Žarenje valjane bakrene folije: otključavanje poboljšanih performansi za napredne primjene

U visokotehnološkim industrijama kao što su proizvodnja elektronike, obnovljivi izvori energije i zrakoplovstvo,valjana bakrena folijaje cijenjen zbog svoje izvrsne vodljivosti, savitljivosti i glatke površine. Međutim, bez odgovarajućeg žarenja, valjana bakrena folija može očvrsnuti pri radu i zaostalom naprezanju, što ograničava njezinu uporabljivost. Žarenje je kritičan proces koji pročišćava mikrostrukturubakrena folija, poboljšavajući njegova svojstva za zahtjevne primjene. Ovaj članak istražuje načela žarenja, njegov utjecaj na performanse materijala i njegovu prikladnost za razne vrhunske proizvode.

1. Proces žarenja: transformacija mikrostrukture za vrhunska svojstva

Tijekom procesa valjanja, kristali bakra se sabijaju i izdužuju, stvarajući vlaknastu strukturu ispunjenu dislokacijama i zaostalim naprezanjem. Ovo otvrdnjavanje rezultira povećanom tvrdoćom, smanjenom duktilnošću (istezanje od samo 3%-5%) i blagim smanjenjem vodljivosti na oko 98% IACS (International Annealed Copper Standard). Žarenje rješava ove probleme kroz kontrolirani slijed "grijanje-zadržavanje-hlađenje":

1. Faza grijanja: Thebakrena folijase zagrijava do temperature rekristalizacije, tipično između 200-300°C za čisti bakar, kako bi se aktiviralo kretanje atoma.
2. Faza zadržavanja: Održavanje ove temperature 2-4 sata omogućuje razgradnju izobličenih zrna i stvaranje novih zrna s jednakom osi, s veličinama u rasponu od 10-30 μm.
3. Faza hlađenja: Spora brzina hlađenja od ≤5°C/min sprječava uvođenje novih naprezanja.

Podaci za podršku:

• Temperatura žarenja izravno utječe na veličinu zrna. Na primjer, na 250°C postižu se zrna od približno 15 μm, što rezultira vlačnom čvrstoćom od 280 MPa. Povećanje temperature na 300°C povećava zrna na 25 μm, smanjujući čvrstoću na 220 MPa.
• Odgovarajuće vrijeme držanja je ključno. Na 280°C, 3-satno zadržavanje osigurava rekristalizaciju od preko 98%, što je potvrđeno analizom difrakcije X-zraka.

2. Napredna oprema za žarenje: Preciznost i sprječavanje oksidacije

Za učinkovito žarenje potrebne su specijalizirane peći zaštićene plinom kako bi se osigurala ravnomjerna raspodjela temperature i spriječila oksidacija:

1. Dizajn peći: Višezonska neovisna kontrola temperature (npr. konfiguracija sa šest zona) osigurava temperaturne varijacije po širini folije unutar ±1,5°C.
2. Zaštitna atmosfera: Uvođenje dušika visoke čistoće (≥99,999%) ili mješavine dušika i vodika (3%-5% H₂) održava razine kisika ispod 5 ppm, sprječavajući stvaranje bakrenih oksida (debljina sloja oksida <10 nm).
3. Prijenosni sustav: Transport valjka bez napetosti održava ravnost folije. Napredne vertikalne peći za žarenje mogu raditi pri brzinama do 120 metara u minuti, s dnevnim kapacitetom od 20 tona po peći.

Studija slučaja: Klijent koji je koristio peć za žarenje bez inertnog plina doživio je crvenkastu oksidaciju nabakrena folijapovršine (sadržaj kisika do 50 ppm), što dovodi do neravnina tijekom jetkanja. Prelazak na peć sa zaštitnom atmosferom rezultirao je površinskom hrapavošću (Ra) od ≤0,4 μm i poboljšanim učinkom jetkanja na 99,6%.

3. Poboljšanje performansi: od "industrijske sirovine" do "funkcionalnog materijala"

Žarena bakrena folijapokazuje značajna poboljšanja:

Ova poboljšanja čine žarenu bakrenu foliju idealnom za:

1. Fleksibilni tiskani krugovi (FPC): S istezanjem od preko 20%, folija podnosi više od 100.000 dinamičkih ciklusa savijanja, ispunjavajući zahtjeve sklopivih uređaja.
2. Kolektori struje litij-ionskih baterija: Mekše folije (HV<90) otporne su na pucanje tijekom presvlačenja elektroda, a ultra-tanke folije od 6 μm održavaju postojanost težine unutar ±3%.
3. Visokofrekventni supstrati: Hrapavost površine ispod 0,5 μm smanjuje gubitak signala, smanjujući uneseni gubitak za 15% na 28 GHz.
4. Materijali za elektromagnetsku zaštitu: Vodljivost od 101% IACS osigurava učinkovitost zaštite od najmanje 80 dB na 1 GHz.

4. CIVEN METAL: Pionirska tehnologija žarenja, vodeća u industriji

CIVEN METAL je postigao nekoliko napretka u tehnologiji žarenja:

1. Inteligentna kontrola temperature: Korištenje PID algoritama s infracrvenom povratnom spregom, postizanje točnosti kontrole temperature od ±1°C.
2. Poboljšano brtvljenje: Dvoslojne stijenke peći s dinamičkom kompenzacijom tlaka smanjuju potrošnju plina za 30%.
3. Kontrola orijentacije zrna: Gradijentnim žarenjem, proizvodnja folija s različitim tvrdoćama duž njihove duljine, s lokaliziranim razlikama u čvrstoći do 20%, pogodno za složene žigosane komponente.

Validacija: CIVEN METAL RTF-3 obrnuto tretirana folija, nakon žarenja, potvrđena je od strane klijenata za upotrebu u PCB-ovima 5G baznih stanica, smanjujući dielektrične gubitke na 0,0015 na 10 GHz i povećavajući brzine prijenosa za 12%.

5. Zaključak: Strateški značaj žarenja u proizvodnji bakrene folije

Žarenje je više od procesa "toplina-hlađenje"; to je sofisticirana integracija znanosti o materijalima i inženjerstva. Manipuliranjem mikrostrukturnih značajki kao što su granice zrna i dislokacije,bakrena folijaprelazi iz "radno otvrdnutog" u "funkcionalno" stanje, podupirući napredak u 5G komunikacijama, električnim vozilima i nosivoj tehnologiji. Kako se procesi žarenja razvijaju prema većoj inteligenciji i održivosti - kao što je CIVEN METAL-ov razvoj peći na vodik koje smanjuju emisije CO₂ za 40% - valjana bakrena folija spremna je otključati nove potencijale u najsuvremenijim primjenama.