Žíhání válcované měděné fólie: Získání vylepšeného výkonu pro pokročilé aplikace

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

1. Proces žíhání: Transformace mikrostruktury pro vynikající vlastnosti

Během válcování se krystaly mědi stlačují a prodlužují, čímž vzniká vláknitá struktura plná dislokací a zbytkového napětí. Toto zpevnění má za následek zvýšenou tvrdost, sníženou tažnost (prodloužení pouze o 3 %–5 %) a mírný pokles vodivosti na přibližně 98 % IACS (Mezinárodní standard pro žíhanou měď). Žíhání tyto problémy řeší řízenou sekvencí „ohřev-udržování-ochlazování“:

1. Fáze ohřevu: Tenměděná fóliese zahřívá na teplotu rekrystalizace, obvykle mezi 200-300 °C pro čistou měď, aby se aktivoval pohyb atomů.
2. Fáze udrženíUdržování této teploty po dobu 2–4 hodin umožňuje rozklad deformovaných zrn a tvorbu nových, rovnoosých zrn o velikosti 10–30 μm.
3. Fáze ochlazováníPomalá rychlost ochlazování ≤ 5 °C/min zabraňuje vzniku nových napětí.

Podpůrné údaje:

• Teplota žíhání přímo ovlivňuje velikost zrna. Například při 250 °C se dosahuje velikosti zrn přibližně 15 μm, což vede k pevnosti v tahu 280 MPa. Zvýšení teploty na 300 °C zvětší zrna na 25 μm, což sníží pevnost na 220 MPa.
• Vhodná doba výdrže je klíčová. 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 plynem chráněné pece, které zajistí rovnoměrné rozložení teploty a zabrání oxidaci:

1. Návrh peceVícezónová nezávislá regulace teploty (např. šestizónová konfigurace) zajišťuje, že kolísání teploty po šířce fólie zůstává v rozmezí ±1,5 °C.
2. Ochranná atmosféraZavedení 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 oxidové vrstvy <10 nm).
3. Dopravní systémBeztlaký válečkový transport udržuje rovinnost fólie. Moderní vertikální žíhací pece mohou pracovat rychlostí až 120 metrů za minutu s denní kapacitou 20 tun na pec.

Případová studieKlient používající žíhací pec bez inertního plynu zaznamenal načervenalou oxidaciměděná fóliepovrch (obsah kyslíku až 50 ppm), což vedlo k otřepům během leptání. Přechod na pec s ochrannou atmosférou vedl k drsnosti povrchu (Ra) ≤ 0,4 μm a ke zlepšení výtěžnosti leptání na 99,6 %.

3. Zvýšení výkonu: Od „průmyslové suroviny“ k „funkčnímu materiálu“

Žíhaná měděná fólievykazuje významná zlepšení:

Díky těmto vylepšením je žíhaná měděná fólie ideální pro:

1. Flexibilní plošné spoje (FPC)S prodloužením přes 20 % fólie odolává více než 100 000 dynamickým ohybovým cyklům, což splňuje požadavky skládacích zařízení.
2. Sběrače proudu pro lithium-iontové baterieMěkčí fólie (HV < 90) odolávají praskání během potahování elektrod a ultratenké fólie o tloušťce 6 μm si udržují konzistenci hmotnosti v rozmezí ± 3 %.
3. Vysokofrekvenční substrátyDrsnost povrchu pod 0,5 μm snižuje ztráty signálu, což při 28 GHz snižuje vložené ztráty o 15 %.
4. Elektromagnetické stínící materiályVodivost 101 % IACS zajišťuje účinnost stínění nejméně 80 dB při 1 GHz.

4. CIVEN METAL: Průkopnická technologie žíhání, špičková v oboru

Společnost CIVEN METAL dosáhla několika pokroků v technologii žíhání:

1. Inteligentní regulace teplotyVyužití PID algoritmů s infračervenou zpětnou vazbou, dosažení přesnosti regulace teploty ±1 °C.
2. Vylepšené utěsněníDvouvrstvé stěny pece s dynamickou kompenzací tlaku snižují spotřebu plynu o 30 %.
3. Řízení orientace zrnGradientním žíháním se vyrábějí fólie s proměnnou tvrdostí po celé délce, s lokálními rozdíly v pevnosti až 20 %, vhodné pro složité lisované součásti.

ValidaceReverzně upravená fólie RTF-3 od společnosti CIVEN METAL po žíhání byla klienty ověřena pro použití v deskách plošných spojů základnových stanic 5G, čímž se snížily dielektrické ztráty na 0,0015 při 10 GHz a zvýšila se přenosová rychlost o 12 %.

5. Závěr: Strategický význam žíhání při výrobě měděných fólií

Žíhání je více než jen proces „zahřívání a chlazení“; je to sofistikovaná integrace materiálové vědy a inženýrství. Manipulací s mikrostrukturními prvky, jako jsou hranice zrn a dislokace,měděná fóliepřechází z „pracovně zpevněného“ do „funkčního“ stavu, což je základem pokroku v oblasti 5G komunikace, elektromobilů a nositelných technologií. Vzhledem k tomu, že se procesy žíhání vyvíjejí směrem k větší inteligenci a udržitelnosti – jako je například vývoj pecí na vodíkový pohon společností CIVEN METAL, které snižují emise CO₂ o 40 % – válcovaná měděná fólie je připravena uvolnit nový potenciál v nejmodernějších aplikacích.