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1、电解铜箔用钛焊接阴极辊焊缝均晶化处理工艺研究电解铜箔用钛焊接阴极辊焊缝均晶化处理工艺研究任连保,吴丕杰,宋文君,刘红,孙文斌,马余选(宝钛集团有限公司,陕西宝鸡721014)摘要:为了解决用生产工序少,成本低的钛焊接阴极辊电解生产铜箔出现的周期性色差问题,对钛焊接阴极辊焊缝施加变形量为55%60%,60%70%,70%80%的加工变形,变形后在,温度下进行热处理,最终在金相显微镜下观察母材及焊缝的显微组织,评定组织的晶粒等级.结果表明,经60%70%和70%8o%n工变形后,再在,温度下进行热处理均可明显改善焊缝的粗大组织,其中7号工艺方案(60%70%11工变形,温度热处理)可使焊缝组织与母
2、材组织最接近,晶粒度仅相差0.5级.用于生产电解铜箔,铜箔无周期性色差.关键词:钛阴极辊;电解铜箔;焊缝;均晶化中图法分类号:TG166.5文献标识码:A文章编号:10085939(2007)09039041引言电解铜箔是电子工业的基础材料之一.目前,国内具有一定规模的电解铜箔生产厂家有15家左右,总生产能力为3.5104t.据资料报道,不久我国铜箔的消耗量将由2.87104t增加到6x104t,存在较大的生产缺口.另外,今后几年受成本,市场及环境等各种因素的影响,13,美,欧等国家和地区的电解铜箔生产也将逐步转向中国【l】.因此,将促使我国的电解铜箔业迅猛发展,随着我国电解铜箔业的迅速发展,
3、生产铜箔用的关键设备阴极辊需求量也将大幅的增长,特别是电解效率高的大规格钛阴极辊需求量大.我国规格超过4,2700mm钛阴极辊全部依靠进口.其原因是电解铜箔用的阴极辊是由钛板卷焊而成,而我国生产的钛焊接阴极辊用于电解铜箔生产,会使铜箔上出现周期性色差2I31,影响铜箔的美观及售价.为了解决电解铜箔上存在的周期性色差问题,宝鸡中色特种金属有限责任公司开展了钛焊接阴极辊焊缝匀晶化处理的工艺研究.2实验材料与方法2.1实验材料实验所用3种不同规格的TA1板材由宝鸡钛业股份有限公司板带厂提供,其化学成分见表1.钛焊丝由陕西宝钛新金属有限责任公司提供,其化学成分见表2.表1TA1板材的化学成分Table
4、1ChemicalcompositionsofTA1plateTiFeCNHO其它总和含量,%余量0.150.080.020.0090.120.100.4表2TAO焊丝的化学成分Table2ChemicalcompositionsofTAOweldingwireFeCNHO其它总和含量,%余量0.100.o60.020.0050.100.100.4收稿日期:20070620作者简介:任连保,男,1957年生,高级工程师,宝钛集团有限公司,陕西宝鸡721014,电话:09173382783,E-mail:bjzsjs163.tom2.2实验方法首先要准备厚度分别为61,62,63(61<6
5、2<63)的TA1板各6块,共计18块,每块试板均机械加工成坡口,见图1,并清理坡口及焊丝表面,不允许有氧化皮及油污等缺陷存在.之后进行自动氩弧焊接.对焊接后的试板焊缝进行了x射线无损图1板材焊接坡口机加工示意图Fig.1SehemetiediagramofmechanicalprocessingofweldingslopeforTA1plate探伤,并观察母材及焊缝显微组织.经无损探伤检查焊缝合格样品,分别进行变形量为:55%一60%,60%70%,70%80%3种不同加工量的热锻造变形,再在,温度下进行热处理.3结果与讨论3.1焊缝无损探伤和组织观察经x射线无损探伤检查,9块焊接板材
6、的焊缝均无焊接缺陷.母材及焊缝的显微组织观察结果见图2a和图2b.由图2不难看出,金属在焊接过程中要在高温停留,因此热影响区组织变得粗大.图2阴极辊母材及焊缝组织的金相照片70Fig.2Metallographsofbasematerial(a)andweldingseanl(b)forcathodedrum为了使焊缝的粗大组织得以顺利消除,在焊接时应严格控制焊接工艺参数们.3.2加工变形量及热处理温度对焊缝组织的影响,-.?.;一,-一,00,f.,-装攀董,9块焊接试板分别经55%一6o%,60%一70%,70%一80%变形加工,再与,3种不同的热处理温度相匹配,进行热处理,其焊缝的显微组
7、织见图35,晶粒等级评价结果见表3.图3焊缝经55%一60%的加工变形,在,7,3种不同的温度下热处理后的金相照片100Fig.3Metallogrophsofwelding$ealnworkedbydeformationratewith55%to60%,thenheattreatedatthreekindsoftemperature:(a),(b),and(C)a图4焊缝经60%70%的加工变形,在,3种不同的温度下热处理后的金相照片100Fig.4Metallographsofweldingseanlworkedbydeformationratewith60%to70%,thenheatt
8、reatedatthreekindsoftemperature:(a),(b),and(C)图5焊缝经70%80%的加工变形,在,3种不同的温度下热处理后的金相照片X100Fig.5Metallographsofweldingseamworkedbydeformationratewith70%to80%,thenheattreatedatthreekindsoftemperature:(a),(b),and(C)表3焊缝经不同变形量的加工变形.再经不同温度热处理后的晶粒等级Table3Graingradeofweldingseamworkedbyvariousdeformationrates,
9、thenheattreatedatvarioustemperatures由图24和表3不难看出,对焊缝施加变形量为55%60%,60%70%,70%80%32变形,随后再配以,3种温度下的热处理,可明显改善焊缝组织.加工变形量为55%60%时,在和温度下热处理焊缝的粗大组织没有得到明显改善;当温度升至时,焊缝的显微组织略有改善,晶粒度由和温度下的无法评定达到3.5级.加工变形量为60%70%时,在,温度下热处理,焊缝粗大组织得到显着改善,且随着温度升高,焊缝晶粒细化越显着,晶粒等级分别达到4.5级,5.5级和6级.加工变形量为70%80%时,在,温度下热处理,均细化了焊缝晶粒,但温度细化效果最
10、好,晶粒度达5.5级.经过,3种温度热处理之后,阴极辊母材组织的晶粒度分别为:温度8级;温度7.5级;温度6.5级.综合上述,对纯钛阴极辊焊缝施加不同变形量的加工变形之后,再在不同的温度下进行热处理,其焊缝组织晶粒度与母材晶粒度最为接近的是7.L一号工艺,晶粒等级仅相差O.5级.4结论(1)对纯钛焊接阴极辊焊缝施加60%70%的加工变形,再在温度下进行热处理,其焊缝组织与母材组织最接近,晶粒度仅相差0.5级,分别为6级和6.5级.(2)宝钛集团宝鸡中色特种金属有限责任公司采用此工艺已为我国电解铜箔企业提供了西1000mmx500mm(辊长),4,2020mmx1400mm(辊长)纯钛及钛钢复合
11、材焊接阴极辊,生产出的铜箔无周期性色差.参考文献References【1GaoFei(高飞).钛及钛合金材料的焊接技术PetrochemicalConstruction(石油化工建设),2006,28(4):3842【2】WangXinkuan(新宽).钛及钛合金焊接缺陷的控制措施J】.PetrochemicalConstruction(石油化工建设),2006,28(3):464633ZhengJianfa(郑建发).钛金属焊接技术研究【J】.GuangdongChemicalIndustry(广东化工),2005,32(9):6l644LiuYunpeng(刘云朋).工业纯钛的焊接忉.He
12、nnnChemicalIndustry(河南化工),2005,22(2):37385CaiXuezhang(蔡学章).工业纯钛熔焊和钎焊接头的力学性能及组织特性fJ1.RareMetalsLetters(稀有金属快报),2002,21(4):2324f66WangHuanqin(_焕琴).钛及钛合金焊接接头的组织,性能和断裂特性fJ.Welding&Joining(焊接),2001(11):2729f77ChenPinghua(陈平华).电解铜箔市场研究报告【J】.WorldNoferrousMetals(世界有色金属),2005(5):l927【8】HanMingch(韩明臣).钛合
13、金的焊缝组织J】.RareMetalsLetters(稀有金属快报),2003,22(12):2324f9】YuLanlan(兰兰),MaoXiaonan(毛小南),ZhangPengsheng(张鹏省),eta1.热处理工艺对B522钛合金组织和性能的影响fJ】_RareMetalsLetters(稀有金属快报),2005,24(3):2l23【10】PanJiluan(潘积銮),LiuWenhuan(刘文焕).WeldingHand-book(焊接手册)【M】.Beijing:MechanicalIndustryPress,1992:160-168AStudyonGrainRefining
14、TreatmentforWeldingSeamofTitaniumCathodeDrumforElectrolyticCopperFoilRenLianbao,WuPijie,SongWenjun,LiuHong,SunWenbin,MaYuxuan(BaoTiGroupCo.,Ltd.,Bali721014,China)Abstraction:Inordertosolvetheperiodiccolordifferenceproblemofcopperfoilsproducedbyweldingtitaniumcathodedrum,tIeweldingseanlonthetitaniumc
15、athodedrumWaSworkedbyreductionof55%-60%,60%-70%,70%-80%,thenheattreatmentatthetemperatureof,WaSperformed.ThemicrostructureofmaStermetalandweldingseanlwaSobservedbymetalloscope,andthegrainlevelinthestructurewaSevaluated.Theresultsshowthatthemicrostructureintheweldingseanlcanobviouslyimprovedbydeforma
16、-tioninreductionof60%-70%,70%-80%,andheattreatmentattemperatureof,amongthemthemicmstmctureinweldingseamisclosetothatinmaSterbyNo.7process(inreductionof60%-70%,heattreatmentat),inwhichthedifferenceisonlyahalfleve1.Asaresult,thereisnoperiodiccolor-differenceontheelectrolyzingcopperfoilstoappearusingthistitaniumweldingcathodedrum.Keywords:titaniumcathodedrum;copperfoils;weldingseam;grainrefiningBiography:RenLianbao,SeniorEngineer,BaoTiGroupCo.,Ltd.,Baoji721014,P.R.China,Tel:0086-917-3382783,E-mail:bjzsjs163.corn