Wyżarzanie walcowanej folii miedzianej: Odblokowanie zwiększonej wydajności dla zaawansowanych zastosowań

W branżach high-tech, takich jak produkcja elektroniki, energia odnawialna i przemysł lotniczy i kosmiczny,folia miedziana w rolcejest ceniona za doskonałą przewodność, ciągliwość i gładką powierzchnię. Jednak bez odpowiedniego wyżarzania, walcowana folia miedziana może ulec utwardzaniu i naprężeniom szczątkowym, co ogranicza jej użyteczność. Wyżarzanie jest krytycznym procesem, który udoskonala mikrostrukturęfolia miedziana, zwiększając jego właściwości w wymagających zastosowaniach. W tym artykule zagłębiamy się w zasady wyżarzania, jego wpływ na wydajność materiału i jego przydatność do różnych produktów high-end.

1. Proces wyżarzania: przekształcanie mikrostruktury w celu uzyskania lepszych właściwości

Podczas procesu walcowania kryształy miedzi są ściskane i wydłużane, tworząc włóknistą strukturę wypełnioną dyslokacjami i naprężeniami szczątkowymi. To utwardzanie przez obróbkę powoduje zwiększoną twardość, zmniejszoną ciągliwość (wydłużenie tylko o 3%-5%) i niewielki spadek przewodności do około 98% IACS (International Annealed Copper Standard). Wyżarzanie rozwiązuje te problemy poprzez kontrolowaną sekwencję „nagrzewania-utrzymywania-chłodzenia”:

1. Faza ogrzewania:Tenfolia miedzianajest podgrzewany do temperatury rekrystalizacji, zwykle pomiędzy 200 a 300°C w przypadku czystej miedzi, aby aktywować ruch atomów.
2. Faza trzymania:Utrzymywanie tej temperatury przez 2–4 godziny pozwala na rozkład zdeformowanych ziaren i utworzenie nowych, równoosiowych ziaren o rozmiarach w zakresie 10–30 μm.
3. Faza chłodzenia:Powolne tempo chłodzenia ≤5°C/min zapobiega wprowadzaniu nowych naprężeń.

Dane pomocnicze:

• Temperatura wyżarzania ma bezpośredni wpływ na wielkość ziarna. Na przykład w temperaturze 250°C uzyskuje się ziarna o wielkości około 15 μm, co daje wytrzymałość na rozciąganie 280 MPa. Zwiększenie temperatury do 300°C powiększa ziarna do 25 μm, zmniejszając wytrzymałość do 220 MPa.
• Odpowiedni czas przetrzymywania jest kluczowy. W temperaturze 280°C 3-godzinne przetrzymywanie zapewnia ponad 98% rekrystalizacji, co zostało potwierdzone analizą dyfrakcji rentgenowskiej.

2. Zaawansowany sprzęt do wyżarzania: precyzja i zapobieganie utlenianiu

Efektywne wyżarzanie wymaga specjalistycznych pieców z osłoną gazową, aby zapewnić równomierny rozkład temperatury i zapobiec utlenianiu:

1. Projekt pieca:Niezależna wielostrefowa kontrola temperatury (np. konfiguracja sześciostrefowa) zapewnia, że ​​wahania temperatury na całej szerokości folii mieszczą się w granicach ±1,5°C.
2. Atmosfera Ochronna:Wprowadzenie azotu o wysokiej czystości (≥99,999%) lub mieszanki azotu i wodoru (3%–5% H₂) pozwala utrzymać poziom tlenu poniżej 5 ppm, zapobiegając tworzeniu się tlenków miedzi (grubość warstwy tlenku <10 nm).
3. System transportu:Beznaprężeniowy transport rolkowy utrzymuje płaskość folii. Zaawansowane pionowe piece do wyżarzania mogą pracować z prędkością do 120 metrów na minutę, przy dziennej wydajności 20 ton na piec.

Studium przypadku:Klient korzystający z pieca do wyżarzania w gazie nieobojętnym zauważył czerwonawe utlenianie nafolia miedzianapowierzchni (zawartość tlenu do 50 ppm), co prowadzi do powstawania zadziorów podczas trawienia. Przejście na piec z atmosferą ochronną spowodowało chropowatość powierzchni (Ra) ≤0,4μm i poprawę wydajności trawienia do 99,6%.

3. Poprawa wydajności: od „surowca przemysłowego” do „materiału funkcjonalnego”

Folia miedziana wyżarzanawykazuje znaczące ulepszenia:

Dzięki tym udoskonaleniom wyżarzana folia miedziana idealnie nadaje się do:

1. Elastyczne obwody drukowane (FPC):Dzięki wydłużeniu przekraczającemu 20% folia wytrzymuje ponad 100 000 cykli dynamicznego zginania, spełniając wymagania urządzeń składanych.
2. Kolektory prądu baterii litowo-jonowych:Miękkie folie (HV<90) są odporne na pękanie podczas powlekania elektrod, a ultracienkie folie o grubości 6 μm utrzymują stałość wagi w zakresie ±3%.
3. Podłoża o wysokiej częstotliwości:Chropowatość powierzchni poniżej 0,5 μm redukuje utratę sygnału, zmniejszając tłumienie wtrąceniowe o 15% przy 28 GHz.
4. Materiały ekranujące elektromagnetyczne:Przewodność na poziomie 101% IACS gwarantuje skuteczność ekranowania na poziomie co najmniej 80 dB przy 1 GHz.

4. CIVEN METAL: Pionierska, wiodąca w branży technologia wyżarzania

CIVEN METAL poczynił szereg postępów w technologii wyżarzania:

1. Inteligentna kontrola temperatury:Wykorzystując algorytmy PID ze sprzężeniem zwrotnym w podczerwieni, uzyskuje się precyzję kontroli temperatury na poziomie ±1°C.
2. Ulepszone uszczelnienie:Dwuwarstwowe ściany pieca z dynamiczną kompensacją ciśnienia zmniejszają zużycie gazu o 30%.
3. Kontrola orientacji ziarna:Poprzez wyżarzanie gradientowe uzyskujemy folie o różnej twardości na całej długości, z lokalnymi różnicami wytrzymałości dochodzącymi do 20%, odpowiednie do złożonych elementów tłoczonych.

Walidacja:Folia RTF-3 firmy CIVEN METAL poddana obróbce wstecznej i wyżarzaniu końcowemu została zatwierdzona przez klientów do stosowania w płytkach drukowanych stacji bazowych 5G, zmniejszając straty dielektryczne do 0,0015 przy 10 GHz i zwiększając szybkość transmisji o 12%.

5. Wnioski: Strategiczne znaczenie wyżarzania w produkcji folii miedzianej

Wyżarzanie to coś więcej niż proces „ciepła i zimna”; to wyrafinowana integracja nauki o materiałach i inżynierii. Poprzez manipulowanie cechami mikrostrukturalnymi, takimi jak granice ziaren i dyslokacje,folia miedzianaprzejścia ze stanu „utwardzonego przez obróbkę” do stanu „funkcjonalnego”, stanowiące podstawę postępu w komunikacji 5G, pojazdach elektrycznych i technologii noszonej na ciele. W miarę jak procesy wyżarzania ewoluują w kierunku większej inteligencji i zrównoważonego rozwoju — jak np. opracowanie przez CIVEN METAL pieców zasilanych wodorem, które redukują emisję CO₂ o 40% — walcowana folia miedziana jest gotowa do odkrycia nowych potencjałów w najnowocześniejszych zastosowaniach.