銅包鋁銅帶生產(chǎn)實(shí)踐

劉巧榮，王金亮

(煙臺(tái)三環(huán)銅材有限公司， 山東 煙臺(tái) 265500)

隨著現(xiàn)代化工業(yè)進(jìn)程的不斷加快,尤其是電子、通訊行業(yè)的高速發(fā)展,對(duì)銅的需求迅猛增加。當(dāng)前銅價(jià)高、銅資源緊缺推動(dòng)了銅包鋁線產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。由于銅包鋁線利用高頻信號(hào)傳遞時(shí)的“趨膚效應(yīng)”保證了信號(hào)傳遞的效果,因此為降低生產(chǎn)成本,各電子、通訊行業(yè)紛紛使用銅包鋁線替代純銅線。銅包鋁線因其具有良好的導(dǎo)電性、可焊性及相對(duì)低廉的價(jià)格,被廣泛應(yīng)用于各種線圈中,如音響、電視機(jī)偏轉(zhuǎn)線圈等各種電子設(shè)備,同時(shí)也被應(yīng)用于信號(hào)傳輸、通訊網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸及各種微電子設(shè)備等各領(lǐng)域。銅包鋁線所需要的紫銅帶市場(chǎng)也隨之迅速擴(kuò)大，給銅板帶加工行業(yè)發(fā)展提供了良好的機(jī)遇。我公司從2008年開(kāi)始試制銅包鋁用的純銅帶，到現(xiàn)在已成為膠東部分電纜、電線公司的主要供應(yīng)商。本文主要探討了采用水平連鑄生產(chǎn)銅包鋁用T2 M 0.26×305mm純銅帶的生產(chǎn)工藝，以及分析了生產(chǎn)中容易出現(xiàn)影響銅帶表面質(zhì)量的主要缺陷，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1 銅包鋁用純銅帶技術(shù)、特性及生產(chǎn)工藝流程

1.1 銅包鋁線的銅層

采用含銅量99.90%以上的純銅，要求銅層致密，導(dǎo)電性能好；銅層與鋁芯線在拉線過(guò)程中實(shí)現(xiàn)金屬的冶金結(jié)合，銅層沿圓周方向和縱向分布要均勻[1]。因此，在生產(chǎn)銅包鋁用銅帶時(shí)，對(duì)帶材的化學(xué)成分和工藝要嚴(yán)格控制，以保證帶材獲得良好的延展性能和加工性能。

1.2 合金化學(xué)成分控制

按國(guó)標(biāo)GB /T5231 - 2001進(jìn)行控制。

1.3 主要力學(xué)性能、導(dǎo)電率及規(guī)格要求如表1

表1 銅包鋁用銅帶技術(shù)要求(銅帶厚度、寬度是我公司實(shí)際生產(chǎn)的數(shù)據(jù))

1.4 表面要求

該產(chǎn)品要求有良好的延伸率、焊接性和導(dǎo)電性,所以帶材表面不能有氧化、壓入物、殘留油水、及起皮、劃傷、黑線等缺陷存在。

1.5 生產(chǎn)工藝流程

我公司采用標(biāo)準(zhǔn)陰極銅為原材料，通過(guò)連體爐水平連鑄拉制帶坯。工藝流程如下：

配料→熔煉→水平連鑄→雙面銑→粗軋→退火→酸洗→中軋→脫脂→剪邊→退火→酸洗→精軋→脫脂→成品退火→清洗→剪切→檢驗(yàn)→包裝入庫(kù)

2 水平連鑄及銑面

2.1 水平連鑄

三環(huán)銅材水平連鑄帶坯為16x330mm,水平連鑄拉制的帶坯經(jīng)銑面后可以直接進(jìn)行冷軋加工，省掉了半連續(xù)法生產(chǎn)中的鑄錠加熱和熱軋工序,提高了生產(chǎn)效率，降低了成本。為了保證成品的導(dǎo)電率和延伸率，生產(chǎn)時(shí)要嚴(yán)格控制原材料及帶坯的化學(xué)成分。原材料要嚴(yán)格選用質(zhì)量?jī)?yōu)良的陰極銅，陰極銅表面要光潔沒(méi)有銅豆和色斑，使用前要去掉兩端的掛耳并進(jìn)行徹底烘干。熔煉時(shí)鑄造溫度要嚴(yán)格控制在1180-1200℃，并在熔煉爐和保溫爐內(nèi)覆蓋10cm以上的木炭，以防止銅液吸氣和氧化。水平連鑄的具體參數(shù)可根據(jù)各廠家的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備的不同自行掌控。水平連鑄拉鑄的帶坯表面應(yīng)平整，不應(yīng)有裂紋、拉鉤、凹坑等缺陷。鑄坯低倍組織應(yīng)是比較均勻的柱狀晶組織，有利于后續(xù)的加工生產(chǎn)。

2.2 銑面

銑面可以去除掉鑄坯表面的氧化皮和一些表皮鑄造缺陷，為后續(xù)的冷加工打下良好的基礎(chǔ)，銑面量一般單面在0.5-0.8mm左右。銑面前檢查銑刀是否完好，防止銑刀不鋒利啃傷帶面。檢查乳液的質(zhì)量，確認(rèn)是否需更換或添加。檢查與帶坯接觸的各輥表面和各傳動(dòng)位是否存在磕傷帶面的隱患。銑面后帶材表面應(yīng)光滑平整、無(wú)氧化皮和其它雜質(zhì)，刀花應(yīng)均勻帶面呈魚(yú)鱗狀，并圓滑過(guò)渡，不能有漏銑和沾屑等現(xiàn)象。銑面時(shí)要隨時(shí)注意觀察帶坯的表面質(zhì)量情況。

3 帶材的冷加工及表面質(zhì)量

3.1 冷加工

冷軋是銅板帶材生產(chǎn)中最基本也是最重要的環(huán)節(jié)，是保證產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵工序。冷軋階段我們制定了詳細(xì)的加工工藝，粗軋經(jīng)多道次軋至3.0mm，中軋軋至0.8mm，最后精軋至0.26mm成品。冷軋階段要合理分配好每一道次的壓下量，選擇合適的軋制冷卻潤(rùn)滑液，以便軋后帶材獲得良好的加工組織和板形。

3.2 表面質(zhì)量

在試制銅包鋁軋制過(guò)程中遇到的主要問(wèn)題是帶材的表面質(zhì)量，主要表現(xiàn)是帶面有黑色條狀或線狀的壓入物，通常稱(chēng)為黑道或者黑線，經(jīng)清洗也去除不凈(有時(shí)甚至一點(diǎn)也清除不掉)。經(jīng)過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的跟蹤觀察發(fā)現(xiàn)，先是在粗軋時(shí)發(fā)現(xiàn)帶面出現(xiàn)黑色斑點(diǎn)，隨著中軋和精軋的進(jìn)行，帶面的黑色斑點(diǎn)逐漸被拉長(zhǎng)變細(xì)形成黑道(在中軋和精軋過(guò)程中也存在上述現(xiàn)象，但是比粗軋少)。帶面上出現(xiàn)的黑色斑點(diǎn)經(jīng)仔細(xì)觀察疑似乳液中的一些雜質(zhì)和雜油，雜質(zhì)主要是乳液從帶材上沖洗下的灰塵及金屬粉末等，雜油主要是設(shè)備的液壓油和機(jī)械油等。這些雜質(zhì)通過(guò)乳液帶到帶材表面，經(jīng)高壓軋制最終壓入帶材表面形成黑道。為了改善帶材表面質(zhì)量減少黑道，同時(shí)也為了驗(yàn)證觀察的結(jié)果，我們更換了乳液并對(duì)乳液箱進(jìn)行了徹底清洗。更換后生產(chǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)黑道明顯減少，帶面質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn)，也驗(yàn)證了上面的猜想。

4 退火和成品性能

4.1 退火

銅包鋁復(fù)合線材是經(jīng)拉拔制成，要求銅帶具有良好的延伸率。合理的退火工藝可以幫助獲得合適的晶粒組織，得到良好的延伸率、抗拉強(qiáng)度和硬度。我公司所生產(chǎn)的銅包鋁帶材經(jīng)過(guò)兩次退火。第一次退火在粗軋后，是為了消除加工硬化進(jìn)行的中間退火，后一次是成品退火，是為了獲得目標(biāo)組織和性能。退火溫度為410～430℃,保溫5～6h。爐內(nèi)采用含氫1-2%的保護(hù)性氣氛，以防止產(chǎn)生氫脆。

4.2 成品性能

經(jīng)過(guò)上述工藝流程，最終生產(chǎn)出達(dá)到技術(shù)要求的紫銅帶。成品帶材的化學(xué)成分見(jiàn)表2，性能見(jiàn)表3，成品高倍組織見(jiàn)圖1和圖2。

表2 主要化學(xué)成分

表3 三個(gè)試樣的物理性能

圖1 蔡司顯微鏡500倍下的組織 圖2 蔡司顯微鏡200倍下的組織

由以上數(shù)據(jù)和高倍圖片觀察可知，我公司生產(chǎn)的銅包鋁用純銅帶性能穩(wěn)定，晶粒組織均勻，延伸率、抗拉強(qiáng)度和導(dǎo)電率等各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到相關(guān)要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)銅包鋁帶材的實(shí)際生產(chǎn)，我們發(fā)現(xiàn)并解決了一些影響帶材表面質(zhì)量的問(wèn)題。隨著生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的不斷地積累，通過(guò)改進(jìn)生產(chǎn)工藝，加強(qiáng)生產(chǎn)管理，產(chǎn)品質(zhì)量必將越來(lái)越好。由于銅資源的日益減少，隨著電子通訊等行業(yè)對(duì)銅包鋁線材的需求日益增大，所以相信銅包鋁用銅帶的需求量將越來(lái)越大。

[1] 陳杜.銅包鋁紫銅帶的生產(chǎn)工藝與質(zhì)量分析.金屬世界.2007