Отжиг прокатанной медной фольги: раскрытие улучшенных характеристик для современных применений

В высокотехнологичных отраслях, таких как производство электроники, возобновляемая энергетика и аэрокосмическая промышленность,прокатанная медная фольгаценится за свою отличную проводимость, пластичность и гладкую поверхность. Однако без надлежащего отжига прокатанная медная фольга может пострадать от наклепа и остаточного напряжения, что ограничивает ее пригодность к использованию. Отжиг является критическим процессом, который улучшает микроструктурумедная фольга, улучшая его свойства для требовательных приложений. В этой статье рассматриваются принципы отжига, его влияние на эксплуатационные характеристики материала и его пригодность для различных высококачественных продуктов.

1. Процесс отжига: преобразование микроструктуры для получения превосходных свойств

В процессе прокатки кристаллы меди сжимаются и удлиняются, создавая волокнистую структуру, заполненную дислокациями и остаточным напряжением. Это упрочнение приводит к повышению твердости, снижению пластичности (удлинение всего 3%-5%) и небольшому снижению проводимости примерно до 98% IACS (Международный стандарт отожженной меди). Отжиг решает эти проблемы с помощью контролируемой последовательности «нагрев-выдержка-охлаждение»:

1. Фаза нагрева:медная фольганагревается до температуры рекристаллизации, обычно составляющей 200–300 °C для чистой меди, чтобы активировать движение атомов.
2. Фаза удержания: Поддержание этой температуры в течение 2–4 часов позволяет деформированным зернам разложиться и сформировать новые равноосные зерна размером от 10 до 30 мкм.
3. Фаза охлаждения: Медленная скорость охлаждения ≤5°C/мин предотвращает возникновение новых напряжений.

Подтверждающие данные:

• Температура отжига напрямую влияет на размер зерна. Например, при 250°C достигаются зерна размером около 15 мкм, что приводит к прочности на разрыв 280 МПа. Повышение температуры до 300°C увеличивает зерна до 25 мкм, снижая прочность до 220 МПа.
• Соответствующее время выдержки имеет решающее значение. При температуре 280°C выдержка в течение 3 часов обеспечивает более 98% рекристаллизации, что подтверждается рентгеноструктурным анализом.

2. Современное оборудование для отжига: точность и предотвращение окисления

Для эффективного отжига требуются специализированные печи с газовой защитой, обеспечивающие равномерное распределение температуры и предотвращающие окисление:

1. Проектирование печи: Многозонный независимый контроль температуры (например, конфигурация с шестью зонами) гарантирует, что изменение температуры по ширине фольги останется в пределах ±1,5°C.
2. Защитная атмосфера: Введение азота высокой чистоты (≥99,999%) или смеси азота и водорода (3%-5% H₂) поддерживает уровень кислорода ниже 5 ppm, предотвращая образование оксидов меди (толщина оксидного слоя <10 нм).
3. Система транспортировки: Транспортировка роликами без натяжения сохраняет плоскостность фольги. Современные вертикальные печи отжига могут работать со скоростью до 120 метров в минуту, с суточной производительностью 20 тонн на печь.

Исследование случая: Клиент, использующий печь для отжига без инертного газа, обнаружил красноватое окисление намедная фольгаповерхность (содержание кислорода до 50 ppm), что приводит к образованию заусенцев во время травления. Переход на печь с защитной атмосферой привел к шероховатости поверхности (Ra) ≤0,4 мкм и повышению выхода травления до 99,6%.

3. Повышение производительности: от «промышленного сырья» к «функциональному материалу»

Отожженная медная фольгадемонстрирует значительные улучшения:

Благодаря этим усовершенствованиям отожженная медная фольга идеально подходит для:

1. Гибкие печатные платы (FPC): При удлинении более 20% фольга выдерживает более 100 000 циклов динамического изгиба, что соответствует требованиям складных устройств.
2. Токосъемники литий-ионных аккумуляторов: Более мягкая фольга (HV<90) устойчива к растрескиванию во время нанесения покрытия на электроды, а сверхтонкая фольга толщиной 6 мкм сохраняет постоянство веса в пределах ±3%.
3. Высокочастотные субстраты: Шероховатость поверхности менее 0,5 мкм снижает потери сигнала, уменьшая вносимые потери на 15% на частоте 28 ГГц.
4. Материалы для электромагнитного экранирования: Проводимость 101% IACS обеспечивает эффективность экранирования не менее 80 дБ на частоте 1 ГГц.

4. CIVEN METAL: новаторская, лидирующая в отрасли технология отжига

Компания CIVEN METAL достигла ряда успехов в технологии отжига:

1. Интеллектуальный контроль температуры: Использование ПИД-алгоритмов с инфракрасной обратной связью, позволяющее достичь точности регулирования температуры ±1°C.
2. Улучшенная герметизация: Двухслойные стенки печи с динамической компенсацией давления снижают расход газа на 30%.
3. Контроль ориентации зерна: Благодаря градиентному отжигу получают фольгу с различной твердостью по длине, с локальной разницей прочности до 20%, что подходит для сложных штампованных деталей.

Проверка: Фольга RTF-3 компании CIVEN METAL, подвергнутая обратной обработке и отжигу, была одобрена клиентами для использования в печатных платах базовых станций 5G, снижая диэлектрические потери до 0,0015 на частоте 10 ГГц и увеличивая скорость передачи данных на 12%.

5. Заключение: Стратегическое значение отжига при производстве медной фольги

Отжиг — это больше, чем процесс «нагрева-охлаждения»; это сложная интеграция материаловедения и инженерии. Манипулируя микроструктурными особенностями, такими как границы зерен и дислокации,медная фольгапереходит из «закаленного» в «функциональное» состояние, лежащее в основе достижений в области связи 5G, электромобилей и носимых технологий. Поскольку процессы отжига развиваются в сторону большей интеллектуальности и устойчивости — например, разработка CIVEN METAL печей на водороде, сокращающих выбросы CO₂ на 40%, — прокатанная медная фольга готова раскрыть новые возможности в передовых приложениях.