銅及銅合金加工表面清洗及防氧化、防銹技術(shù)工藝詳解

1、銅及銅合金加工表面清洗及防氧化、防銹技術(shù)工藝詳解銅及銅合金加工表面清洗及防氧化、防銹技術(shù)工藝詳解發(fā)布日期:20100814銅及銅合金加工表面清洗及防氧化、防銹技術(shù)工藝詳解銅及銅合金加工表面清洗及防氧化、防銹技術(shù)工藝詳解深圳市全化科技有限公司點(diǎn)擊進(jìn)入深圳市全化科技有限公司點(diǎn)擊進(jìn)入技術(shù)部創(chuàng)技術(shù)部創(chuàng)聯(lián)系人：張建聯(lián)系人：張建13066990660現(xiàn)代高精銅及銅合金必須具備光亮、平整、無污染、耐大氣腐蝕的優(yōu)良表面質(zhì)量，以滿足后續(xù)電鍍、焊接、沖壓等

2、二次加工對(duì)銅原材表面日益嚴(yán)格的技術(shù)要求。銅及銅合金板帶材表面質(zhì)量控制涉及整個(gè)生產(chǎn)工藝流程中的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，其中原材料中間及成品清洗是提高表面質(zhì)量最重要的生產(chǎn)工序。現(xiàn)代高精銅及銅合金板原材料生產(chǎn)線中，清洗是在高度現(xiàn)代化、自動(dòng)化、連續(xù)化的清洗機(jī)列上完成的，涉及脫脂、酸洗、研磨、鈍化、烘干等多個(gè)環(huán)節(jié)，正確運(yùn)用相關(guān)的清洗技術(shù)、選擇工藝結(jié)構(gòu)合理的裝備是提高原材料表面質(zhì)量的關(guān)鍵，對(duì)推動(dòng)我國以高性能、高精度、高表面質(zhì)量為代表的高精銅及銅合金材料發(fā)展具

3、有重要的意義。一、銅及銅合金表面清洗技術(shù)一、銅及銅合金表面清洗技術(shù)1.1脫脂表面脫脂是改善表面質(zhì)量、提高抗蝕能力的重要工序，在銅材加工生產(chǎn)中常用加工材成品表面清洗，既可單獨(dú)與烘干裝置組成脫脂清洗線，又可與酸洗、研磨、鈍化、烘干組合成脫脂－酸洗表面處理線，提高酸洗、研磨等表面處理效果。脫脂的目的是去除銅帶表面殘留的軋制工藝潤滑液及各種油污，目前常用潤滑油如表1所示，實(shí)驗(yàn)表明由于不同油品碳?xì)滏滈L短類型差異很大，導(dǎo)致殘留物數(shù)量、揮發(fā)溫度范圍各

4、不相同，同時(shí)由于添加劑類型、數(shù)量各不相同，退火殘留物形態(tài)、顏色也不相同，不同退火溫度下殘留物形態(tài)及數(shù)量見表2。在銅及銅合金表面清洗中，脫脂工序是不可缺少的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)，特別是純銅、高銅類合金，帶卷間如果殘留潤滑液，如果脫脂效果不好，即使采用帶低溫抽吸的真空高氫光亮退火也很難徹底消除潤滑劑分解對(duì)帶材表面的污染及退火膜，在金屬表面形成云狀的污跡不僅降低表面質(zhì)量，也會(huì)加劇表面腐蝕影響二次加工性能；另外酸洗無法清除帶材表面附著的殘油及各種污物，

5、沒有脫脂清洗會(huì)嚴(yán)重影響帶材的酸洗質(zhì)量，因此脫脂效果的好壞決定了銅帶退火、酸洗質(zhì)量的高低。目前銅及銅合金脫脂清洗方法及比較如表3所示。目前銅材成熟的脫脂方法是采用堿液脫脂，對(duì)于有機(jī)潤滑劑，堿液具有良好的皂化作用，可以與飽和脂肪酸形成脂肪酸鈉（肥皂）和甘油，同時(shí)飽和脂肪酸鈉又是良好的清洗表面活性劑，具有良好的去除有機(jī)潤滑劑的作用。但對(duì)于大部分礦物潤滑油，其皂化反應(yīng)不明顯，單靠堿液去除效果有限，必須添加一系列表面活性劑，才能達(dá)到良好的去油效果

6、，目前普遍采用的是德國Henkel公司的P3T7221脫脂劑，主要由苛性鈉、碳酸鈉、焦磷酸鈉、偏硅酸鈉和系列表面活性劑組成，易溶于水、清洗泡沫低，具有良好的水軟化特性，一般加入量為0.3～2％，溶液溫度在70～80℃之間清洗效果最好，但由于溶液溫度較高，脫脂時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的堿霧，必須解決堿霧的收集和處理問題。為此德國SURTEC公司開發(fā)出一種以磷酸鹽為主的脫脂劑surtecl132，其使用濃度大約2～6％，同時(shí)配1.4防氧化處理由于銅及銅

7、合金本身呈路易堿性，極易失去電子發(fā)生氧化，特別是銅合金本身各合金元素間存在電位差異，因而在濕熱環(huán)境中極易腐蝕變色，因此銅帶清洗后防止變色是表面清洗的一個(gè)重要工序，近年來防止銅及銅合金變色技術(shù)的發(fā)展及特點(diǎn)如表8所示，防變色評(píng)價(jià)方法如表9所示。目前銅及銅合金防變色抑制劑已有450種，其中應(yīng)用最廣泛的是采用BTA（C6H5N3）以及BTA誘導(dǎo)的脂肪酸氨化合物，烷基氨化物機(jī)緩蝕劑在銅及銅合金表面形成一種穩(wěn)定的、保護(hù)效果較強(qiáng)的保護(hù)膜。以BTA為基

8、的防變色抑制劑的主要作用如表10所示，其中起主要作用的是形成阻擋層，在60～70℃溫度下，BTA僅需幾秒鐘就可與銅及銅合金CuBTA鰲合聚合物，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，厚度約為50埃，這種鰲合聚合物極其穩(wěn)定，很難被腐蝕破壞，因而具有良好的防變色效果，能較好的保持金屬光澤，不影響錫焊。為進(jìn)一步提高其的鈍化性能，一般鈍化劑都是以BTA為主的復(fù)配鈍化劑。在連續(xù)清洗機(jī)列中，鈍化工藝常用于烘干前銅帶處理，也可加入脫脂液或酸洗液中，使脫脂、酸洗一次完成，

9、稱為復(fù)合處理工藝，鈍化劑的使用條件是：濃度0.1%，溫度40～60℃，處理時(shí)間不少于4～5s。二、清洗機(jī)列的配置及技術(shù)要求二、清洗機(jī)列的配置及技術(shù)要求銅及銅合金表面質(zhì)量控制涉及整個(gè)生產(chǎn)工藝流程中的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，其中帶材中間及成品清洗是提高表面質(zhì)量最重要的生產(chǎn)工序，清洗主要在自動(dòng)、連續(xù)清洗機(jī)列上完成，主要清洗環(huán)節(jié)包括：脫脂、酸洗、（刷洗研磨）、防氧化、脫水、烘干等工藝步驟。按生產(chǎn)工藝流程及清洗帶材厚度來分，清洗分為中厚帶清洗機(jī)列和薄帶清洗

10、機(jī)列兩種，中厚帶清洗機(jī)列主要用于中軋0.5～3mm厚的帶材表面處理，薄帶清洗機(jī)列用于0.08～1.2mm預(yù)精軋和成品帶材的表面處理。從清洗線本身來看，合理配置脫脂、酸洗、清刷、鈍化、烘干等工序環(huán)節(jié)、采用先進(jìn)的工藝控制方式實(shí)現(xiàn)清洗－退火連續(xù)化生產(chǎn)是保證清洗過程穩(wěn)定、高效，達(dá)到不發(fā)生工藝介質(zhì)混竄、徹底清除影響帶材表面質(zhì)量的各種污物、盡量降低污染物的排放、減少工藝介質(zhì)的耗量、提高帶材表面質(zhì)量的關(guān)鍵。因此根據(jù)各銅加工企業(yè)生產(chǎn)工藝流程的不同，目前

11、國內(nèi)外對(duì)高精板帶清洗線配置主要有3種方案：①將除油清洗與酸洗研磨工序分開，形成除油清洗機(jī)列和酸洗機(jī)列的設(shè)計(jì)，其中除油清洗機(jī)列用于退火前帶材的卸張、脫脂、烘干，目的是保證帶材卷式退火質(zhì)量；酸洗－清刷（研磨）機(jī)組主要用于退火后帶材表面的處理，目的是保證退火后帶材表面潔凈、光澤和平整；②脫脂清洗和酸洗清刷集中配置在同一機(jī)列上，形成脫脂－酸洗－清刷（研磨）－防氧化－烘干清洗機(jī)列，各段可以全線聯(lián)動(dòng)，也可單獨(dú)使用脫脂、酸洗功能；③將脫脂清洗、展開式

12、退火爐、酸洗清刷配置成連續(xù)化的退火－清洗生產(chǎn)線。隨著現(xiàn)代大張力、大卷重、高速軋制技術(shù)的發(fā)展，帶材薄型化趨勢(shì)明顯，罩式退火雖然具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價(jià)低廉、密封性好等特點(diǎn)，但在退火過程中帶卷內(nèi)外性能不均、薄帶退火易粘接、殘油污跡等弊端日益顯現(xiàn)，因而自20世紀(jì)90年代起，展開式連續(xù)退火爐得到了廣泛應(yīng)用，連續(xù)展開式退火目前主要有兩種形式：立式展開爐和水平氣墊爐，國外稱為AP爐，其特點(diǎn)是將清洗、退火、冷卻、酸洗、拋光、研磨等多種功能集成