清洗研磨對改善銅板帶材表面質量的作用

清洗研磨對改善銅板帶材表面質量的作用

陳偉文

(中鋁上海銅業有限公司, 上海200940)

摘要：通過銅板帶質量缺陷的數據統計,得出銅板帶材普遍存在的質量缺陷主要是表面缺陷的結論,并在此基礎上論述了清洗研磨對改善銅板帶材表面質量的作用,以及保證清洗研磨效果的四個關鍵要素,即選好研磨輥刷、選好刷輥線徑、選好磨粒目數和選好包括接觸壓力、研磨量及刷輥速度在內的研磨工藝.文章對現實銅板帶材生產過程中,如何進一步改善表面質量具有借鑒價值.

關鍵詞：清洗研磨; 銅板帶; 表面質量

收稿日期：2014-09-12

作者簡介：陳偉文(1967—),女,工程師,主要從事銅及銅合金加工方面的技術研究. E-mail:shchjshb@sina.com

中圖分類號：TG 339文獻標志碼： A

The Improvement on the Surface Quality of Copper Strip and Sheet by Cleaning and Polishing CHEN Wei-Wen

(Chinalco Shanghai Copper Co., Ltd., Shanghai 200940, China)

Abstract：Analyses of defects of copper strip and sheet indicate that surface defects are the major ones.Surface quality of copper strip and sheet can be improved by cleaning and polishing.Four key elements that ensure good cleaning and grinding effect have also been discussed,namely,proper grinding roller brush,brush roller wire with proper diameter,proper abrasive mesh and right grinding process including contact pressure,grinding amount and speed of brush roller.The paper provides some reference for the actual production of copper strip and sheet.

Keywords：cleaning and polishing;copper strip and sheet;surface quality

0引言

銅及銅合金帶材具有良好的導電性、導熱性、抑菌性、耐腐蝕性、易成形性、可循環利用和美觀性等特點,被廣泛應用于電力、電子、建筑裝潢和汽車等領域.隨著國民經濟的不斷發展,我國對銅板帶材的需求量不但逐步增加,而且對其質量提升也有新的更高要求[1].經過20世紀90年代初和近期的兩輪大規模技術引進,我國銅板帶加工材無論是品種還是質量都得到了很大的發展.

在激烈的市場競爭中,質量關系到企業的生存與發展.目前,以質量為核心的非價格競爭越來越占主導地位,企業只有不斷提高產品的質量和檔次才能在競爭中掌握主動權.經過兩輪技術改造,我國銅板帶材無論是尺寸精度還是產品性能都已明顯得到提升,但受板帶材外表面面積過大的客觀影響,其表面質量提升的空間依然很大.

1銅板帶材常見的缺陷

根據客戶需求,對一定牌號的銅板帶材,其質量指標總體體現在性能要求、尺寸公差和表面質量三個方面,三者缺一不可.銅板帶材常見的缺陷如下:

(1) 性能方面主要有兩類:一是性能不均;二是狀態偏軟或偏硬.

(2) 尺寸公差和板型方面有兩類:一是厚度和寬度精度超差;二是板型不良,存在中間波浪、單邊波浪和雙邊波浪,分條后容易側彎.

(3) 表面質量方面主要有三類:一是熔煉起皮和分層;二是銅帶表面氧化和色差;三是表面擦、劃傷和印痕.

(4) 其他缺陷.

2各類缺陷的數據統計

下面是某廠2014年的質量缺陷統計數據.該廠全年共發生成品質量異議退貨240.15 t,各類退貨缺陷的分布統計情況見表1.

從表1中可以看出,在諸多的缺陷中,表面缺陷是主要的,占其缺陷總數的74.52%.據調查,國內主要的銅加工企業表面質量缺陷均占缺陷總數的60%以上.表面缺陷反映為:小起皮、氧化、色差、黑斑和擦劃傷等現象.

表1　缺陷分布統計情況

圖1為某廠生產過程中發現的部分表面缺陷照片.這些表面缺陷產生的主要原因[2]:一是軋制或運送過程中被設備上的突出尖角劃傷;二是軋輥或夾送等過渡裝置粘有硬金屬削;三是帶材軋制時張力波動太大使帶材層間出現滑動摩擦;四是機列生產時各單機的移動速度不同步;五是軋件中間退火過程中爐內氣氛呈強氧化性或放置的場地周圍空氣潮濕等.由于上述問題在大生產中難以徹底克服,所以銅板帶材生產必須強化后續清洗研磨工藝,以改善表面質量.

圖1　各種主流缺陷

3清洗研磨對改善銅帶表面質量的作用

3.1清洗研磨工藝

在生產過程中,為保證銅板帶材表面質量,必須設置清洗研磨工序,一般現代化連續退火線都含有清洗研磨機列.板帶材清洗研磨工序包括脫脂、酸洗、水洗、研磨、鈍化和烘干等多個環節,典型的銅及銅合金板帶材清洗線結構見圖2[3].按生產工藝流程及清洗帶材厚度來分,清洗分為中間清洗機列和成品清洗機列兩種.中間清洗機列主要用于半成品表面處理,成品清洗機列則用于成品帶材的表面處理[4].無論是中間清洗還是成品清洗,研磨環節對改善銅板帶表面質量的作用最為關鍵.中間清洗研磨環節可減小鑄造缺陷遺傳到成品銅帶中去,使半成品保持良好的表面質量進入銅帶精軋.成品清洗研磨經過拋光能得到高表面質量的銅帶.

圖2　國內典型的銅及銅合金板帶材清洗線結構

3.2清洗研磨的作用

清洗研磨的作用是,去除酸洗在銅板帶表面留下的反應層,并磨光板帶材表面.其工作原理是:通過高速旋轉的研磨刷輥在反向壓輥支撐及大量清水沖洗下,將帶材表面均勻、穩定地磨光,以達到表面光潔的目的.

3.3清洗研磨的實際效果

在實際生產中,大部分板帶材的表面缺陷通過清洗研磨都可以得到明顯的改善.某廠的實踐證明:圖1所示的板帶材表面缺陷通過清洗研磨都可以基本消除;圖3是經過清洗機列消除表面缺陷后的成品.

圖3　清洗研磨后的銅帶

3.4保證研磨質量的關鍵

(1) 研磨輥刷的選擇

目前常用的研磨刷輥有兩種基本形式:一種是在尼龍或胺綸絲上涂附氧化鋁等研磨顆粒,或用杜邦磨料絲制成的研磨刷輥;另一種是由德國3M公司開發的在不織布中加入磨粒組成的研磨輥.

(2) 刷輥線徑的選擇

刷輥線徑應根據不同銅合金品種、狀態和表面要求來選擇.適合一般銅及銅合金帶材表面研磨的刷輥線徑在0.25～0.40 mm之間.

(3) 磨粒目數的選擇

通常刷輥的磨粒目數為400～600目,而對于表面拋光質量要求高的帶材,可選擇硬度(組織

密度)在40～60之間的不織布研磨輥,其磨粒目數可提高到1 600～2 000目.另外,為改善生產過程中帶坯的表面質量,也可以用約220目左右的研磨砥石,其對清除帶坯表面的小起皮、毛刺等缺陷,效果尤其明顯.

(4) 研磨工藝的選擇

研磨工藝的關鍵是調節好帶材研磨的接觸壓力、研磨量及刷輥速度.一般提高刷輥速度、降低接觸壓力有利于延長刷輥壽命、提高拋光效果.在實際生產中應視帶材表面質量及刷輥的磨損情況酌情設定,但要避免高轉速、大接觸壓力下的過度刷磨.

4結論

通過銅板帶質量缺陷的數據統計和現場消除缺陷的措施分析,可以得出如下結論:

(1) 銅板帶生產過程中產生的主要質量缺陷是表面缺陷.

(2) 解決銅板帶表面質量缺陷的有效途徑是改善清洗研磨工藝.

(3) 保證清洗研磨效果的關鍵是“四個選好”:即選好研磨輥刷、選好刷輥線徑、選好磨粒目數和選好包括接觸壓力、研磨量及刷輥速度在內的研磨工藝.

參考文獻:

[1]陳興章,方守誼.高端銅材發展謅議[J].上海有色金屬,2014,35(1):1-6.

[2]重有色金屬材料加工手冊編寫組.重有色金屬材料加工手冊[M].北京:冶金工業出版社,1978.

[3]王濤,高希巖.銅及銅合金板帶材表面清洗技術及裝備[J].有色金屬加工,2009,38(3):38-43.

[4]鐘衛佳,馬可定,吳維治,等.銅加工技術實用手冊[M].北京:冶金工業出版社,2007.