Wyżarzanie walcowanej folii miedzianej: Uwalnianie zwiększonej wydajności dla zaawansowanych zastosowań

W branżach high-tech, takich jak produkcja elektroniki, energia odnawialna i przemysł lotniczy i kosmiczny,zwinięta folia miedzianaJest ceniona za doskonałą przewodność, ciągliwość i gładką powierzchnię. Jednak bez odpowiedniego wyżarzania walcowana folia miedziana może ulec umocnieniu zgniotowemu i naprężeniom szczątkowym, co ogranicza jej użyteczność. Wyżarzanie to kluczowy proces, który udoskonala mikrostrukturęfolia miedziana, poprawiając jego właściwości w wymagających zastosowaniach. W tym artykule omówiono zasady wyżarzania, jego wpływ na parametry materiału oraz jego przydatność w różnych produktach wysokiej klasy.

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

Podczas procesu walcowania kryształy miedzi są ściskane i wydłużane, tworząc włóknistą strukturę wypełnioną dyslokacjami i naprężeniami szczątkowymi. To umocnienie zgniotowe skutkuje wzrostem twardości, zmniejszeniem ciągliwości (wydłużenie tylko o 3-5%) oraz nieznacznym spadkiem przewodności elektrycznej do około 98% IACS (Międzynarodowy Standard Wyżarzania Miedzi). Wyżarzanie rozwiązuje te problemy poprzez kontrolowaną sekwencję „nagrzewanie-wytrzymywanie-chłodzenie”:

1. Faza ogrzewania:Tenfolia miedzianajest podgrzewany do temperatury rekrystalizacji, zwykle 200–300°C w przypadku czystej miedzi, w celu aktywacji ruchu atomów.
2. Faza utrzymania:Utrzymywanie tej temperatury przez 2–4 godziny pozwala na rozkład zdeformowanych ziaren i powstanie nowych, równoosiowych ziaren o rozmiarach w zakresie 10–30 μm.
3. Faza chłodzenia:Powolna szybkość chłodzenia ≤5°C/min zapobiega wprowadzaniu nowych naprężeń.

Dane pomocnicze:

• Temperatura wyżarzania bezpośrednio wpływa na wielkość ziarna. Na przykład w temperaturze 250°C uzyskuje się ziarna o średnicy około 15 μm, co przekłada się na wytrzymałość na rozciąganie 280 MPa. Podwyższenie temperatury do 300°C powoduje powiększenie ziaren 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

Do efektywnego wyżarzania potrzebne są specjalistyczne piece z osłoną gazową, zapewniające równomierny rozkład temperatury i zapobiegające utlenianiu:

1. Projekt pieca:Niezależna wielostrefowa kontrola temperatury (np. konfiguracja sześciostrefowa) zapewnia, że ​​wahania temperatury na 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 używający 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 uzyskanie chropowatości powierzchni (Ra) ≤0,4 μm 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 tym samym wymagania urządzeń składanych.
2. Kolektory prądu do akumulatorów litowo-jonowych:Miększe folie (HV<90) są odporne na pękanie podczas powlekania elektrod, a ultracienkie folie o grubości 6 μm zachowują spójność 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 elektromagnetycznie:Przewodność 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 kompensacją ciśnienia dynamicznego redukują zużycie gazu o 30%.
3. Kontrola orientacji ziarna:Poprzez wyżarzanie gradientowe wytwarzamy folie o różnej twardości na całej ich długości, z lokalnymi różnicami wytrzymałości dochodzącymi do 20%, odpowiednie do złożonych elementów tłoczonych.

Walidacja:Folia RTF-3 firmy CIVEN METAL poddana odwrotnej obróbce i wyżarzaniu została sprawdzona przez klientów pod kątem zastosowania w płytkach PCB stacji bazowych 5G, redukując 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 „grzania i chłodzenia”; to zaawansowana integracja nauki o materiałach i inżynierii. Poprzez manipulowanie cechami mikrostrukturalnymi, takimi jak granice ziaren i dyslokacje,folia miedzianaPrzejście od stanu „utwardzonego” do stanu „funkcjonalnego”, stanowiące podstawę postępu w komunikacji 5G, pojazdach elektrycznych i technologii noszonej. Wraz z rozwojem procesów wyżarzania w kierunku większej inteligencji i zrównoważonego rozwoju – czego przykładem jest opracowanie przez CIVEN METAL pieców zasilanych wodorem, które redukują emisję CO₂ o 40% – walcowana folia miedziana jest gotowa do wykorzystania nowych możliwości w najnowocześniejszych zastosowaniach.