摘要：本文主要以高精度超薄高導(dǎo)紫銅帶的成品退火工藝進(jìn)行研究，重點(diǎn)解決 0.05mm 超薄高導(dǎo)紫銅帶退火粘結(jié)問題。通過采用輥底式退火爐進(jìn)行退火，經(jīng)過大量的試驗(yàn)和結(jié)果分析，確定***佳工藝參數(shù)為：退火溫度 380℃、退火節(jié)拍 30分鐘、退火總時(shí)間 270 分鐘。
關(guān)鍵詞：超薄；紫銅帶；成品退火；粘結(jié) 作者：劉茂亭
一、緒論
熱處理的目的是借助一定的熱作用來改變其內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，消除了冷變形造成的組織與性能的亞穩(wěn)定塑性，帶材經(jīng)過回復(fù)再結(jié)晶退火，以獲得所要求的綜合性能。成品退火指產(chǎn)品的***終退火，為軟態(tài)產(chǎn)品控制性能。對于該工序，首先要滿足用戶要求的各項(xiàng)性能指標(biāo)，同時(shí)要求性能均勻一致，表面無擦劃傷、無外物壓入、光滑、無氧化。超薄紫銅帶厚度達(dá)到了 0.05mm，由于帶材太薄，且殘余應(yīng)力的存在，在罩式退火爐中容易產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，其成品退火技術(shù)成為 0.05mm 超薄紫銅帶研發(fā)的重大技術(shù)瓶頸。
二、原因分析
超薄紫銅帶材在成品退火過程中極易出現(xiàn)粘結(jié)情況，產(chǎn)生粘結(jié)的原因：層間粘結(jié)是由于材料在退火過程中相鄰兩層銅帶表面的銅原子在高溫狀態(tài)下相互擴(kuò)散所導(dǎo)致。原子擴(kuò)散的程度越大，層間粘結(jié)越嚴(yán)重。原子擴(kuò)散的程度與以下工藝參數(shù)直接相關(guān)：
1.層間張力的大小
層間張力越大，相鄰兩層銅帶之間的距離越小、接觸面
積越大，從而導(dǎo)致原子相互擴(kuò)散的數(shù)量增多，擴(kuò)散程度加�。粚娱g張力很小時(shí)，情況則反之；
2. 退火溫度和退火總時(shí)間
退火溫度越高原子擴(kuò)散的速度越快，退火總時(shí)間越長，原子擴(kuò)散的數(shù)量越多，擴(kuò)散程度加��；退火溫度較低、退火總時(shí)間較短時(shí)，情況則反之；
3.帶卷的重量帶卷的重量越大，層間張力越大，需要的退火總時(shí)間越長，根據(jù) 1、2 所述，粘結(jié)程度也越大；帶卷重量較小時(shí)，情況則反之。
三、解決方案
1.紫銅帶材成品退火技術(shù)現(xiàn)狀氣墊式連續(xù)退火：***小退火帶材的厚度是 0.1mm，0.1mm
以下薄帶材退火設(shè)備不能滿足要求； 罩式爐退火：大卷重退火粘結(jié)；小卷重退火存在裝爐料卷穩(wěn)定性差、能耗大、成本高等缺點(diǎn)。
2.針對以上原因，經(jīng)多次試驗(yàn)確定了以下技術(shù)方案降低張力：在保證邊部塔形不大于 1mm 的前提下，卷取張力控制在 12N/mm2以下； 降低卷重：在縱剪機(jī)組上將 5 噸以上的成品料卷分切成不大于 500kg 小卷。設(shè)計(jì)制作了專用的退火套筒和裝爐吊具，鋼卷筒內(nèi)徑 300mm。
經(jīng)多次討論及試驗(yàn)，確定采用輥底式連續(xù)退火爐退火， 進(jìn)行成品退火，制定退火工藝見表 1：
從圖 2 的金相組織上觀察可以看出，當(dāng)退火溫度為 360℃時(shí)，晶粒開始緩慢長大，但晶粒生長不充分，當(dāng)溫度達(dá)到 380℃的時(shí)候，晶粒度比較均勻，從內(nèi)部組織上說，晶粒度越細(xì)小越穩(wěn)定，則綜合性能越好，因此很多國內(nèi)外生產(chǎn)廠家依靠控制晶粒度入手來控制性能。當(dāng)溫度超過
400℃，甚***到達(dá) 420℃是，晶粒度開始不均勻，這是再結(jié)晶后晶粒之間相互吞并不均勻長大的階段，顯微組織不均勻。
四、結(jié)論
通過深入研究輥底式退火爐的特性，解決了帶材成品退火粘結(jié)重大技術(shù)難題。經(jīng)過大量的試驗(yàn)和結(jié)果分析，確定***佳工藝參數(shù)為：退火溫度 380℃、退火節(jié)拍 30 分鐘、退火總時(shí)間 270 分鐘。 0.05mm 超薄紫銅帶通過輥底式退火爐退火后，分別對 T2 和 TU2 任意取 3卷料進(jìn)行綜合性能的分析，分析結(jié)果如表 3 所示：
從表 3 中可以看出，***終確定的成品帶材各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，層間無粘結(jié)現(xiàn)象，且能保證電阻率均勻。