人协作将磨刷罩翻过来罩住抛磨刷，喷淋朝向抛磨刷，在翻转抛磨刷时必须要同时而且力度保持一致，否则容易将磨刷罩损坏并砸伤阴极辊。
步骤（5）中打开水洗阀门，开阀门同时观察水量大小是否适中，水洗量不要太大，能将抛磨刷浸湿即可。水量太大辊面与阴极辊中水太多无法及时甩干，导致抛光时间增长，容易将辊子抛花。启动抛光电机，抛光电机频率控制在10%-20%，两边各一人用手检查表面是否有尖锐的异物并清理掉，并将磨刷表面清理干净,清洗干净后将抛光电机频率调整到60%-90%，启动摆动电机，回转速度调到80%~100%。抛光轮上有可能有异物及时清理，抛光电机频率调整到60%-90%，启动摆动电机，回转速度调到80%~100%，高速转动和摆动，辊子抛的较为均匀光亮，低速摆动转动，辊子容易抛花，表面有瑕疵。
步骤（6）的操作是
6.1按操作面板上前进按钮，抛磨刷向阴极辊靠近，当抛磨刷快与阴极辊靠近时，手摇螺杆进抛磨刷与阴极辊正式接触后开始抛磨；
电流压力控制在0.1-0.5A；电流越大，抛光效果越明显，但超过0.5A以后辊子特别容易抛花掉；
磨刷转动频率控制在85%±15%；
抛磨过程中始终带水抛，水流呈滴加状；
6.2当快抛到第5圈时，关闭水洗阀门并开启酸喷淋，喷淋液能覆盖钛辊幅面即可，流速不宜过大，防止喷射溅到抛磨刷上；
6.3到第5圈完成时，先手摇螺杆退出抛磨刷，当磨刷脱离阴极辊后再按操作面板后退抛磨刷。
实施例1：启动抛光电机，抛光电机频率控制在15%，两边各一人用手检查表面是否有尖锐的异物并清理掉，并将抛磨刷表面清理干净,清洗干净后将抛光电机频率调整到90%，启动摆动电机，回转速度调到100%；
1.按操作面板上前进按钮，抛磨刷向阴极辊靠近，当抛磨刷快与阴极辊靠近时，手摇螺杆进抛磨刷与阴极辊正式接触后开始抛磨；
2.电流压力控制在0.35A；
3. 抛磨刷转动频率控制在90%
4.抛磨过程中始终带水抛，水流呈滴加状；
5.当快抛到第5圈时，关闭水洗阀门并开启酸喷淋，喷淋液能覆盖钛辊幅面即可，流速不宜过大，防止喷射溅到抛磨刷上；
6.到第5圈完成时，先手摇螺杆退出抛磨刷，当抛磨刷脱离阴极辊后再按操作面板后退抛磨刷。
得到的生箔光面Ra0.13/0.12μm，光面RZ0.98/0.95，改善前的阴极辊生产铜箔如图1所示，改善后阴极辊生产铜箔如图2所示。
实施例2：启动抛光电机，抛光电机频率控制在20%，两边各一人用手检查表面是否有尖锐的异物并清理掉，并将抛磨刷表面清理干净,清洗干净后将抛光电机频率调整到90%，启动摆动电机，回转速度调到100%.
1.按操作面板上前进按钮，抛磨刷向阴极辊靠近，当抛磨刷快与阴极辊靠近时，手摇螺杆进抛磨刷与阴极辊正式接触后开始抛磨；
2.电流压力控制在0.5A；
3. 抛磨刷转动频率控制在95%；
4.抛磨过程中始终带水抛，水流呈滴加状；
5.当快抛到第5圈时，关闭水洗阀门并开启酸喷淋，喷淋液能覆盖钛辊幅面即可，流速不宜过大，防止喷射溅到抛磨刷上；
6.到第5圈完成时，先手摇螺杆退出抛磨刷，当抛磨刷脱离阴极辊后再按操作面板后退抛磨刷。
得到的生箔光面Ra0.10/0.11μm，光面RZ0.87/0.90，改善前的阴极辊生产铜箔如图3所示，改善后阴极辊生产铜箔如图4所示。
如图6所示，经过本发明工艺处理的铜箔，明显无水印。
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