Žíhání válcované měděné fólie: Odblokování zvýšeného výkonu pro pokročilé aplikace

V high-tech odvětvích, jako je výroba elektroniky, obnovitelná energie a letecký průmysl,válcovaná měděná fólieje ceněna pro svou vynikající vodivost, tvárnost a hladký povrch. Avšak bez řádného žíhání může válcovaná měděná fólie trpět deformačním zpevněním a zbytkovým napětím, což omezuje její použitelnost. Žíhání je kritický proces, který zjemňuje mikrostrukturuměděná fólie, zlepšující jeho vlastnosti pro náročné aplikace. Tento článek se ponoří do principů žíhání, jeho dopadu na vlastnosti materiálu a jeho vhodnosti pro různé špičkové produkty.

1. Proces žíhání: Transformace mikrostruktury pro vynikající vlastnosti

Během procesu válcování se krystaly mědi stlačují a prodlužují, čímž vzniká vláknitá struktura vyplněná dislokacemi a zbytkovým napětím. Toto mechanické zpevnění má za následek zvýšenou tvrdost, sníženou tažnost (prodloužení pouze 3%-5%) a mírný pokles vodivosti na asi 98% IACS (International Annealed Copper Standard). Žíhání řeší tyto problémy prostřednictvím řízené sekvence „zahřívání-přidržování-chlazení“:

1. Fáze ohřevu: Theměděná fóliese zahřeje na svou rekrystalizační teplotu, typicky mezi 200-300 °C pro čistou měď, aby se aktivoval atomový pohyb.
2. Holding Phase: Udržování této teploty po dobu 2-4 hodin umožňuje rozložit zdeformovaná zrna a tvořit nová, rovnoosá zrna s velikostí v rozmezí 10-30μm.
3. Fáze chlazení: Pomalá rychlost ochlazování ≤5°C/min zabraňuje vzniku nových pnutí.

Podpůrná data:

• Teplota žíhání přímo ovlivňuje velikost zrna. Například při 250 °C je dosaženo zrn přibližně 15 μm, což vede k pevnosti v tahu 280 MPa. Zvýšením teploty na 300 °C se zrna zvětší na 25 μm a pevnost se sníží na 220 MPa.
• Rozhodující je vhodná doba držení. Při 280 °C zajišťuje 3hodinová výdrž více než 98% rekrystalizaci, jak bylo ověřeno rentgenovou difrakční analýzou.

2. Pokročilé žíhací zařízení: Přesnost a prevence oxidace

Efektivní žíhání vyžaduje specializované pece chráněné plynem, které zajistí rovnoměrné rozložení teploty a zabrání oxidaci:

1. Design pece: Vícezónová nezávislá regulace teploty (např. šestizónová konfigurace) zajišťuje, že kolísání teploty po šířce fólie zůstává v rozmezí ±1,5°C.
2. Ochranná atmosféra: Zavedení vysoce čistého dusíku (≥99,999%) nebo směsi dusíku a vodíku (3%-5% H2) udržuje hladinu kyslíku pod 5 ppm, čímž zabraňuje tvorbě oxidů mědi (tloušťka vrstvy oxidu <10 nm).
3. Dopravní systém: Beznapěťový válečkový transport zachovává rovinnost fólie. Pokročilé vertikální žíhací pece mohou pracovat rychlostí až 120 metrů za minutu s denní kapacitou 20 tun na pec.

případová studie: Klient používající žíhací pec bez inertního plynu zaznamenal načervenalou oxidaci naměděná fóliepovrchu (obsah kyslíku až 50 ppm), což vede k otřepům při leptání. Přechod na pec s ochrannou atmosférou měl za následek drsnost povrchu (Ra) ≤ 0,4 μm a zlepšený výtěžek leptání na 99,6 %.

3. Zlepšení výkonu: Od „průmyslových surovin“ k „funkčnímu materiálu“

Žíhaná měděná fólievykazuje výrazná vylepšení:

Díky těmto vylepšením je žíhaná měděná fólie ideální pro:

1. Flexibilní tištěné obvody (FPC): S prodloužením přes 20 % vydrží fólie více než 100 000 cyklů dynamického ohýbání, čímž splňuje požadavky skládacích zařízení.
2. Sběrače proudu lithium-iontové baterie: Měkčí fólie (HV<90) odolávají praskání během potahování elektrod a ultratenké 6μm fólie si udržují konzistenci hmotnosti v rozmezí ±3 %.
3. Vysokofrekvenční substráty: Drsnost povrchu pod 0,5 μm snižuje ztrátu signálu a snižuje vložnou ztrátu o 15 % při 28 GHz.
4. Elektromagnetické stínící materiály: Vodivost 101 % IACS zajišťuje účinnost stínění minimálně 80 dB při 1 GHz.

4. CIVEN METAL: Průkopnická špičková technologie žíhání

CIVEN METAL dosáhl několika pokroků v technologii žíhání:

1. Inteligentní řízení teploty: Využití PID algoritmů s infračervenou zpětnou vazbou, dosažení přesnosti regulace teploty ±1°C.
2. Vylepšené těsnění: Dvouvrstvé stěny pece s dynamickou kompenzací tlaku snižují spotřebu plynu o 30 %.
3. Ovládání orientace zrn: Gradientním žíháním vznikají fólie s různou tvrdostí po délce s lokalizovanými rozdíly pevnosti až 20 %, vhodné pro složité lisované součásti.

Validace: Fólie RTF-3 společnosti CIVEN METAL s reverzní úpravou, po žíhání, byla ověřena klienty pro použití v deskách plošných spojů základnových stanic 5G, což snižuje dielektrické ztráty na 0,0015 při 10 GHz a zvyšuje přenosovou rychlost o 12 %.

5. Závěr: Strategický význam žíhání při výrobě měděných fólií

Žíhání je více než proces „tepla-chlazení“; jde o sofistikovanou integraci materiálové vědy a inženýrství. Manipulací s mikrostrukturními prvky, jako jsou hranice zrn a dislokace,měděná fóliepřechody z „pracně zpevněného“ do „funkčního“ stavu, což je základem pokroku v komunikaci 5G, elektrických vozidlech a nositelných technologiích. Jak se procesy žíhání vyvíjejí směrem k větší inteligenci a udržitelnosti – jako je vývoj pecí na vodíkový pohon společnosti CIVEN METAL snižujících emise CO₂ o 40 % – válcovaná měděná fólie je připravena odemknout nové potenciály ve špičkových aplikacích.