电解铜箔是覆铜板(CCL)及印制电路板(PCB)、锂离子电池制造的重要材料。随着经济的快速发展和科技的不断进步，国内外对电解铜箔量的需求与质的要求不断提升。比如近年来世界电子通信、新能源汽车等行业不断发展，电解铜箔在5G、动力电池等领域的需求显著增长，同时对电解铜箔产品提出了高耐折、低轮廓、高柔性、高抗压等性能需求[1]。生箔机在电解铜箔制造过程中是非常重要的生产设备，而阴极钛辊是生箔机中最高值、最关键的零部件，其表面质量（包括粗糙度、均匀性等）将在生箔过程中复制或遗传给铜箔的毛面，进而决定铜箔毛面的表面质量[2]。钛辊在工作过程中，受到物理击伤或电弧烧伤时，会在其表面留下凹坑缺陷，从而在其工作时会将凹坑缺陷复制或遗传给铜箔，使铜箔出现花斑、色差、针孔或铜粉等缺陷，进而对铜箔表面质量造成不利影响。而钛辊表面凹坑的修复一直是困扰铜箔生产厂家和钛辊生产厂家的难题之一。

我国是电解铜箔生产和消费大国，2019年我国电解铜箔产量约43.69万吨，较2018年增长16.1%，占全球产量的66%以上[3]。以年产万吨电解铜箔生产线需要配置30个阴极钛辊来估算，我国每年共有1300个阴极钛辊在生产线上使用。若以阴极钛辊售价100万元，凹坑缺陷年发生率为10%来估算，阴极钛辊修复技术可为我国铜箔行业带来约1.3亿元成本的节约。因此，针对电解铜箔阴极钛辊表面凹坑缺陷的修复，探索经济、可行的修复技术，实现钛辊修复再制造，攻克我国铜箔业行业亟需解决的关键、共性技术问题，不仅对提升我国铜箔行业装备技术水平具有非常重要的意义，同时，它潜在的市场和经济效益也非常可观。

1 技术现状

制造阴极钛辊一般使用TA1钛材，或者经过强力旋锻加工而成，或者通过将轧制态的板材焊接而成，其晶粒尺寸较细，国产阴极钛辊晶粒度一般在6-8级，多用于生产低档铜箔，进口阴极钛辊晶粒度多为8-12级[4-5]。阴极钛辊的抛光分为研磨和抛光两个工序，通过研磨可以消除新阴极钛辊表面的车削加工痕迹和旧阴极钛辊表面的氧化、损伤，进一步的抛光工序使辊面色泽均匀、微观结构细腻，满足铜箔生产工艺要求。阴极钛辊的相关技术要求，如材质、组织状态和表面质量等，详见下表1。

表1 阴极钛辊的相关技术要求材质 加工状态 晶粒度 表面粗糙度TA1 旋锻或轧制态 ≥ASTM 8级 Ra＜0.6μm

钛辊在工作过程中，受到物理击伤或高电流密度工况下的电弧烧伤时，会在其表面留下凹坑缺陷。如下图1箭头所示钛辊工作面边部受电弧烧伤留下的凹坑缺陷。

目前，行业内对钛辊凹坑缺陷处理或修复方法为：①凹坑深度较浅。通过磨床把钛辊磨削一层，将凹坑去除。②凹坑深度略深且靠近钛辊边部。现一般是通过氩弧焊补焊将凹坑修复好。但是实践表明，这种氩弧焊补焊修复后，阴极钛辊在镀铜生产过程时容易在补焊修复部位处结铜瘤，而铜瘤容易脱落掉入电解液中极可能造成生箔系统阴阳极短路故障，造成阴极钛辊、电源设备等受损，同时影响正常生产。③凹坑略深且靠近钛辊中部。此时钛辊只能作报废处理，造成材料浪费和巨大的经济损失。

图1 阴极钛辊电弧烧伤凹坑

2 分析讨论

根据前述电解铜箔生产工序生箔的工作原理，以及铜箔下游客户对铜箔产品表面质量和组织性能等技术要求日趋提高，对阴极钛辊的导电、晶粒组织、表面质量等的均匀性、一致性提出了更高的要求，可知当前阴极钛辊表面凹坑缺陷主流的修复方法，热输入量较大，容易使修复部位存在氧化物夹渣、孔洞等缺陷，同时容易造成基材组织粗大，从而使修复部位及其热影响区域的导电性能与基体差异较大，容易造成阴极钛辊在镀铜生产过程时容易在补焊修复部位的电化学活性与钛辊其他部位的电化学活性存在显著差异，轻则造成修复处生长出的铜箔有明显花斑、色差，重则造成修复处生长的铜箔出现针孔、铜粉或铜瘤等缺陷。

由以上分析讨论可知，在修复技术方面，为了使修复过程尽可能少地影响基体的组织性能，可以采用具有热输入量少、基材热影响区小、基材和修复层氧化少等优点的修复再制造技术，进行钛辊表面凹坑修复，相对而言是较为合适和理想。目前，兼具有上述优点，而且将来在工艺上易于推广应用的、成本上较低廉的阴极钛辊修复再制造技术，笔者认为激光熔覆复和冷焊堆焊技术值得进行探索。