高精光伏銅帶成品退火工藝對組織性能的影響

吳 語，蔣黎明，陳建濤，鐘強強

(1.江西銅業集團技術中心銅加工部，江西南昌 330096;2.國家銅冶煉及加工工程技術研究中心，江西南昌 330096;3.江西銅業集團公司銅板帶有限公司，江西南昌 330096;4.江西理工大學材料科學與工程學院，江西贛州 341000)

1 引言

新能源中，太陽能是最潔凈、來源豐富的理想能源，因此，世界各國也都在大力發展光伏產業［1］。2013年，我國在經受光伏危機之后和歐盟重新達成貿易協議，迎來我國光伏產業的又一個春天。無論是當前應用較多的單晶硅太陽能電池，還是發展前景被廣泛看好的薄膜太陽能電池，高精光伏銅帶都是用于制作匯流帶和互聯排必不可少的材料。受下游客戶使用要求［2］，高精光伏銅帶需具備良好的綜合性能，如:電導率≥101%IACS;在抗拉強度≥220MPa(目的是防止太陽能電池制作過程中被拉斷)、延伸率≥25%的前提下，表面硬度＜50HV(目的是減小焊接過程產生的應力，降低碎片率)。因此，高精光伏銅帶一般選用普通紫銅或無氧銅作為原材料，如何保證成品退火后的產品性能皆滿足上述要求是高精光伏銅帶加工過程中的重點。

本文研究了軋制變形后的高精光伏銅帶經不同工藝參數的成品退火后，金屬力學性能和微觀組織的變化，并對其進行了分析討論。

2 實驗

實驗以TU1作為研究對象。選擇無氧銅桿為原料，在50kg中頻感應爐內進行熔化精煉，熔煉溫度1080～1100℃，澆注溫度1070～1080℃，鐵模澆鑄。實際成分檢測結果見表1，均在行業標準(YS/T 808-2012)要求范圍內。

表1 實驗合金各元素實際含量(質量分數:%)

TU1的冷軋是在Φ185×250mm不可逆二輥軋機上實現的，終軋加工率為65%。成品退火實驗在RX3-30-9箱式電阻爐內進行，具體工藝參數如表2所示，隨爐冷卻。金相試樣均采用5gFeCl3+25mlHCl+100mlH2O 溶液侵蝕［3］，利用 vhx1000 光學顯微鏡進行金相采集;采用DM-5維氏硬度計和WDW3200微控電子萬能實驗機，對試樣分別進行硬度和力學性能檢測;采用SIGMASCOPE SMP10型導電儀對試樣進行電導率檢測。

表2 成品退火工藝參數

3 實驗結果與討論

圖1、圖2、圖3分別是終軋加工率為65%的帶材，經不同成品退火工藝處理后，抗拉強度、延伸率、硬度的變化曲線。圖4是金屬經不同成品退火工藝后的微觀組織。

圖1、圖2、圖3顯示，(1)相同保溫時間的條件下，帶材抗拉強度和硬度隨退火溫度的升高而持續下降。這是由于更高的溫度為金屬的回復再結晶提供了更充足的動力，金屬內部的位錯重新調整程度及位錯發團釋放的程度都更大，導致位錯密度下降，表現為強度、硬度的降低;(2)保溫時間為2h和3h時，金屬抗拉強度和硬度曲線斜率在400～450℃時變化很快，而金屬延伸率在350～400℃出現峰值，而后下降。根據金屬學經典理論，這說明在400℃左右，金屬回復再結晶行為完成［4-6］。溫度繼續升高，晶粒長大而粗化，呈現出圖中抗拉強度、硬度和延伸率的共同下降。(3)從滿足使用性能要求，并綜合考慮節能降耗的角度看，退火溫度400℃，保溫時間2h是終軋加工率為65%的金屬較為恰當的成品退火工藝，此時帶材抗拉強度240MPa、延伸率38%、硬度48HV。

圖1 成品退火工藝與帶材抗拉強度關系曲線

圖2 成品退火工藝與帶材延伸率關系曲線

圖3 成品退火工藝與帶材硬度關系曲線

圖4 不同成品退火工藝后金屬微觀組織

表1 鉬礦帶資源儲量統計對照表

根據該礦的勘探報告提供的勘探數據，在國家認可的礦山軟件surpac平臺上建立符合該礦礦床地質特征的礦體三維模型，對鉬礦體重新進行資源儲量估算，并將軟件估算的結果與地質資源儲量結果相對比，估算結果在正常誤差允許范圍之內，surpac軟件估算的資源量結果基本可靠。

6 結論

本文利用surpac建立了三維實體模型和塊體模型，并與傳統儲量統計進行了比對。在礦產資源勘探后，創建鉆孔數據庫，建立礦體三維模型，在三維環境下實現了地質體的可視化，實現了信息系統管理和提供必要的決策支持，該系統為工程師提供標準化、結構化的數據，可快速瀏覽數據與感受數據關系，可動態直觀的反映了礦體空間形態、分布特征，體現三維可視化的優越性，為礦山資源合理開發和綜合利用提供科學依據。

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