Отгряване на валцувано медно фолио: Отключване на подобрена производителност за разширени приложения

Във високотехнологични индустрии като производство на електроника, възобновяема енергия и космонавтика,навито медно фолиое ценен заради отличната си проводимост, пластичност и гладка повърхност. Въпреки това, без подходящо отгряване, валцуваното медно фолио може да страда от втвърдяване при работа и остатъчно напрежение, което ограничава неговата използваемост. Отгряването е критичен процес, който усъвършенства микроструктурата намедно фолио, подобрявайки неговите свойства за взискателни приложения. Тази статия се задълбочава в принципите на отгряването, неговото въздействие върху характеристиките на материала и неговата пригодност за различни продукти от висок клас.

1. Процесът на отгряване: Трансформиране на микроструктурата за превъзходни свойства

По време на процеса на валцуване медните кристали се компресират и удължават, създавайки влакнеста структура, пълна с дислокации и остатъчно напрежение. Това работно втвърдяване води до повишена твърдост, намалена пластичност (удължение само 3%-5%) и леко намаляване на проводимостта до около 98% IACS (Международен стандарт за отгрята мед). Отгряването адресира тези проблеми чрез контролирана последователност „нагряване-задържане-охлаждане“:

1. Фаза на нагряване: Theмедно фолиосе нагрява до температурата на прекристализация, обикновено между 200-300°C за чиста мед, за да се активира движението на атомите.
2. Фаза на задържане: Поддържането на тази температура в продължение на 2-4 часа позволява деформираните зърна да се разложат и да се образуват нови, равноосни зърна с размери от 10-30 μm.
3. Фаза на охлаждане: Бавна скорост на охлаждане от ≤5°C/мин предотвратява въвеждането на нови напрежения.

Поддържащи данни:

• Температурата на отгряване пряко влияе върху размера на зърното. Например при 250°C се постигат зърна от приблизително 15 μm, което води до якост на опън от 280 MPa. Повишаването на температурата до 300°C увеличава зърната до 25 μm, намалявайки якостта до 220 MPa.
• Подходящото време за задържане е от решаващо значение. При 280°C, 3-часово задържане осигурява над 98% рекристализация, както е потвърдено чрез рентгенов дифракционен анализ.

2. Усъвършенствано оборудване за отгряване: Прецизност и предотвратяване на окисляване

Ефективното отгряване изисква специализирани пещи с газова защита, за да се осигури равномерно разпределение на температурата и да се предотврати окисляването:

1. Дизайн на пещ: Многозонов независим температурен контрол (напр. конфигурация с шест зони) гарантира, че температурните вариации по ширината на фолиото остават в рамките на ±1,5°C.
2. Защитна атмосфера: Въвеждането на азот с висока чистота (≥99,999%) или смес азот-водород (3%-5% H₂) поддържа нивата на кислород под 5 ppm, предотвратявайки образуването на медни оксиди (дебелина на оксидния слой <10 nm).
3. Транспортна система: Ролковият транспорт без напрежение поддържа гладкостта на фолиото. Усъвършенстваните вертикални пещи за отгряване могат да работят със скорост до 120 метра в минута, с дневен капацитет от 20 тона на пещ.

Казус от практиката: Клиент, използващ пещ за отгряване без инертен газ, получи червеникаво окисление намедно фолиоповърхност (съдържание на кислород до 50 ppm), което води до неравности по време на ецване. Преминаването към пещ със защитна атмосфера доведе до грапавост на повърхността (Ra) от ≤0,4 μm и подобрен добив на ецване до 99,6%.

3. Подобряване на производителността: от „Индустриална суровина“ до „Функционален материал“

Закалено медно фолиопоказва значителни подобрения:

Тези подобрения правят загрято медно фолио идеално за:

1. Гъвкави печатни платки (FPC): С удължение над 20%, фолиото издържа над 100 000 динамични цикъла на огъване, отговаряйки на изискванията на сгъваемите устройства.
2. Токоприемници на литиево-йонни батерии: По-меките фолиа (HV<90) са устойчиви на напукване по време на нанасяне на електродно покритие, а ултратънките 6 μm фолиа поддържат консистенция на теглото в рамките на ±3%.
3. Високочестотни субстрати: Грапавостта на повърхността под 0,5 μm намалява загубата на сигнал, намалявайки загубата на вмъкване с 15% при 28 GHz.
4. Електромагнитни екраниращи материали: Проводимост от 101% IACS осигурява ефективност на екраниране от поне 80 dB при 1 GHz.

4. CIVEN METAL: Пионерска, водеща в индустрията технология за отгряване

CIVEN METAL постигна няколко напредъка в технологията за отгряване:

1. Интелигентен контрол на температурата: Използване на PID алгоритми с инфрачервена обратна връзка, постигане на прецизност на температурния контрол от ±1°C.
2. Подобрено запечатване: Двуслойните стени на пещта с динамична компенсация на налягането намаляват консумацията на газ с 30%.
3. Контрол на ориентацията на зърното: Чрез градиентно отгряване, произвеждащи фолиа с различна твърдост по дължината им, с локализирани разлики в якостта до 20%, подходящи за сложни щамповани компоненти.

Валидиране: Обработеното обратно фолио RTF-3 на CIVEN METAL, след отгряване, е валидирано от клиенти за използване в печатни платки на 5G базови станции, намалявайки диелектричните загуби до 0,0015 при 10 GHz и увеличавайки скоростта на предаване с 12%.

5. Заключение: Стратегическото значение на отгряването при производството на медно фолио

Отгряването е нещо повече от процес „топло-охлаждане“; това е сложна интеграция на науката за материалите и инженерството. Чрез манипулиране на микроструктурни характеристики като граници на зърната и дислокации,медно фолиопреминава от „работоспособно“ към „функционално“ състояние, което е в основата на напредъка в 5G комуникациите, електрическите превозни средства и носимите технологии. Тъй като процесите на отгряване се развиват към по-голяма интелигентност и устойчивост - като разработването на CIVEN METAL на захранвани с водород пещи, намаляващи емисиите на CO₂ с 40% - валцуваното медно фолио е готово да отключи нови потенциали в авангардни приложения.