一种减小电容器和电池金属箔切刀切削误差的方法技术

本发明专利技术公开了一种减小电容器和电池金属箔切刀切削误差的方法，将金属箔切刀超声波清洗去除油脂，然后脱水和烘干后放入真空室；开启冷阴极气体离子源，冷阴极气体离子源输入氩气，利用引出的氩离子对真空室中金属箔切刀表面进行离子束抛光处理；关掉冷阴极气体离子源，开启电弧离子源，电弧离子源的阴极靶和阳极筒均为石墨，在石墨阴极靶面上产生电弧放电，进而产生碳等离子体；通过一个引出电极，将碳等离子体中的碳离子引出，进入一个过滤磁场，通过过滤磁场的筛选，再通过一个磁透镜聚焦，形成纯碳离子束流，再通过磁扫描偏转场，将纯碳离子束沉积在金属箔切刀上，形成均匀的非晶四面体碳薄膜。晶四面体碳薄膜。晶四面体碳薄膜。

【技术实现步骤摘要】
一种减小电容器和电池金属箔切刀切削误差的方法


[0001]本专利技术属于离子束材料表面改性和新材料
，具体涉及一种减小电容器和电池金属箔切刀切削误差的方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着新能源技术不断应用，储能技术得到巨大的发展，对电容器和电池等的使用寿命、安全性和可靠性提出了更高的要求，而电容器和电池等储能器件的寿命和安全性与金属箔加工时的切削误差有很大关系，因此减小金属箔切削误差是目前电容器和电池生产中一个重要指标。目前，在切削加工中，有两个问题需要解决，一是需要保证切削误差的减小，电容器和电池容量越来越大，而体积越来越小，因此对金属箔的切削误差要求越来越小，随着误差的减小，刀片的切削长度将大幅度减小，因此刀片消耗将大大增加，刀片损耗的增大将增加成本，降低生产效率，消耗大量刀片材料，因此提高刀片的使用寿命、减少刀片消耗，同时减小切削误差是电容器和电池生产中需要解决的问题；二是保证刀片切削过程中误差增加的一致性和生产的稳定性，目前使用的刀片由于材料和加工时的不确定性，导致磨损程度不一致，因此导致切削误差不稳定，如某电容器厂的生产数据中显示，当切削误差控制在小于20微米时，高速钢刀片切削某一厚度铝箔，有些刀片切削短到只有300米，有些刀片切削可以到600米，相差一倍；采用的钨钢刀片，有些刀片只能切削917米，有些则到2001米，相差一倍多，可见误差控制非常不好，这对于电容器和电池金属箔生产中的质量控制非常不利，因此，切削过程中的误差一致性问题是金属薄生产中急需解决的问题。
[0003]解决切刀使用寿命和误差控制有两个途径，一是采用涂层技术；二是提高刀片材料的硬度。
[0004]采用涂层技术最为合适，一是可以提高刀片使用寿命，大大减少刀片的损耗，二是涂层的磨损只与厚度有关，只要保证厚度一致性，可以保证刀片损耗一致性，由于刀片损耗产生的误差可以通过控制涂层厚度保证其具有一致性。但由于目前市场上的刀具涂层技术都采用氮化物涂层，而这种涂层不适合电容器和电池薄的切削刀片，主要原因有：
[0005](1)其硬度低，一般涂层较厚，大约在3
‑
5微米，对于金属箔切刀，大大降低了刀片的锋刃度，无法保证切削误差；
[0006](2)这种涂层表面粗糙度大，金属箔切削刀片为了提高切削误差，一般表面经过研磨，光洁度可以达到200纳米以下，而这种涂层的粗糙度都在微米级，破坏了刀片表面光洁度，不利于切削误差的减小和延长使用寿命，因此至今没有电容器和电池金属箔切削的涂层刀具。
[0007]目前市场上提高刀片使用寿命主要是采用钨钢刀代替高速钢，这两种切刀刀片，都是裸刀，高速钢大约20元左右，钨钢刀片大约200多元人民币，生产厂家视要求成本和电容器质量确定选用那种刀片。高速钢刀片成本低，硬度低，误差控制在25微米以上时采用，当误差要求控制在20微米时，某厂的切削数据最短300米，最长600多米，平均切500米左右，生产损耗大，一个厂每天消耗量上千片刀片；采用钨钢刀硬度高，当误差控制在小于20微米
时，长的可切削2001米，短的917米，相差1084米，平均裁切1480米，使用寿命可以大大提高，但这两种刀片的误差一致性都不好，工作不稳定。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种减小电容器和电池金属箔切刀切削误差的方法，以克服现有技术的不足，本专利技术能够在保持金属箔切刀锋刃度情况下，大幅度提高金属箔切刀表面光洁度，进而减小切削的毛刺和切削误差，并且可以大大延长金属箔切刀使用寿命，提高生产率，提高加工精度。
[0009]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]一种减小电容器和电池金属箔切刀切削误差的方法，包括以下步骤：
[0011](1)将金属箔切刀超声波清洗去除油脂，然后脱水和烘干后放入真空室；
[0012](2)开启冷阴极气体离子源，冷阴极气体离子源输入氩气，控制放电电压为500V，引出电压为600V，利用引出的氩离子对真空室中金属箔切刀表面进行离子束抛光处理，处理时间控制在30min；
[0013](3)关掉冷阴极气体离子源，开启电弧离子源，电弧离子源的阴极靶和阳极筒均为石墨，控制电弧放电电压120V，在石墨阴极靶面上产生电弧放电，进而产生碳等离子体；
[0014](4)通过一个引出电极，将碳等离子体中的碳离子引出，进入一个过滤磁场，通过过滤磁场的筛选，再通过一个磁透镜聚焦，形成纯碳离子束流，再通过磁扫描偏转场，在120V负偏压作用下，将纯碳离子束沉积在金属箔切刀上，形成均匀的非晶四面体碳薄膜。
[0015]进一步地，步骤(1)中超声波清洗温度为70℃。
[0016]进一步地，步骤(2)中氩气流量为50毫升/秒。
[0017]进一步地，步骤(3)中石墨的纯度大于99.99％。
[0018]进一步地，步骤(4)中通过一个过滤磁场的筛选，再通过一个磁透镜聚焦，形成纯碳离子束流，进而形成的非晶四面体碳薄膜显微硬度在75GPa以上，SP3含量大于75％。
[0019]进一步地，步骤(4)中通过磁场扫描技术将纯碳离子束沉积在金属箔切刀上，控制非晶四面体碳薄膜表面粗糙度为0.43纳米，形成均匀分布的非晶四面体碳薄膜，厚度控制在100
‑
200nm。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0021]本专利技术通过在电容器和电池金属箔切刀镀非晶四面体碳薄膜，改善了刀片表面光洁度的同时还可以大大减小表面摩擦系数，未涂层刀片表面的摩擦系数，大约为0.6，镀非晶四面体碳涂层后的摩擦系数已下降到0.08，有利于延长使用寿命和减小切削误差。
[0022]采用本专利技术形成的非晶四面体碳涂层薄膜硬度极高，摩擦系数非常小，涂层厚度只需要100纳米即可在原来基础上提高2倍以上的使用寿命，可以做到不改变刀片锋刃度，即可以大幅提高使用寿命，而且更为重要是该涂层可以大大提高刀片表面光洁度，将更为有利地减小切削误差。
[0023]本专利技术采用高速钢刀片进行涂层处理后，做了如下与某电容器生产厂对比实验数据：采用该厂使用的高速钢刀片，沉积100纳米厚非晶四面体碳膜，误差控制在20微米以下，切削最短的为1204米，最长为1308米，相差104米，平均裁切1253米，可以看出，平均使用寿命比高速钢裸刀提高命2.5倍，最低切削长度提高4倍；与钨钢刀比，平均使用寿命差了227
米，但最短切削长度，却提高了1.3倍，说明误差一致性控制的很好，稳定性好。
附图说明
[0024]说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0025]图1为本专利技术流程图；
[0026]图2为硅片上沉积非晶四面体碳薄膜表面的AFM表征三维视图；
[0027]图3(a)为研磨未镀膜刀片表面粗糙度图
[0028]图3(b)为研磨刀片经离子束抛光并沉积非晶四面体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减小电容器和电池金属箔切刀切削误差的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将金属箔切刀超声波清洗去除油脂，然后脱水和烘干后放入真空室；(2)开启冷阴极气体离子源，冷阴极气体离子源输入氩气，控制放电电压为500V，引出电压为600V，利用引出的氩离子对真空室中金属箔切刀表面进行离子束抛光处理，处理时间控制在30min；(3)关掉冷阴极气体离子源，开启电弧离子源，电弧离子源的阴极靶和阳极筒均为石墨，控制电弧放电电压120V，在石墨阴极靶面上产生电弧放电，进而产生碳等离子体；(4)通过一个引出电极，将碳等离子体中的碳离子引出，进入一个过滤磁场，通过过滤磁场的筛选，再通过一个磁透镜聚焦，形成纯碳离子束流，再通过磁扫描偏转场，在120V负偏压作用下，将纯碳离子束沉积在金属箔切刀上，形成均匀的非晶四面体碳薄膜。2.根据权利要求1所述的一种减小电容器和电池金属箔切刀切削误差的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵静宜，赵玉清，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：