Valcuotos vario folijos atkaitinimas: geresnis našumas pažangioms reikmėms

Aukštųjų technologijų pramonės šakose, tokiose kaip elektronikos gamyba, atsinaujinanti energija ir aviacija,valcuota vario folijayra vertinamas dėl puikaus laidumo, lankstumo ir lygaus paviršiaus. Tačiau be tinkamo atkaitinimo, valcuota vario folija gali sukietėti deformacijos metu ir atsirasti liekamasis įtempis, o tai riboja jos naudojimą. Atkaitinimas yra labai svarbus procesas, kurio metu tobulinama mikrostruktūra.vario folija, pagerinant jo savybes sudėtingoms reikmėms. Šiame straipsnyje nagrinėjami atkaitinimo principai, jo įtaka medžiagos savybėms ir tinkamumas įvairiems aukštos klasės gaminiams.

1. Atkaitinimo procesas: mikrostruktūros transformavimas siekiant geresnių savybių

Valcavimo proceso metu vario kristalai suspaudžiami ir pailginami, sukuriant pluoštinę struktūrą, užpildytą dislokacijomis ir liekamųjų įtempių. Dėl šio grūdinimo padidėja kietumas, sumažėja tąsumas (pailgėjimas tik 3–5 %) ir šiek tiek sumažėja laidumas iki maždaug 98 % IACS (Tarptautinis atkaitinto vario standartas). Atkaitinimas šias problemas išsprendžia kontroliuojama „kaitinimo-laikymo-aušinimo“ seka:

1. Šildymo fazė: Thevario folijakaitinamas iki rekristalizacijos temperatūros, paprastai nuo 200 iki 300 °C grynam variui, kad būtų aktyvuotas atominis judėjimas.
2. Laikymo fazėPalaikant šią temperatūrą 2–4 valandas, deformuoti grūdai gali suskaidyti ir susidaryti nauji, lygiaverčiai grūdai, kurių dydis svyruoja nuo 10 iki 30 μm.
3. Aušinimo fazėLėtas ≤5 °C/min. aušinimo greitis apsaugo nuo naujų įtempių atsiradimo.

Palaikomieji duomenys:

• Atkaitinimo temperatūra tiesiogiai veikia grūdelių dydį. Pavyzdžiui, esant 250 °C temperatūrai, pasiekiami maždaug 15 μm grūdeliai, kurių tempiamasis stipris siekia 280 MPa. Padidinus temperatūrą iki 300 °C, grūdeliai padidėja iki 25 μm, o tempiamasis stipris sumažėja iki 220 MPa.
• Tinkamas laikymo laikas yra labai svarbus. Rentgeno spindulių difrakcijos analizė patvirtino, kad 280 °C temperatūroje 3 valandų laikymas užtikrina daugiau nei 98 % rekristalizacijos.

2. Pažangi atkaitinimo įranga: tikslumas ir oksidacijos prevencija

Efektyviam atkaitinimui reikalingos specializuotos dujomis apsaugotos krosnys, kurios užtikrina tolygų temperatūros pasiskirstymą ir apsaugo nuo oksidacijos:

1. Krosnies projektavimasNepriklausoma kelių zonų temperatūros kontrolė (pvz., šešių zonų konfigūracija) užtikrina, kad temperatūros svyravimai per visą folijos plotį išliktų ±1,5 °C ribose.
2. Apsauginė atmosferaĮvedus didelio grynumo azotą (≥99,999 %) arba azoto ir vandenilio mišinį (3–5 % H₂), deguonies lygis palaikomas žemiau 5 ppm, taip užkertant kelią vario oksidų susidarymui (oksidų sluoksnio storis <10 nm).
3. Transportavimo sistemaĮtempimo neturintis volelių transportavimas išlaiko folijos lygumą. Pažangios vertikalios atkaitinimo krosnys gali veikti iki 120 metrų per minutę greičiu, o vienos krosnies našumas – 20 tonų per dieną.

Atvejo analizėKlientas, naudodamas neinertinių dujų atkaitinimo krosnį, pastebėjo rausvą oksidaciją antvario folijapaviršius (deguonies kiekis iki 50 ppm), dėl kurio ėsdinimo metu atsiranda šerpetojančių paviršių. Perėjus prie apsauginės atmosferos krosnies, paviršiaus šiurkštumas (Ra) sumažėjo iki ≤0,4 μm, o ėsdinimo išeiga padidėjo iki 99,6 %.

3. Našumo gerinimas: nuo „pramoninės žaliavos“ iki „funkcinės medžiagos“

Atkaitinta vario folijarodo reikšmingus patobulinimus:

Dėl šių patobulinimų atkaitinta vario folija idealiai tinka:

1. Lankstūs spausdintiniai grandynai (FPC)Folija, kurios pailgėjimas viršija 20 %, atlaiko daugiau nei 100 000 dinaminio lenkimo ciklų, taip patenkindama sulankstomų įrenginių reikalavimus.
2. Ličio jonų akumuliatorių srovės kolektoriaiMinkštesnės folijos (HV < 90) yra atsparios įtrūkimams elektrodo dengimo metu, o itin plonos 6 μm folijos išlaiko svorio pastovumą ±3 % tikslumu.
3. Aukšto dažnio substrataiPaviršiaus šiurkštumas, mažesnis nei 0,5 μm, sumažina signalo nuostolius, sumažindamas įterpties nuostolius 15 % esant 28 GHz dažniui.
4. Elektromagnetinės ekranavimo medžiagos101 % IACS laidumas užtikrina bent 80 dB ekranavimo efektyvumą esant 1 GHz dažniui.

4. CIVEN METAL: novatoriška pramonėje pirmaujanti atkaitinimo technologija

„CIVEN METAL“ pasiekė keletą pažangų atkaitinimo technologijos srityje:

1. Pažangi temperatūros kontrolėNaudojant PID algoritmus su infraraudonųjų spindulių grįžtamuoju ryšiu, pasiekiamas ±1 °C temperatūros reguliavimo tikslumas.
2. Patobulintas sandarinimasDvisluoksnės krosnies sienelės su dinaminiu slėgio kompensavimu sumažina dujų sunaudojimą 30 %.
3. Grūdų orientacijos kontrolėGradientinio atkaitinimo būdu gaminamos folijos, kurių kietumas išilgai yra įvairus, o vietinis stiprumo skirtumas siekia iki 20 %, tinkamos sudėtingiems štampuotiems komponentams.

PatvirtinimasKlientai patvirtino, kad „CIVEN METAL“ RTF-3 atvirkštinio apdorojimo folija, po atkaitinimo, yra tinkama naudoti 5G bazinių stočių spausdintinėse plokštėse, nes ji sumažina dielektrinius nuostolius iki 0,0015 esant 10 GHz dažniui ir padidina perdavimo greitį 12 %.

5. Išvada: strateginė atkaitinimo svarba vario folijos gamyboje

Atkaitinimas yra daugiau nei „šildymo ir aušinimo“ procesas; tai sudėtinga medžiagų mokslo ir inžinerijos integracija. Manipuliuojant mikrostruktūrinius ypatumus, tokius kaip grūdelių ribos ir dislokacijos,vario folijapereina iš „atgaivintos darbo“ į „funkcinę“ būseną, ir tai yra 5G ryšio, elektrinių transporto priemonių ir nešiojamųjų technologijų pažangos pagrindas. Atkaitinimo procesams tobulėjant siekiant didesnio intelekto ir tvarumo, pavyzdžiui, CIVEN METAL kuriant vandeniliu varomas krosnis, kurios 40 % sumažina CO₂ išmetimą, valcuota vario folija yra pasirengusi atverti naujas galimybes pažangiausiose srityse.