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產(chǎn)品知識(shí)
提高電子鋁箔質(zhì)量的研究
日期：2017-08-02 人氣：
內(nèi)容提示： 文章來(lái)源于LW2016論文集——作者張安樂(lè)，何玉枝，劉雪梅（洛陽(yáng)龍鼎鋁業(yè)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471300） 隨著人們生活的不斷提高，鋁制品在我們生活中也越來(lái)越廣泛…
文章來(lái)源于LW2016論文集——作者張安樂(lè)，何玉枝，劉雪梅（洛陽(yáng)龍鼎鋁業(yè)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471300）
隨著人們生活的不斷提高，鋁制品在我們生活中也越來(lái)越廣泛，提高電子鋁箔質(zhì)量的問(wèn)題尤其重要。電子鋁箔的生產(chǎn)過(guò)程只要分為壓延和精整兩部分。近幾年市場(chǎng)對(duì)電子鋁箔的要求逐漸向更高質(zhì)量和更大差異兩方面轉(zhuǎn)變，以清洗，剪切，復(fù)卷，退火等工序代表的精整技術(shù)開始變得非常重要，涉及到穩(wěn)定并提高產(chǎn)品質(zhì)量和提高企業(yè)滿足客戶差異需求的能力的大問(wèn)題，成為了企業(yè)生存和發(fā)展必須面對(duì)的關(guān)鍵問(wèn)題。
1 鋁箔表面存在的缺陷
1.1 壓坑
鋁箔被清洗干凈后必須驚醒烘干處理，由于軋制機(jī)和清洗劑易燃易爆物，其燃點(diǎn)在200℃左右。壓坑是在烘干過(guò)程中，鋁箔被風(fēng)道、換熱器、烘干箱等焊接體內(nèi)剝離產(chǎn)生的固體顆粒割傷小的顆粒被卷入鋼輥和鋁箔之間后一般在箔面形成凹凸缺陷，降低產(chǎn)品質(zhì)量；大的顆粒甚至?xí)畲┎�，造成�?bào)廢
1.2 油斑
鋁箔在清洗、漂洗的過(guò)程中，噴嘴將清洗劑通過(guò)一定的壓力和流量噴射到箔面，清洗劑達(dá)到箔面并反彈到四壁后會(huì)產(chǎn)生大量高濃度的油霧，久而久之就形成了油斑。
1.3 擦傷
擦劃傷是包括清洗在內(nèi)的所有精整設(shè)備常見的質(zhì)量問(wèn)題，其產(chǎn)生的機(jī)理是電子鋁箔在清洗過(guò)程中薄面和輥面出現(xiàn)打滑，但具體造成打滑的原因涉及到機(jī)械、電器、工藝等各方面。
1.4 皺折
進(jìn)入清洗道次的電子鋁箔厚度一般在0.1mm左右，由于來(lái)料很薄，版型波動(dòng)大，中浪和變浪等問(wèn)題的出現(xiàn)，清洗過(guò)程中料在通過(guò)夾送輥和擠干輥時(shí)會(huì)出現(xiàn)皺折。
2 改善箔面的措施
2.1 壓坑的改善措施
壓坑的控制分為前期設(shè)備只在和后期的維護(hù)使用兩步。烘干設(shè)備的高溫氧化是不可避免的，但是在前期的設(shè)備制造過(guò)程中選用耐氧化的不銹鋼材質(zhì)，并采用氬弧焊等保護(hù)性氣體焊接工藝，可能減少以后在使用中材質(zhì)表面和焊接部位氧化的可能性。后期使用時(shí)在風(fēng)道中增加多層不銹鋼濾網(wǎng)，為了減少濾網(wǎng)堵塞降低風(fēng)量，可將濾網(wǎng)定期清洗或更換列入日常維護(hù)。
2.2 油斑的改善措施
鋁箔在清洗、漂洗過(guò)程中，箱體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量高濃度的油霧最終落在箔面上造成污染。由于大量排霧會(huì)消耗清洗劑，增加企業(yè)成本，且效果不理想，因此只能考慮阻擋油滴到箔面。發(fā)現(xiàn)油滴主要是在擠干輥至漂洗箱這段距離內(nèi)在箱提頂部安裝弧型擋板，并在漂洗箱出口頂部安裝接油槽，將油滴引到兩側(cè)，即可消除箔面油斑。
2.3 擦劃傷的改善措施
擦劃傷產(chǎn)生的原因有機(jī)械結(jié)構(gòu)、電器控制和工藝選用等三方面。
①對(duì)于各輥不同步可檢查同步齒形帶是否松緊合適，軸承是否潤(rùn)滑到位；
②電氣調(diào)整電機(jī)參數(shù)使各個(gè)主動(dòng)輥不同步，校正卷徑誤差控制方式選取簡(jiǎn)單的張力控制和速度控制。
③ 工藝張力和速度設(shè)置應(yīng)與前后道次相匹配，選取最合理的范圍。
2.4 皺折的改善措施
對(duì)于版型差的料，采取了以下措施：1.在開卷、卷取兩側(cè)增加幾組S型U型輥起到校正作用；2.在開卷、卷取兩側(cè)安裝板型調(diào)整輥。通過(guò)調(diào)整該輥的水平度和平行度消除邊浪；3.通過(guò)增大膠輥或其它的凸度消除中浪。
3 電子鋁箔的清洗
3.1 現(xiàn)狀分析
3.1.1清洗的重要性
電子鋁箔屬于深加工技術(shù)，表面質(zhì)量對(duì)電子存儲(chǔ)能力的影響較大前一道工序在鋁箔表面造成的微小缺陷會(huì)在后續(xù)工序中被放大，因此，只有在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的每道工序?qū)Σ尜|(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。
3.1.2清洗的過(guò)程
鋁箔的清洗過(guò)程如下：帶材從開卷機(jī)、入口偏導(dǎo)輥進(jìn)入此裝置，首先經(jīng)過(guò)下刷輥，在下刷輥與帶材之間噴有清洗液，洗刷帶材下表面。接著，帶材經(jīng)過(guò)上級(jí)輥，在上級(jí)輥與帶材之間也噴有清洗液，洗刷帶材上表面。然后帶材進(jìn)入漂洗箱。還是使用同一種清洗液噴洗帶材的上下表面。在經(jīng)過(guò)2#劑干輥將帶材表面的清洗油擠干。帶材出漂洗箱后進(jìn)入烘干箱，帶材上殘余的清洗液在熱風(fēng)的吹掃下被蒸發(fā)。最后，帶材通過(guò)出口偏導(dǎo)輥后被卷取機(jī)爭(zhēng)氣地繞成卷。清洗結(jié)束。
4 電子鋁箔的剪切
4.1 設(shè)備和質(zhì)量缺陷現(xiàn)狀的描述
剪切機(jī)是有不同型號(hào)的，這些設(shè)備中既有窄幅也有寬幅，既有切邊也有抽條，既有單軸也有雙軸，無(wú)論什么型號(hào)的剪切機(jī)主要由開卷、分 切、卷取三部分組成。隨著客戶對(duì)鋁箔卷的需求向大卷重、高品質(zhì)、短交貨期、多規(guī)格變化。剪切機(jī)的刀、 軸、輥、管芯等部件都面臨磨損加重、精度降低、更換頻繁等問(wèn)題。 剪切部分由于圓盤刀和刀墊的制作與配合精度問(wèn)題會(huì)造成擦劃傷、壓坑、毛刺等質(zhì)量缺陷。卷取部分由于面壓輥、卷取軸和管芯的使用與設(shè)計(jì)問(wèn)題會(huì)造 成翻邊、錯(cuò)層、內(nèi)應(yīng)力不穩(wěn)定等質(zhì)量缺陷。
4.2 剪切的質(zhì)量缺陷產(chǎn)生原因及改善
4.2.1 擦劃傷
原因：擦劃傷問(wèn)題是剪切工序最常見的問(wèn)題，也是最難徹底解決的問(wèn)題。擦劃傷產(chǎn)生的主要原因是由于圓盤刀或刀墊與刀軸裝配時(shí)端面錯(cuò)出尖角，鋁箔 從尖角上滑過(guò)時(shí)由于下刀或刀墊的材質(zhì)比鋁箔硬，在特定轉(zhuǎn)速下，在極短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)極小的滑移，反映在料面上就是點(diǎn)狀或線狀擦劃傷。由于大家對(duì)圓盤刀、刀墊、刀軸的加工精度和裝配精度關(guān)注較多，這里 就不討論以上原因造成的擦劃傷，本文主要研究以下幾種容易被忽略的情況①使用環(huán)節(jié)問(wèn)題：由于圓盤刀使用一段時(shí)間后會(huì)變鈍，需要經(jīng)常更換新刀，而刀墊一般固定不變，每次換完新的圓盤刀都會(huì)打磨圓盤刀與刀墊的設(shè)備和質(zhì)量缺陷現(xiàn)狀描述我公司現(xiàn)有多臺(tái)不同型號(hào)的鋁箔剪切機(jī)，這些設(shè)備中既有窄幅也有寬幅，既有切邊也有抽條長(zhǎng)期累計(jì)就會(huì)造成刀墊在結(jié)合部位的外徑相對(duì)變小，當(dāng)一批舊的圓盤刀用完，換上一批新的圓盤刀后尖角問(wèn)題就會(huì)比較突出。②設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)問(wèn)題：鋁箔在分切過(guò)程中容易出現(xiàn)翻邊和壓坑， 主要原因是鋁粉粘刀造成。鋁粉的來(lái)源有兩個(gè)，一是鋁箔表面附帶的鋁粉；二是剪切過(guò)程中產(chǎn)生的鋁粉。 這兩部分鋁粉在刀尖上聚集后使刀變鈍，從而造成料面翻邊，當(dāng)鋁粉掉落到料面上又會(huì)產(chǎn)生壓坑。改善措施：需要經(jīng)常更換新刀，而刀墊一般固定不變，每次換完新的圓盤刀都會(huì)打磨圓盤刀與刀墊的設(shè)備和質(zhì)量缺陷現(xiàn)狀。
4.2.2 翻邊和壓坑
原因：鋁箔在分切過(guò)程中容易出現(xiàn)翻邊和壓坑， 主要原因是鋁粉粘刀造成。鋁粉的來(lái)源有兩個(gè)，一是鋁箔表面附帶的鋁粉；二是剪切過(guò)程中產(chǎn)生的鋁粉。 這兩部分鋁粉在刀尖上聚集后使刀變鈍，從而造成料面翻邊，當(dāng)鋁粉掉落到料面上又會(huì)產(chǎn)生壓坑。改善措施：①增加一套鋁粉吹掃 裝置，對(duì)刀具進(jìn)行反方向吹掃，清除刀具上所附著的鋁粉；②將毛氈浸滿煤油、柴油等輕質(zhì)油后貼靠在刀上，分切時(shí)毛氈在線擦拭刀面，防止鋁粉聚集；③采用 ５‰NaOH堿溶液將刀具浸泡在里面，加熱到60-70℃，取出后用清水漂洗干凈，擦干即可，該方法可在刀表面形成一層保護(hù)層，減少鋁箔粘刀量。
4.2.3 端面錯(cuò)層和卷密度不均勻
原因：造成端面錯(cuò)層和卷密度不一致的原因主要在卷取軸上，使用氣脹軸分切較重的料卷時(shí)，無(wú)論 是充氣保壓性氣脹軸還是連續(xù)充氣性氣脹軸，當(dāng)料卷的重量超過(guò)氣壓提供的支撐力時(shí)，由于料卷自重過(guò)大，會(huì)造成管芯下垂，料卷出現(xiàn)偏心，影響卷密度和端 面質(zhì)量。改善措施：最簡(jiǎn)單的措施是及時(shí)更換刀墊，其次可采取外層包膠刀墊的結(jié)構(gòu)，外徑 尺寸大于圓盤刀外徑0.01ram——0.05ram，高出部分為圓角，圓角半徑約為0.01ram——0.15ram，，包膠為聚氨酯橡膠，硬度≥HS85。上下刀通常采用外齒輪傳動(dòng)方式�？梢愿鶕�(jù)上刀直徑變化可調(diào)整上刀傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)和模數(shù)達(dá)到匹配的目的。
4.2.4跳刀和打齒
原因：跳刀和打齒是刀具使用過(guò)程中容易出現(xiàn)的 問(wèn)題。上刀多次研磨后外徑累計(jì)會(huì)減小6-8ram，僅僅依靠上下刀傳動(dòng)齒輪的間隙進(jìn)行松緊配合，無(wú)法保證上下刀的重疊量，這樣就會(huì)造 鋼管芯內(nèi)壁提供支撐和轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)改為由軸提供交撐，由傳動(dòng)銷提供轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的結(jié)構(gòu)，這兩種問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)都會(huì)造成設(shè)備損壞并廢料。改善措施：上下刀通常采用外齒輪傳動(dòng)方式�？梢愿鶕�(jù)上刀直徑變化可調(diào)整上刀傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)和模數(shù) 達(dá)到匹配的目的。通過(guò)對(duì)卷 取軸進(jìn)行改進(jìn)，使傳動(dòng)和支撐功能分開，采用軸承進(jìn) 行支撐可以保證軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)，提高分卷質(zhì)量。通過(guò)采用離合器傳動(dòng)可以消除錐面磨損造成的頻繁更換，降低設(shè)備維護(hù)成本。
5 電子鋁箔的復(fù)卷
5.1 鋁箔復(fù)卷機(jī)的技術(shù)要求
為了保證紙卷在運(yùn)輸、儲(chǔ)存 過(guò)程中不變形、不崩裂，在印刷 設(shè)備或其他加工沒備上能平穩(wěn)運(yùn)行，成品紙卷必須具有足夠的硬度，且內(nèi)緊外松、徑向硬度分布均勻。因此，復(fù)卷機(jī)必需具備下列幾種機(jī)能：①支撐輥轉(zhuǎn)矩的置給定積分器，以使輸入的速度 信號(hào)是一個(gè)平穩(wěn)上升的斜坡信號(hào)， 而不是一個(gè)突變的量。改變給定積分器的積分日于問(wèn)常數(shù)，即可改 變斜坡信號(hào)的Ｅ升斜率。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速加速度要比沒有給定積分器時(shí)要�。虎趬杭堓亯毫Φ恼{(diào)節(jié)和榨制；③電力驅(qū)動(dòng)的“擾性”啟動(dòng)和適當(dāng)?shù)乃俣瘸绦蚩刂疲?④間接或肯接張力控制等。
5.2 電控系統(tǒng)的構(gòu)成
復(fù)卷機(jī)前底輥、后底輥、退紙輥分別由單獨(dú)的交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，縱切圓刀采用交流變頻傳動(dòng)， 并與后底輥保持5%——20%速差。 輔助傳動(dòng)包括氣動(dòng)和液壓系統(tǒng)兩部分，分別用來(lái)控制輔助傳動(dòng)機(jī) 械沒備的動(dòng)作，配合主傳動(dòng)上作。 整個(gè)電控系統(tǒng)主要由３個(gè)部卷形態(tài)，町通過(guò)調(diào)整前后底輥的鏈也越小。
5.3 退紙卷張力的控制
退紙卷張力的控制影響著成品 紙卷的形態(tài)。穩(wěn)定的紙幅張力能夠 避免紙幅橫向偏移，適當(dāng)?shù)募埛鶑埩δ茉谝欢ǔ潭壬细纳萍埦碣|(zhì)造， 減少斷頭，保持復(fù)卷機(jī)穩(wěn)定。因此，紙幅張力控制是電控系統(tǒng)的蕈 要環(huán)節(jié)。
5.4 退紙卷張力控制中的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償
在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，退紙卷直徑越來(lái)越小，由于自身慣性的作用，退紙卷在加速起卷、減速停車及穩(wěn)速運(yùn)行過(guò)程中，存在慣機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩應(yīng)附加正的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩Ｍ．，以補(bǔ)償所需要吸收的能量。
6 退火制度對(duì)鋁箔性能的影響
6.1 厚度對(duì)鋁箔成品性能的影響
金屬發(fā)生冷變形時(shí)，會(huì)使金屬的內(nèi)能升高，原子處于不穩(wěn)定狀態(tài)，自然有想穩(wěn)定狀態(tài)的轉(zhuǎn)變趨勢(shì)，大多數(shù)金屬材料在室溫下不肯那個(gè)完成這種轉(zhuǎn)變，當(dāng)金屬背加熱，增加原子的活動(dòng)能力，加速原子的擴(kuò)散速度才能完成原子向穩(wěn)定狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。這就是經(jīng)過(guò)冷變形的金屬在退火時(shí)發(fā)生會(huì)飛和再結(jié)晶的內(nèi)因。但是在冷變形的金屬背加熱的溫度給原子所提供的熱能足以克服原子間的結(jié)合力，使原子發(fā)生遷移和自由擴(kuò)散，才能發(fā)生在結(jié)晶，再結(jié)晶溫度高低取決于原子遷移重新形成晶核和長(zhǎng)大所需的激活能的大小，所需的激活能愈高再結(jié)晶溫度也越高。方案一是將鋁箔坯料在 1.5 mm 厚度時(shí)進(jìn)行 中間退火(冷變形加工率約 80%)，方案二是將鋁 箔坯料在 2.5 mm 厚度時(shí)進(jìn)行中間退火(冷變形加工率約 65%)由于按方案二生產(chǎn)的坯料的加工率 較小金屬發(fā)生再結(jié)晶所需的激活能較高其再結(jié)晶溫度也就較高其強(qiáng)度也就更高些遙 另一方面2.5 mm 中間退火的鋁箔坯料其加工至成 根據(jù)金屬學(xué)理論變形金屬組織結(jié)構(gòu)中主要以 位錯(cuò)形式保留的儲(chǔ)存能是退火過(guò)程中再結(jié)晶的驅(qū) 動(dòng)力而再結(jié)晶過(guò)程中的形核率隨金屬變形量的增大而增大遙 因此采用 2.5 mm 中間退火的鋁箔坯料其軋制所得到的鋁箔成品在退火時(shí)所經(jīng)過(guò)的變形量更大以位錯(cuò)的形式積聚的儲(chǔ)存 能也更大在再結(jié)晶過(guò)程中原鋁箔中的形核率將大大增加從而使鋁箔在成品退火后能夠得到更加細(xì)小的晶粒組織，因此其強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率也就更高些。
6.2 溫度對(duì)鋁箔成品性能的影響
對(duì)采用鑄軋法生產(chǎn)的鋁箔坯料由于鑄軋時(shí) 金屬的冷卻凝固和變形都是在鑄軋區(qū)內(nèi)完成的輥徑為 650mm——700 mm 的鑄軋機(jī)袁其最大鑄軋區(qū)長(zhǎng)度約50mm袁鑄造區(qū)長(zhǎng)度僅約十幾毫米袁金屬的凝固結(jié)晶僅在1s左右的時(shí)間內(nèi)完成這種冷卻凝固的速度與半連續(xù)澆鑄相比約高2個(gè)數(shù)量級(jí)而鋁合金中的各種雜質(zhì)及合金元素在鋁中的固溶度都是隨溫度而變化的，比如按平衡相圖鐵在共晶溫度(655 ℃ )時(shí)在鋁中的溶解度約為 0.052%室溫下溶解度降為0.002%降低很多原結(jié)晶時(shí)的冷卻速度愈快偏離平衡狀態(tài)的程度愈嚴(yán)重。因此，鑄軋法生產(chǎn)的坯料的晶內(nèi)偏析及固溶體的過(guò)飽和程度都比半連續(xù)澆鑄的更為嚴(yán)重，在中間退火時(shí)如果退火溫度高(達(dá)到均勻化溫度)可以促使金屬中的過(guò)飽和元素充分析出，相中的固溶度減小增加了原子的自擴(kuò)散系數(shù)有利于退火時(shí)新晶核的形核和長(zhǎng)大降低了材料的再結(jié)晶溫度同理如果中間退火時(shí)溫度未達(dá)到均勻化效果而僅僅只能滿足金屬的塑性恢復(fù)則此時(shí)金屬的過(guò)飽和固溶體也就未能充分析出。
因此，采用方案三生產(chǎn)的鋁箔，在經(jīng)成品退火時(shí)，在相同條件退火下更容易發(fā)生在結(jié)晶，且由于均勻化處理時(shí)境內(nèi)偏析及固溶體的充分析出，材料內(nèi)部形核數(shù)目的增多，材料的晶粒組織更為細(xì)小，所以成品的伸長(zhǎng)率也就更高一些，普通中間退火的鋁箔坯料軋制面成的強(qiáng)度更高，則是由于中間退火時(shí)溫度不夠，材料內(nèi)部組織中晶內(nèi)偏析2及固溶體的未能完全析出，對(duì)鋁箔產(chǎn)生了固溶強(qiáng)化的作用，但在成品退火時(shí)如果溫度繼續(xù)升高，則可能由于晶粒繼續(xù)長(zhǎng)大的緣故，導(dǎo)致強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率急劇下降。
7 結(jié)束語(yǔ)
電子鋁箔是一項(xiàng)質(zhì)量控制要求比較高的產(chǎn)品，因此工序細(xì)節(jié)一定要重視。設(shè)備在設(shè)計(jì)、制造前期、使用過(guò)程中，維護(hù)人員要主動(dòng)參與其中，將設(shè)備先天的缺陷減少到最小程度，可以為日后設(shè)備使用、維護(hù)創(chuàng)造有利的先決條件。
解決劃傷鋁帶材的主要途徑就是提高清洗劑的精度。根據(jù)鋁箔生產(chǎn)的不同，所以要用到的鋁箔復(fù)卷機(jī)也不一樣，根據(jù)鋁箔的特性提出了生產(chǎn)過(guò)程中所需要助于的問(wèn)題。
根據(jù)鋁箔退火爐工業(yè)控制的需要，研究了退火中存在的缺陷和改善措施，工業(yè)試驗(yàn)測(cè)試了鋁箔退火爐溫和保溫過(guò)程的爐氣溫度、料溫的均勻性，溫度控制系統(tǒng)能夠滿足鋁箔退火爐工業(yè)生產(chǎn)要求。
參考文獻(xiàn)
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