本發(fā)明屬于金屬帶材表面加工技術領域，尤其涉及一種鍍層金屬帶材表面粗糙度增加設備及加工方法。

背景技術：

隨著科技的快速發(fā)展，全球面臨嚴重的能源危機和環(huán)境危機，大力發(fā)展低/零排放的新能源汽車是解決當前能源和環(huán)境危機的重要手段，已成為當前汽車工業(yè)發(fā)展的主流方向。而大規(guī)模利用這些新能源，需要與之配套的高性能電池，在眾多現(xiàn)行開發(fā)的二次電池中，鋰離子電池因具有工作電壓高、功率密度和能量密度高和無記憶效應等優(yōu)點，且具有儲能比能量高、循環(huán)壽命長、產(chǎn)生污染少等特征，使鋰離子電池成為目前理想的新一代綠色能源。在鋰電池電芯封裝過程中，鋰電池正極、負極通過銅帶（鍍鎳銅帶）與極耳連接在一起，銅帶（鍍鎳銅帶）表面光潔度過高，會導致密封膠在銅帶（鍍鎳銅帶）上粘合力不足（尤其當粘膠帶材處于電池電解液中），導致膠體與帶材脫落，從而引起電解液泄露，給電池安全帶來嚴重影響。適當增加金屬帶材表面粗糙度，進而增加帶材與膠體的粘結(jié)力，是鋰電池電芯封裝中亟待解決的問題。

現(xiàn)有的金屬帶（包括含有一定厚度鍍層的金屬帶）表面粗糙度增加的方法主要有機械磨削法和腐蝕法。機械磨削法為通過細砂輪或磨料對銅帶表面進行磨削，然后在進行表面清洗，該方法要求精度較高，效率低，加工出的金屬帶表面粗糙度不均勻，且只能對較厚的銅帶進行磨削，而無法加工厚度小于0.1mm的金屬帶；此外，由于該方法的高精度要求，使得該方法的加工成本較高。腐蝕法為將金屬帶在強酸中通過電解方法對表面進行腐蝕，該方法存在諸多缺點：1.腐蝕液中存在強酸、強堿、Cr⁶⁺等物質(zhì)，對環(huán)境存在較大影響（尤其是Cr⁶⁺對環(huán)境和人身健康帶來嚴重影響），加工過程稍微疏忽就會對環(huán)境帶來災難性損害；2.腐蝕法容易對操作工人造成危害，嚴重影響工人身心健康；3.腐蝕液含有重金屬及重金屬絡合物，不能滿足環(huán)境RoHs規(guī)定；4.通過腐蝕法處理之后，表面腐蝕液不易清洗，進而導致金屬帶的二次污染；5.對于極薄金屬帶（厚度小于0.1mm）腐蝕深度難以控制。故上述加工方法存在諸多問題，難以使得金屬帶表面粗糙度有效增加，給金屬帶（鍍層金屬帶）表面粗糙度增加的加工和使用帶來不便。

因此，目前迫切需要改變現(xiàn)有的加工方法，以解決目前金屬帶表面粗糙度增加的生產(chǎn)加工中存在的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決目前金屬帶表面粗糙度增加加工過程中效率低、成本高、環(huán)境污染、金屬帶表面粗糙度不可精確控制及極薄金屬帶表面粗糙度增加不能加工等問題。本發(fā)明通過金屬帶表面粗糙度增加設備及加工方法，將與金屬帶表面金屬組份同樣的納米有機金屬溶液均勻涂覆在金屬帶表面，通過控制納米金屬有機溶液中的納米顆粒大小獲得不同要求的金屬帶表面粗糙度，然后涂覆由納米有機金屬溶液的金屬帶通過熱處理裝置，使納米金屬沉積在金屬帶表面，從而增加金屬帶表面粗糙度。

實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案是：一種金屬帶材表面粗糙度增加設備，包括金屬帶釋放卷取裝置、金屬帶表面清洗裝置、導向裝置、表面粗糙度增加裝置、加熱裝置和廢氣收集裝置，所述金屬帶釋放卷取裝置包括金屬帶釋放機構(gòu)、金屬帶卷取機構(gòu)和壓緊校正輪；所述金屬帶表面清洗裝置包括超聲波清洗機構(gòu)、物理擦拭機構(gòu)和高壓氣體風干機構(gòu)；所述加熱裝置包括陶瓷管、保護氣進氣管、加熱體、保溫箱體和支撐座，所述保溫箱體豎向放置，陶瓷管放置在保溫箱體中心，通過支撐座支撐；所述導向裝置包括導向輪；所述表面粗糙度增加裝置包括模具底座、模具、導流管、納米金屬有機溶液回收器和微量泵，模具與納米金屬有機溶液回收器固定在模具底座中，微量泵通過導流管與模具相連，模具的中心與陶瓷管的中心重合；所述廢氣收集裝置包括收集罩和軸流風扇，廢氣收集裝置位于加熱裝置頂部。

金屬帶釋放卷取裝置中的金屬帶釋放機構(gòu)為被動釋放機構(gòu)，金屬帶卷取機構(gòu)為主動卷取機構(gòu)，采用力矩電機作為驅(qū)動，且壓緊校正輪為主動驅(qū)動輪。

金屬帶表面清洗裝置中的超聲波清洗機構(gòu)長度不低于500mm，且超聲波清洗機構(gòu)中的超聲波發(fā)生器的距離不超過100mm；物理擦拭機構(gòu)中的擦拭體為橡膠；高壓氣體風干機構(gòu)的出風區(qū)域為矩形。

加熱裝置中的加熱體為片狀加熱器，采用3-5段加熱方式加熱。

所述表面粗糙度增加裝置中的模具底座設有恒溫裝置，保證模具底座的溫度在20℃-25℃。

所述表面粗糙度增加裝置中的模具由模具體、入口區(qū)、模具孔、數(shù)量為4-6個的輸液孔及出口區(qū)組成，模具孔的直徑大于加工金屬帶材直徑4-5微米；輸液孔位于出口區(qū)2-5mm處，入口區(qū)的四個面上分別設有1-2個回流溝槽。

所述表面粗糙度增加裝置中的納米金屬有機溶液回收器由型面連接區(qū)上的漏斗形孔和納米金屬有機溶液貯存槽組成，模具與納米金屬有機溶液回收器通過型面連接，并通過簧片固定在模具底座中。

所述的金屬帶材表面粗糙度增加設備的加工方法，步驟如下：

（a）將模具安裝在納米金屬有機溶液回收器上，將納米金屬有機溶液回收器固定于模具底座中，通過導流管連接微量泵與輸液孔；

（b）開啟超聲波清洗機構(gòu)、加熱裝置，待加工金屬帶材由金屬帶釋放機構(gòu)經(jīng)過壓緊校正輪，之后依次通過超聲波清洗機構(gòu)、物理擦拭機構(gòu)和高壓氣體風干機構(gòu)，再經(jīng)過導向輪后垂直通過模具，然后通過加熱體中的陶瓷管，最后經(jīng)過壓緊校正輪、導向輪收卷在金屬帶卷取機構(gòu)上；

（c）開啟微量泵，將1.0-5.0ml納米金屬有機溶液通過導流管注入模具中，納米金屬有機溶液的流量為0.1-1.0ml/分鐘；

（d）待液態(tài)納米金屬有機溶液注入完成后，開啟設備。

所述液態(tài)納米金屬有機溶液中的金屬納米顆粒的粒徑為80-200納米。

所述步驟（b）中陶瓷管溫度范圍為350℃-600℃；步驟中金屬帶卷取機構(gòu)的卷取速度為10-100m/分鐘。

本發(fā)明的有益效果是：采用納米金屬有機溶液，通過控制納米顆粒大小控制金屬帶表面的粗糙度程度；采用納米金屬有機溶液，避免了腐蝕法對環(huán)境及操作人員造成了危害；通過金屬帶表面粗糙度增加設備將納米金屬有機溶液中的納米金屬沉積在金屬帶表面，解決了極薄金屬帶表面粗糙度增加不可加工的問題；通過該方法加工后的金屬帶不需要二次表面清洗，提高了效率，消除了二次污染；通過改變模具孔尺寸可實現(xiàn)各種規(guī)格金屬帶表面粗糙度增加加工；通過該方法可以實現(xiàn)多種金屬帶（含鍍層金屬）表面粗糙度增加。本發(fā)明金屬帶表面粗糙度增加設備及加工方法能夠避免傳統(tǒng)腐蝕方法對環(huán)境的污染、生產(chǎn)安全及磨削方法效率低下、極薄線材不能加工等問題，確保了金屬帶表面粗糙度均勻，實現(xiàn)了金屬帶表面粗糙度可控，并且能夠?qū)崿F(xiàn)在極薄的金屬帶（厚度＜0.1mm）上直接增加其表面粗糙度，解決了傳統(tǒng)工藝不能有效增加金屬帶表粗糙度的難題，為金屬帶表面粗糙度增加提供了設備保障。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是模具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是模具的俯視圖；

圖4是納米金屬有機溶液回收器的俯視圖；

圖5是納米金屬有機溶液回收器的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1、金屬帶釋放機構(gòu)；2、壓緊校正輪；3、超聲波清洗機構(gòu)；4、物理擦拭機構(gòu)；5、高壓氣體風干機構(gòu)；6、導向輪；7、模具底座；8、模具；9、導流管；10、納米金屬有機溶液回收器；11、微量泵；12、陶瓷管；13、保護氣進氣管；14、加熱體；15、保溫箱體；16、支撐座；17、收集罩；18、軸流風扇；19、卷取系統(tǒng)；20、模具體；21、入口區(qū)；22、模具孔；23、輸液孔；24、出口區(qū)；25、互通溝槽；26、回流溝槽；27、型面連接區(qū)；28、漏斗形孔；29、納米金屬有機溶液貯存槽。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的具體實施方式，具體實施方式的內(nèi)容不作為對本發(fā)明的保護內(nèi)容的限制。

本發(fā)明涉及一種金屬帶表面粗糙度增加設備及加工方法，通過所述設備及方法，可以直接通過同種金屬沉積在金屬帶表面的方式增加金屬帶表面粗糙度，克服了磨削法和腐蝕法效率低、成本高的缺點，消除了腐蝕法對環(huán)境的污染和對操作人員的危害，可得到表面粗糙度可控的金屬帶材。

如圖1所示，一種金屬帶材表面粗糙度增加設備，包括金屬帶釋放卷取裝置、金屬帶表面清洗裝置、導向裝置、表面粗糙度增加裝置、加熱裝置和廢氣收集裝置，其中，金屬帶釋放卷取裝置包括金屬帶釋放機構(gòu)1、金屬帶卷取機構(gòu)19和壓緊校正輪2，且金屬帶釋放機構(gòu)1為被動釋放機構(gòu)，金屬帶卷取機構(gòu)19為主動卷取機構(gòu)，采用力矩電機作為驅(qū)動，且壓緊校正輪2為主動驅(qū)動輪。金屬帶表面清洗裝置包括超聲波清洗機構(gòu)3、物理擦拭機構(gòu)4和高壓氣體風干機構(gòu)5，其中，超聲波清洗機構(gòu)3的長度不低于500mm，且超聲波清洗機構(gòu)3中的超聲波發(fā)生器的距離不超過100mm；物理擦拭機構(gòu)4中的擦拭體為橡膠；高壓氣體風干機構(gòu)5出風區(qū)域為矩形。導向裝置包括導向輪6，導向輪6要求表面拋光。表面粗糙度增加裝置包括模具底座7、模具8、導流管9、納米金屬有機溶液回收器10和微量泵11，如圖2-5所示，模具8與納米金屬有機溶液回收器10固定在模具底座7中，微量泵11通過導流管9與模具8相連，且模具8的中心與加熱裝置陶瓷管12的中心重合；此外，表面粗糙度增加裝置可前后、左右四方位調(diào)節(jié)，且表面粗糙度增加裝置中的模具底座7設有恒溫裝置，保證模具底座7溫度在20℃-25℃；再一點，模具8由模具體20、入口區(qū)21、模具孔22、數(shù)量為4-6個的輸液孔23及出口區(qū)24組成，模具孔22四周表面上設有微細互通溝槽25，且模具孔22的直徑大于加工金屬帶直徑4-5微米，且所有輸液孔23均位于出口區(qū)24附近；且入口區(qū)21四個面上分別設有1-2個回流溝槽26；納米金屬有機溶液回收器10由連接區(qū)27上的漏斗形孔28和納米金屬有機溶液貯存槽29組成，模具8與納米金屬有機溶液回收器10通過型面連接，并通過簧片固定在模具底座7中。加熱裝置包括陶瓷管12、保護氣進氣管13、加熱體14、保溫箱體15和支撐座16，所述保溫箱體15豎向放置，陶瓷管12放置在保溫箱體15中心，通過支撐座16支撐，其中，加熱體14為片狀加熱器，并采用3-5段加熱方式加熱，且每段加熱功率均可獨立控制。所述廢氣收集裝置包括收集罩17和軸流風扇18，廢氣收集裝置位于加熱裝置頂部。

實施例1

利用上述設備，本實施例中金屬帶材表面粗糙度增加設備的加工方法如下：

（a）將模具8安裝在納米金屬有機溶液回收器10上，并固定于模具底座7中，通過導流管9連接微量泵11與輸液孔23；

（b）開啟超聲波清洗機構(gòu)3、加熱裝置，將寬度20mm、厚度0.1mm的待加工金屬帶由金屬帶釋放機構(gòu)1經(jīng)過壓緊校正輪2后依次通過超聲波清洗機構(gòu)3、物理擦拭機構(gòu)4和高壓氣體風干機構(gòu)5，之后經(jīng)過導向輪6后垂直通過模具8，模具8的孔徑寬度為20.05mm、高度為0.15mm，再通過加熱體14中的陶瓷管12，陶瓷管12的溫度為350℃，最后經(jīng)過壓緊校正輪2、導向輪收卷在金屬帶卷取機構(gòu)19上；

（c）開啟微量泵11，將1.0ml液態(tài)納米金屬有機溶液通過導流管9注入模具8中，液態(tài)納米金屬有機溶液中納米金屬顆粒為80納米，液態(tài)納米金屬有機溶液流量為0.1ml/分鐘，模具底座7溫度為20℃；

（d）液態(tài)納米金屬有機溶液注入完成后，開啟設備，金屬帶收卷速度為10m/分鐘。

實施例2

利用上述設備，本實施例中金屬帶材表面粗糙度增加設備的加工方法如下：

（a）將模具8安裝在納米金屬有機溶液回收器10上，并固定于模具底座7中，通過導流管9連接微量泵11與輸液孔23；

（b）開啟超聲波清洗機構(gòu)3、加熱裝置，將寬度20mm、厚度0.5mm的待加工金屬帶由金屬帶釋放機構(gòu)1經(jīng)過壓緊校正輪2后依次通過超聲波清洗機構(gòu)3、物理擦拭機構(gòu)4和高壓氣體風干機構(gòu)5，之后經(jīng)過導向輪6后垂直通過模具8，模具8的孔徑為寬度20.05mm、高度為0.55mm，再通過加熱體14中的陶瓷管12，陶瓷管12的溫度為500℃，最后經(jīng)過壓緊校正輪2、導向輪收卷在金屬帶卷取機構(gòu)19上；

（c）開啟微量泵11，將2.0ml液態(tài)納米金屬有機溶液通過導流管9注入模具8中，液態(tài)納米金屬有機溶液中納米金屬顆粒為100納米，液態(tài)納米金屬有機溶液流量為0.3ml/分鐘，模具底座7溫度為25℃；

（d）納米金屬有機溶液注入完成后，開啟設備，金屬帶收卷速度為20m/分鐘。

實施例3

利用上述設備，本實施例中金屬帶材表面粗糙度增加設備的加工方法如下：

（a）將模具8安裝在納米金屬有機溶液回收器10上，并固定于模具底座7中，通過導流管9連接微量泵11與模具輸液孔23；

（b）開啟超聲波清洗機構(gòu)3、加熱裝置，將寬度30mm、厚度0.5mm的待加工金屬帶由金屬帶釋放機構(gòu)1經(jīng)過壓緊校正輪2后依次通過超聲波清洗機構(gòu)3、物理擦拭機構(gòu)4和高壓氣體風干機構(gòu)5，經(jīng)過導向輪6后垂直通過模具8，模具8的孔徑寬度為30.05mm、高度為0.55mm，再通過加熱體14中的陶瓷管12，陶瓷管的溫度為500℃，最后經(jīng)過壓緊校正輪2、導向輪收卷在金屬帶卷取機構(gòu)19上；

（c）開啟微量泵11，將5.0ml納米金屬有機溶液通過導流管9注入模具8中，納米金屬有機溶液中納米金屬顆粒為150納米，納米金屬有機溶液流量為1.0ml/分鐘，模具底座9溫度為20℃；

（d）納米金屬有機溶液注入完成后，開啟設備，金屬帶收卷速度為50m/分鐘。

實施例4

利用上述設備，本實施例中金屬帶材表面粗糙度增加設備的加工方法如下：

（a）將模具8安裝在納米金屬有機溶液回收器10上，并固定于模具底座7中，通過導流管9連接微量泵11與輸液孔23；

（b）開啟超聲波清洗機構(gòu)3、加熱裝置，將寬度30mm、厚度0.6mm的待加工金屬帶由金屬帶釋放機構(gòu)1經(jīng)過壓緊校正輪2依次通過超聲波清洗機構(gòu)3、物理擦拭機構(gòu)4和高壓氣體風干機構(gòu)5，經(jīng)過導向輪6后垂直通過模具8，模具8的孔徑寬度為30.05mm、高度為0.65mm，再通過加熱體14中的陶瓷管12，陶瓷管的溫度為600℃，最后經(jīng)過壓緊校正輪2、導向輪收卷在金屬帶卷取機構(gòu)19上；

（c）開啟微量泵11，將5.0ml納米金屬有機溶液通過導流管9注入模具8中，納米金屬有機溶液中納米金屬顆粒為200納米，納米金屬有機溶液流量為1.0ml/分鐘，模具底座9溫度為25℃；

（d）納米金屬有機溶液注入完成后，開啟設備，金屬帶收卷速度為100m/分鐘。

具體實施方式的內(nèi)容是為了便于本領域技術人員理解和使用本發(fā)明而描述的，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護內(nèi)容的限定。本領域技術人員在閱讀了本發(fā)明的內(nèi)容之后，可以對本發(fā)明進行合適的修改。本發(fā)明的保護內(nèi)容以權利要求的內(nèi)容為準。在不脫離權利要求的實質(zhì)內(nèi)容和保護范圍的情況下，對本發(fā)明進行的各種修改、變更和替換等都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。