Žarjenje valjane bakrene folije: odklepanje izboljšane zmogljivosti za napredne aplikacije

V visokotehnoloških panogah, kot so proizvodnja elektronike, obnovljivi viri energije in vesoljska industrija,zvita bakrena folijaje cenjen zaradi odlične prevodnosti, kovnosti in gladke površine. Vendar pa lahko zvita bakrena folija brez ustreznega žarjenja trpi zaradi delovnega utrjevanja in preostale napetosti, kar omejuje njeno uporabnost. Žarjenje je kritičen proces, ki izboljša mikrostrukturobakreno folijo, kar izboljšuje njegove lastnosti za zahtevne aplikacije. Ta članek se poglobi v načela žarjenja, njegov vpliv na delovanje materiala in njegovo primernost za različne vrhunske izdelke.

1. Postopek žarjenja: preoblikovanje mikrostrukture za vrhunske lastnosti

Med postopkom valjanja se bakreni kristali stisnejo in podaljšajo, kar ustvari vlaknasto strukturo, napolnjeno z dislokacijami in preostalimi napetostmi. Posledica tega delovnega utrjevanja je povečana trdota, zmanjšana duktilnost (raztezek le 3 %-5 %) in rahlo zmanjšanje prevodnosti na približno 98 % IACS (mednarodni standard za žarjeni baker). Žarjenje obravnava ta vprašanja z nadzorovanim zaporedjem "ogrevanje-zadrževanje-hlajenje":

1. Faza ogrevanja: Thebakreno folijose segreje na temperaturo rekristalizacije, običajno med 200-300 °C za čisti baker, da aktivira gibanje atomov.
2. Faza zadrževanja: Vzdrževanje te temperature 2-4 ure omogoča razgradnjo popačenih zrn in nastanek novih, enakoosnih zrn z velikostmi od 10-30 μm.
3. Faza hlajenja: Počasna hitrost ohlajanja ≤5°C/min preprečuje vnos novih napetosti.

Podporni podatki:

• Temperatura žarjenja neposredno vpliva na velikost zrn. Na primer, pri 250 °C so dosežena zrna približno 15 μm, kar ima za posledico natezno trdnost 280 MPa. Zvišanje temperature na 300 °C poveča zrna na 25 μm, zmanjša trdnost na 220 MPa.
• Ustrezen čas zadrževanja je ključnega pomena. Pri 280 °C 3-urno zadrževanje zagotavlja več kot 98 % prekristalizacijo, kar je potrjeno z rentgensko difrakcijsko analizo.

2. Napredna oprema za žarjenje: natančnost in preprečevanje oksidacije

Učinkovito žarjenje zahteva posebne peči, zaščitene s plinom, ki zagotavljajo enakomerno porazdelitev temperature in preprečujejo oksidacijo:

1. Zasnova peči: Večconska neodvisna regulacija temperature (npr. šestconska konfiguracija) zagotavlja temperaturno nihanje po širini folije znotraj ±1,5°C.
2. Zaščitna atmosfera: Uvedba dušika visoke čistosti (≥99,999 %) ali mešanice dušika in vodika (3 %-5 % H₂) ohranja ravni kisika pod 5 ppm, kar preprečuje nastajanje bakrovih oksidov (debelina oksidne plasti <10 nm).
3. Prenosni sistem: Valjčni transport brez napetosti ohranja ravnost folije. Napredne vertikalne žarilne peči lahko delujejo s hitrostjo do 120 metrov na minuto, z dnevno zmogljivostjo 20 ton na peč.

Študija primera: Stranka, ki je uporabljala žarilno peč brez inertnega plina, je doživela rdečkasto oksidacijo nabakreno folijopovršine (vsebnost kisika do 50 ppm), kar vodi do razrezov med jedkanjem. Preklop na peč z zaščitno atmosfero je povzročil površinsko hrapavost (Ra) ≤0,4 μm in izboljšan izkoristek jedkanja na 99,6 %.

3. Izboljšanje zmogljivosti: od »industrijske surovine« do »funkcionalnega materiala«

Žarjena bakrena folijakaže pomembne izboljšave:

Zaradi teh izboljšav je žarjena bakrena folija idealna za:

1. Prilagodljiva tiskana vezja (FPC): Z raztezkom nad 20 % folija zdrži več kot 100.000 dinamičnih upogibnih ciklov, kar ustreza zahtevam zložljivih naprav.
2. Litij-ionski akumulatorski tokovni zbiralniki: Mehkejše folije (HV<90) so odporne proti pokanju med prevleko elektrod, ultra tanke 6 μm folije pa vzdržujejo konsistenco teže znotraj ±3 %.
3. Visokofrekvenčni substrati: Površinska hrapavost pod 0,5 μm zmanjša izgubo signala in zmanjša vstavljeno izgubo za 15 % pri 28 GHz.
4. Materiali za elektromagnetno zaščitoPrevodnost 101 % IACS zagotavlja učinkovitost zaščite vsaj 80 dB pri 1 GHz.

4. CIVEN METAL: pionirska tehnologija žarjenja, vodilna v panogi

CIVEN METAL je dosegel več napredkov v tehnologiji žarjenja:

1. Inteligentni nadzor temperature: Uporaba algoritmov PID z infrardečo povratno informacijo, ki dosegajo natančnost nadzora temperature ±1°C.
2. Izboljšano tesnjenje: Dvoslojne stene peči z dinamično kompenzacijo tlaka zmanjšajo porabo plina za 30 %.
3. Nadzor orientacije zrn: Skozi gradientno žarjenje, proizvodnja folij z različno trdoto vzdolž njihove dolžine, z lokaliziranimi razlikami v trdnosti do 20 %, primerne za kompleksne žigosane komponente.

Validacija: CIVEN METAL-ova reverzno obdelana folija RTF-3, po žarjenju, je bila potrjena s strani strank za uporabo v PCB-jih baznih postaj 5G, kar zmanjša dielektrične izgube na 0,0015 pri 10 GHz in poveča hitrost prenosa za 12 %.

5. Zaključek: Strateški pomen žarjenja v proizvodnji bakrene folije

Žarjenje je več kot postopek "toplo-ohlajanje"; je sofisticirana integracija znanosti o materialih in inženiringa. Z manipulacijo mikrostrukturnih značilnosti, kot so meje zrn in dislokacije,bakreno folijoprehaja iz »pri delu« v »funkcionalno« stanje, kar podpira napredek v komunikacijah 5G, električnih vozilih in nosljivi tehnologiji. Ko se procesi žarjenja razvijajo v smeri večje inteligence in trajnosti – kot je razvoj peči na vodik s strani CIVEN METAL, ki zmanjšujejo emisije CO₂ za 40 % – je valjana bakrena folija pripravljena sprostiti nove potenciale v najsodobnejših aplikacijah.