CN120268813B - 一种金属掩膜板用金属带材的板形控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种金属掩膜板用金属带材的板形控制方法，涉及材料成型领域。该金属掩膜板用金属带材的板形控制方法包括控制原料金属带材进行首次冷轧；控制金属带材进行首次整形处理；控制金属带材进行化学减薄处理；控制金属带材进行再次冷轧；控制金属带材进行再次整形处理。该金属掩膜板用金属带材的板形控制方法能够通过优化工艺，减小带材的横向公差，使得带材的局部长度的一致性得到改善，进而提升带材的整体板形。

Description

一种金属掩膜板用金属带材的板形控制方法

技术领域

本发明涉及材料成型领域，具体而言，涉及一种金属掩膜板用金属带材的板形控制方法。

背景技术

FMM掩膜板是OLED显示面板制作过程中蒸镀工艺的核心耗材，目前FMM所采用的Invar金属带材受限于材料加工技术的瓶颈，板材缺陷导致材料的利用率较低，FMM的最大幅宽小于400mm。随着G8.5以上世代线对大尺寸显示面板（≥65英寸）需求的增长，开发550mm以上宽幅Invar带材已成为行业迫切需求。

现行工业化生产Invar金属带材采用热轧-冷轧复合工艺，但是复合工艺会导致多工序恶化累积，冷轧边降效应累积放大，现有轧机因横向刚度不足，在宽幅轧制时工作辊弹性变形量引发显著边部颈缩，经多道次轧制后，边降率从粗轧阶段恶化至精轧阶段，最终导致带材横向延伸率差异，表现为Invar金属带材整体板形变差。

现有改进技术采用边部裁切或自适应辊型技术，但只能尽力缩小横向公差，无法精确控制各区域板形，只能满足400 mm以下幅宽的FMM使用，无法达到大幅宽600mm以上、厚度小于40μm的FMM带材对于板形的要求。

发明内容

本发明提供一种金属掩膜板用金属带材的板形控制方法，包括：控制来料金属带材进行首次冷轧；控制所述金属带材进行首次整形处理；控制所述金属带材进行化学减薄处理；控制所述金属带材进行再次冷轧；控制所述金属带材进行再次整形处理。

进一步的，所述首次整形处理包括步骤：对所述金属带材进行软化热处理，进行软化热处理后对所述金属带材进行拉矫整形；

所述再次整形处理包括步骤：对所述金属带材进行再次拉矫整形，进行再次拉矫整形后对所述金属带材进行消除应力的热处理。

进一步的，所述首次整形处理中的所述拉矫整形采用恒延伸模式拉矫整形，所述再次整形处理中所述再次拉矫整形采用恒张力模式拉矫整形。

进一步的，所述软化热处理，使得所述金属带材再结晶、恢复软态、恢复塑性，满足6-7级晶粒度的要求，便于再轧制。

进一步的，采用喷淋工艺对所述金属带材进行化学减薄。

进一步的，所述喷淋工艺中具有多根喷淋管，单根喷淋管的压力可调节。

进一步的，在化学减薄之前对所述金属带材进行膜厚测量，测量薄膜厚度及横向公差，根据所述金属带材的横向公差调节喷淋管的压力。

进一步的，当所述喷淋管的喷淋压力为1Kgf/cm²~10Kgf/cm²，化学减薄处理的蚀刻量与喷淋压力呈正相关。

进一步的，所述化学减薄，每次减薄5~10um,经过多次化学减薄后可将带材减薄至目标厚度的75%-85%。

进一步的，所述带材进行化学减薄处理的步骤包括：放卷、膜厚测量、选择线速、调整喷压、收卷。

该金属掩膜板用金属带材的板形控制方法包括控制来料金属带材进行首次冷轧；控制金属带材进行首次整形处理；控制金属带材进行化学减薄处理；控制金属带材进行再次冷轧；控制金属带材进行再次整形处理。该金属掩膜板用金属带材的板形控制方法能够通过优化工艺，减小金属带材的横向公差，使得金属带材的局部长度的一致性得到改善，进而提升金属带材的整体板形。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本发明的实施例中提供的金属掩膜板用金属带材的板形控制方法的工艺流程示意图；

图2为本发明实施例提供的采用金属掩膜板用金属带材的板形控制方法制备的金属掩膜板用金属带材的板形测试图；

图3为对比例1采用冷轧和整形处理交替进行制备的金属掩膜板用金属带材的板形测试图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

如图1所示，本发明提供一种金属掩膜板用金属带材的板形控制方法，包括：

步骤S100：控制原料金属带材进行首次冷轧；

其中，原料Invar带材的厚度为0.8mm~1.5mm，其具体可以是0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm以及1.5mm，关于原料金属带材的具体厚度不做限定。原料金属带材的幅宽不小于650mm，其具体可以是650mm、670mm、690mm、710mm、730mm以及750mm，关于原料金属带材的具体幅宽不做限定。其中G8.5的采用的金属掩膜板幅宽不小于600mm,为了给金属带材一定的容余量，原料金属带材的幅宽小于650mm。为了确保后续工艺难度不会过高，可使得原料金属带材的横向公差低于3%，其具体可以是1%、1.5%、2%、2.5%、2.8%以及2.9%等。原料金属带材的IU值小于5，其中IU值采用激光扫描的方式进行测量，计算方式为IU=((L₁-L₀)/L₀）×10⁵，L₁为测试长度，L₀为测试金属带材的投影长度。

在首次冷轧的作业过程中，可以采用四立柱二十辊轧机，其拉力约为450MPa，其工作辊直径为30mm~40mm，具体可以是30mm、32mm、34mm、36mm、38mm以及40mm等；轧制道次变形量不低于15%，其具体可以是15%、16%、18%、20%以及25%等。经过首次冷轧处理后的带材的厚度为0.2mm~0.3mm，其具体可以是0.2mm、0.22mm、0.24mm、0.26mm、0.28mm以及0.3mm等。

其中，首次冷轧一方面可以使得来料金属带材减薄，另一方面来料金属带材的厚度较大，冷轧使得金属带材厚度减薄有利于后续拉矫整形及化学减薄处理。

步骤S200:控制金属带材进行首次整形处理；

其中，步骤S200具体包括：

步骤S210：控制金属带材进行首次清洗；具体地，清洗时采用浓度为5%~10%的NaOH溶液，并控制清洗作业时的温度高于65摄氏度。采用碱溶液进行清洗，可去除金属带材表面的油污。

步骤S220：控制金属带材进行软化热处理；具体地，在软化热处理过程中采用全氢气氛围保护；软化热处理的温度为800℃~1000℃；软化热处理的时长控制为20s~50s。采用高温软化热处理可使得金属带材再结晶、恢复软态、恢复塑性，便于再轧制，软化热处理温度需满足金属带材晶粒再结晶的需要，时间需满足再结晶的时间要求以达到一定的晶粒大小，满足6-7级晶粒度的要求。

步骤S230：控制金属带材进行首次拉矫整形。具体地，首次拉矫整形作业采用恒延伸模式，并且延伸率不低于1%。恒延伸模式是指在拉矫整形过程中，金属带材被施加恒定的延伸率，通过控制延伸率来达到矫直的效果。延伸率精度小于0.02%，确保拉矫整形过程中材料微观组织均匀性。首次拉矫整形的目的是进一步改善横向公差获得相对平整的板形，便于后续化学减薄处理对金属带材的板形做进一步处理。

步骤S300:控制金属带材进行化学减薄处理；

化学减薄可在减薄金属带材的同时极大的改善金属带材的横向公差，使得带材的局部长度的一致性得到改善，进而提升带材的整体板形。在化学减薄处理作业过程中，控制单次减薄量为5um~10um，化学减薄将冷轧后厚度为200~300um的金属带材减薄至40~60um,减薄至目标厚度的75%~85%。

化学减薄采用95%~98%浓度的FeCl3溶液，温度为室温；化学减薄采用喷淋工艺，喷淋工艺中具有多根喷淋管，单根喷淋管的压力可调节。

就本实施例而言，采用的喷淋管的数目为至少两个，其具体可以是二、三、五、八根等，并且可以对单根喷淋管的喷淋参数进行调节，以实现对带材的不同位置进行精确喷淋。

喷淋管的可调喷淋压力为1Kgf/cm²~10Kgf/cm²，喷淋高度为100mm~120mm, 喷淋角度为75°~80°。

可使化学减薄处理的蚀刻量与喷淋压力呈正相关，当需要调节具体蚀刻量时，可以对喷淋压力进行适应性的调节。具体体现为，1 Kgf/cm²的蚀刻量约为5um，每增加1 Kgf/cm²的喷淋压力，蚀刻量增加约1um。

在化学减薄之前对金属带材进行膜厚测量，测量金属带材的厚度及横向公差，根据测量的金属带材的横向公差调节喷淋管的压力。若具有5根喷淋管，根据测量的金属带材的横向公差将5根喷淋管的压力分别设为9、7、5、3、1 Kgf/cm²。

步骤S400:控制金属带材进行再次冷轧；

再次冷轧的目的是将金属带材轧制目标厚度。具体地，在轧制作业过程中，可以采用四立柱二十辊轧机，其拉力约为450MPa，其工作辊直径为25mm~30mm，具体可以是25mm、26mm、27mm、28mm、29mm以及30mm等，并使得轧制道次变形量不低于15%。分5个到此轧制厚，再次冷轧处理后的金属带材的厚度为0.02mm~0.04mm。

步骤S500:控制金属带材进行再次整形处理。

其中，步骤S500具体包括：

步骤S510：控制金属带材进行再次清洗；具体地，清洗时采用浓度为5%~10%的NaOH溶液，并控制清洗作业时的温度高于65摄氏度。采用碱溶液进行清洗，可去除金属带材表面的油污。

步骤S520：控制金属带材进行再次拉矫整形；具体地，再次拉矫整形采用恒张力模式，张力350~500MPa。恒张力模式是金属带材在矫直的过程中张力恒定，采用恒张力模式的原因是在再次冷轧后金属带材的脆性增加，金属带材的变形率较小，采用恒张力模式控制金属带材在再次拉矫整形过程中的张力保持在恒定较小范围内，防止金属带材断裂。

步骤S530：控制金属带材进行消除应力的热处理；消除应力的热处理的目的是金属带材经过一系列处理后具有大量破碎晶粒，金属带材内部应力大，为了维持带材强度保持带材的板形对金属带材进行消除应力的热处理。具体地，消除应力的热处理过程中采用全氢气氛围保护；热处理的温度为500℃~700℃，保温时间1~2min，充分的消除金属带材内部残留的应力。

如图2所示，其中X轴为测量区域宽度位置坐标值、Y轴为测量区域长度位置坐标值，色度标尺代表每个点的高度值，经过金属掩膜板用金属带材的板形控制方法后，金属带材的中间及边缘部分较平整，金属带材的局部长度的一致性较好，金属带材板形较好。

对比例1

本对比例与本发明的实施例的区别在于：未进行化学减薄处理，即使得冷轧和整形处理交替进行，其问题点在于无法避免的边降问题及多工序恶化累积，导致带材横向厚度公差变大，在冷轧精轧阶段，轧至0.02~0.04mm的成品带材时，横向厚度公差转换为带材局部长度不一致，表现为整体板形变差。

如图3所示，其中X轴为测量区域宽度位置坐标值、Y轴为测量区域长度位置坐标值，色度标尺代表每个点的高度值，经过冷轧和整形交替处理后的金属带材，板形呈中浪形式，中间长、两边短，金属带材局部长度不一致，金属带材板形差。

对比例2

本对比例与本发明的实施例的区别在于：再次冷轧被替换未热轧，其问题点在于热轧处理后的表面质量相对于再次冷轧答复降低，未后续再次整形处理增加了处理难度，对整体处理效率液产生了负面影响。

综上所述，本发明的实施例所提供的金属掩膜板用invar材料的板形控制方法至少具备以下优点：

该金属掩膜板用invar材料的板形控制方法包括控制原料带材进行首次冷轧；控制首次冷轧后的所述带材进行首次整形处理；控制整形处理后的所述带材进行减薄处理；控制减薄处理后的所述带材进行再次冷轧；控制再次冷轧后的所述带材进行再次整形处理。该金属掩膜板用invar材料的板形控制方法能够通过优化工艺，减小带材的横向公差，使得带材的局部长度的一致性得到改善，从而提升带材的整体板形。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种金属掩膜板用金属带材的板形控制方法，其特征在于，包括：

控制来料金属带材进行首次冷轧；

控制所述金属带材进行首次整形处理，所述首次整形处理包括步骤：对所述金属带材进行软化热处理，进行软化热处理后对所述金属带材进行拉矫整形，所述首次整形处理中的所述拉矫整形采用恒延伸模式拉矫整形；

控制所述金属带材进行化学减薄处理，所述化学减薄，每次减薄5~10um,经过多次化学减薄后可将带材减薄至目标厚度的75%-85%；

控制所述金属带材进行再次冷轧；

控制所述金属带材进行再次整形处理，所述再次整形处理包括步骤：对所述金属带材进行再次拉矫整形，进行再次拉矫整形后对所述金属带材进行消除应力的热处理，所述再次整形处理中所述再次拉矫整形采用恒张力模式拉矫整形。

2.根据权利要求1所述的一种金属掩膜板用金属带材的板形控制方法，其特征在于，所述软化热处理，使得所述金属带材再结晶、恢复软态、恢复塑性，满足6-7级晶粒度的要求，便于再轧制。

3.根据权利要求1所述的一种金属掩膜板用金属带材的板形控制方法，其特征在于，采用喷淋工艺对所述金属带材进行化学减薄。

4.根据权利要求3所述的一种金属掩膜板用金属带材的板形控制方法，其特征在于，所述喷淋工艺中具有多根喷淋管，单根喷淋管的压力可调节。

5.根据权利要求4所述的一种金属掩膜板用金属带材的板形控制方法，其特征在于，在化学减薄之前对所述金属带材进行膜厚测量，测量薄膜厚度及横向公差，根据所述金属带材的横向公差调节喷淋管的压力。

6.根据权利要求5所述的一种金属掩膜板用金属带材的板形控制方法，其特征在于，当所述喷淋管的喷淋压力为1Kgf/cm²~10Kgf/cm²，化学减薄处理的蚀刻量与喷淋压力呈正相关。

7.根据权利要求1所述的一种金属掩膜板用金属带材的板形控制方法，其特征在于，所述带材进行化学减薄处理的步骤包括：

放卷、膜厚测量、选择线速、调整喷压、收卷。