Hehkutusvalssattu kuparifolio: parannetun suorituskyvyn vapauttaminen edistyneille sovelluksille

Korkean teknologian aloilla, kuten elektroniikan valmistus, uusiutuva energia ja ilmailu,rullattu kuparifolioon arvostettu erinomaisesta johtavuudestaan, muokattavuudestaan ​​ja sileästä pinnastaan. Ilman asianmukaista hehkutusta valssattu kuparifolio voi kuitenkin kärsiä työkovettumisesta ja jäännösjännityksestä, mikä rajoittaa sen käytettävyyttä. Hehkutus on kriittinen prosessi, joka jalostaa mikrorakennettakuparifoliota, parantaa sen ominaisuuksia vaativiin sovelluksiin. Tässä artikkelissa käsitellään hehkutuksen periaatteita, sen vaikutusta materiaalin suorituskykyyn ja sen soveltuvuutta erilaisiin korkealuokkaisiin tuotteisiin.

1. Hehkutusprosessi: Mikrorakenteen muuttaminen huippuominaisuuksien saavuttamiseksi

Valssausprosessin aikana kuparikiteet puristuvat ja venyvät, jolloin syntyy kuiturakenne, joka on täynnä sijoiltaan siirtymiä ja jäännösjännitystä. Tämä työkarkaisu lisää kovuutta, pienentää sitkeyttä (venymä vain 3–5 %) ja pienentää johtavuutta noin 98 %:iin IACS (International Hehkutettu kuparistandardi). Hehkutus ratkaisee nämä ongelmat ohjatun "lämmitys-pidätys-jäähdytys" -sekvenssin kautta:

1. Lämmitysvaihe:kuparifoliotalämmitetään uudelleenkiteytyslämpötilaansa, tyypillisesti välillä 200-300 °C puhtaalla kuparilla, atomiliikkeen aktivoimiseksi.
2. Pitovaihe: Tämän lämpötilan ylläpitäminen 2–4 tunnin ajan mahdollistaa vääristyneiden jyvien hajoamisen ja uusien, tasakeskeisten jyvien muodostumisen, joiden koko vaihtelee välillä 10–30 μm.
3. Jäähdytysvaihe: Hidas jäähdytysnopeus ≤5°C/min estää uusien jännitysten syntymisen.

Tukitiedot:

• Hehkutuslämpötila vaikuttaa suoraan raekokoon. Esimerkiksi 250 °C:ssa saavutetaan noin 15 μm:n rakeita, mikä johtaa 280 MPa:n vetolujuuteen. Lämpötilan nostaminen 300 °C:een suurentaa rakeita 25 μm:iin ja vähentää lujuutta 220 MPa:iin.
• Oikea pitoaika on ratkaisevan tärkeää. 280 °C:ssa 3 tunnin pito varmistaa yli 98 %:n uudelleenkiteytymisen, mikä on vahvistettu röntgendiffraktioanalyysillä.

2. Kehittyneet hehkutuslaitteet: tarkkuus ja hapettumisenesto

Tehokas hehkutus vaatii erityisiä kaasusuojattuja uuneja tasaisen lämpötilan jakautumisen varmistamiseksi ja hapettumisen estämiseksi:

1. Uunin suunnittelu: Monivyöhykkeinen riippumaton lämpötilan säätö (esim. kuuden vyöhykkeen konfiguraatio) varmistaa, että lämpötilan vaihtelu kalvon leveydellä pysyy ±1,5 °C:n sisällä.
2. Suojaava ilmapiiri: Erittäin puhtaan typen (≥ 99,999 %) tai typpi-vety-seoksen (3–5 % H2) lisääminen pitää happitasot alle 5 ppm:ssä, mikä estää kuparioksidien muodostumisen (oksidikerroksen paksuus <10 nm).
3. Kuljetusjärjestelmä: Jännitteetön rullakuljetus säilyttää kalvon tasaisuuden. Kehittyneet pystysuorat hehkutusuunit voivat toimia jopa 120 metrin nopeudella minuutissa ja päivittäisen kapasiteetin ollessa 20 tonnia uunia kohden.

Tapaustutkimus: Asiakas, joka käytti ei-inerttiä kaasuhehkutusuunia, koki punertavan hapettumisenkuparifoliotapinta (happipitoisuus jopa 50 ppm), mikä johtaa purseisiin etsauksen aikana. Vaihtaminen suojaavaan uuniin johti pinnan karheuteen (Ra) ≤0,4 μm ja paransi etsaussaantoa 99,6 %:iin.

3. Suorituskyvyn parantaminen: "Teollisuusraaka-aineesta" "toiminnalliseen materiaaliin"

Hehkutettu kuparifolioesittelee merkittäviä parannuksia:

Nämä parannukset tekevät hehkutetusta kuparifoliosta ihanteellisen:

1. Joustavat painetut piirit (FPC)Yli 20 %:n venymällä folio kestää yli 100 000 dynaamista taivutussykliä, mikä täyttää taittuvien laitteiden vaatimukset.
2. Litiumioniakkujen virrankerääjät: Pehmeämmät kalvot (HV<90) kestävät halkeilua elektrodien pinnoituksen aikana, ja erittäin ohuet 6 μm:n kalvot säilyttävät painon ±3 %:n sisällä.
3. Korkeataajuiset substraatit: Alle 0,5 μm:n pinnan karheus vähentää signaalihäviötä ja vähentää välityshäviötä 15 % 28 GHz:llä.
4. Sähkömagneettiset suojamateriaalit: 101 % IACS:n johtavuus varmistaa vähintään 80 dB:n suojauksen tehokkuuden 1 GHz:llä.

4. CIVEN METAL: uraauurtava alan johtava hehkutustekniikka

CIVEN METAL on saavuttanut useita edistysaskeleita hehkutustekniikassa:

1. Älykäs lämpötilan säätö: Hyödyntämällä PID-algoritmeja infrapunapalautuksella, saavuttaen lämpötilan säätötarkkuuden ±1 °C.
2. Tehostettu tiivistys: Kaksikerroksiset uunin seinät dynaamisella paineenkompensaatiolla vähentävät kaasun kulutusta 30 %.
3. Viljan suuntauksen ohjaus: Gradienttihehkutuksen avulla tuotetaan kalvoja, joiden kovuus vaihtelee pituudeltaan, paikallisilla lujuuseroilla jopa 20%, soveltuu monimutkaisille meistetyille komponenteille.

Validointi: Asiakkaat ovat validoineet CIVEN METALin RTF-3-käänteiskäsitellyn kalvon, jälkihehkutuksen, käytettäväksi 5G-tukiasemien piirilevyissä, mikä vähentää dielektrisen häviön arvoon 0,0015 10 GHz:llä ja lisää siirtonopeuksia 12 %.

5. Johtopäätös: Hehkutuksen strateginen merkitys kuparifoliotuotannossa

Hehkutus on enemmän kuin "lämpö-jäähdytys" -prosessi; se on materiaalitieteen ja tekniikan hienostunut integraatio. Manipuloimalla mikrorakenteellisia piirteitä, kuten raerajoja ja dislokaatioita,kuparifoliotasiirtyy "työkarkaistusta" "toiminnalliseen" tilaan, mikä tukee 5G-viestinnän, sähköajoneuvojen ja puettavan teknologian kehitystä. Hehkutusprosessien kehittyessä kohti parempaa älykkyyttä ja kestävyyttä – kuten CIVEN METALin vetykäyttöisten uunien kehitys, joka vähentää CO₂-päästöjä 40 % – valssattu kuparifolio on valmis avaamaan uusia mahdollisuuksia huippuluokan sovelluksissa.