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作者: 分类: 铜加工技术, 铜材知识 发布于

电镀铜是多层印制电路板制造过程中的一道关键工序,其电镀品质的好坏往往决定印制电路板在后续使用过程品质是否稳定的关键因素。随着电镀工序控制参数的日趋成熟稳定,电镀铜品质控制的诸多因素都能被绝大部分印制电路制造厂商掌握并较好地控制,电镀延时(电镀时间超过预设定时间)控制往往被忽略。电镀延时,就是指实际电镀时间超过了预设定的电镀时间〕如铜缸原设定电镀铜50分钟,可能因为种种原囚导致实际电镀至65分钟才一出缸,也就是说板在铜缸内延时了15分钟。

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异型铜带的生产方法有铣削法、型辊轧制法、锻-轧法、连续挤压-拉伸法等。铣削法在普通铣床上铣削而成,它的优点是尺寸精确、没有应力问题。但带材的利用率低,金属损耗大。型辊轧制法需铸造相似形的带坯,而这种铸造带坯表面质量难以满足后续加工的要求。而且,后续多道次型辊轧制易出现过盈或充不满的情况,产品尺寸精度不高,易产生较大的内应力,板形难于控制。锻-轧法是用连续步进式高速锻打的加工方法先将平带锻压成接近成品的形状和尺寸,再经在线退火和清洗,最后再经型辊定形轧制成成品。这种方法金属损耗少、精度高,产品内应力小。但生产效率较低,一条生产线的年产能力仅1000吨左右。连续挤压-拉伸法是近年来中国开发的新技术。它利用连续挤压的优势,采用上引连铸杆料连续挤压成异型带坯,经过清洗和型模拉伸后卷取出成品。

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铜合金的导电、金属强度等综合性能较佳,是高铁接触线的理想原材料。为适应不同时速的要求,人们开发了Cu-Ag、Cu-Sn、Cu-Mg、Cu-Ag-Sn、Cu-Cd等十几种铜合金。铜接触线的生产的技术关键为高性能合金设计及制备、葫芦状断面成形及其尺寸保证。铜接触线的生产方法根据供坯方式主要有三种:连铸连轧法、上引连铸-拉伸法、上引连铸-连续挤压-拉伸法。

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铜材与其他材料的复合主要通过机械复合、爆破复合和原位复合等技术进行复合,形成两层或多层金属材料共同体,然后进行加工变形的方法。将铜管套在钢棒上拉伸是最简单的机械复合,所制得的钢芯铜棒既具有铜的高导电性能和耐蚀性,又具有钢的高强度。爆破复合是一种焊接复合。它在两种金属板之间用炸药布置许多微小的爆炸点并使之同时引爆,利用爆炸能量使金属局部熔化而达到熔合在一起的目的,然后再进行压延轧制。原位复合亦称自生复合,是近些年来很热的话题。它是向金属(如铜)中加入一定的合金元素,通过某些工艺手段,使金属(如铜)内部原位生成增强体,与基体一起形成复合材料。

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铜合金管棒型线材的精整主要包括切头尾(定尺)、矫直、表面处理等。根据制品的规格及要求,制品切头尾可以采用锯切和剪切两种方法。高精度、大规格制品一般为锯切。平直度是管棒材产品的重要质量指标。管棒型材常用的矫直机有辊式矫直机、压力矫直、正弦矫直机和张力矫直机等,而以辊式矫直机使用最为广泛。辊式矫直机是制品通过不同辊形经过反复弯曲而达到矫直的目的。张力矫直机是夹住制品两头施加反向拉力,使制品发生微变形达到矫直的目的,主要用于特殊型材的矫直。其延伸率达到1-3%。压力矫直机一般用于大规格或超大规格的棒材、型材和大壁厚管材的矫直。正弦矫直主要对小直径管材、棒材通过正弦矫直辊反复弯曲达到矫直的目的。

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铜管棒的轧制有孔型轧制、旋压轧制和行星轧制三种。轧件在两个刻有轧槽的轧辊中间轧制称为型辊轧制。铜管材在周期往复式轧管机上轧制,棒型材和线材一般在串联机列上轧制。周期式轧管是生产无缝铜管材、特别是薄壁铜管的主要方法之一。该方法主要是对热挤压、斜轧热穿孔、上引连铸或水平连铸的管坯进行大加工率的变形,实现减径和减壁,壁厚偏差也得到改善。

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铜合金的挤压有热挤和冷挤两种,铜合金几乎都采用热挤。现代热挤大都采用感应电炉加热铸锭,它升温快、温控准确、清洁,易于采用保护性气体。挤压方式分为正向挤压、反向挤压和特殊挤压三种。正向挤压是指制品挤出方向与挤压力方向相同的挤压行为;反向挤压则是挤出方向与挤压力方向相反;特殊挤压是指静液挤压等其它挤压方法。其中正向挤压设备较简单,应用最为广泛;反向挤压由于减少了铜锭坯与挤压筒的摩擦,降低了挤压力,可以提高工具寿命,在中小规格挤制品中应用较多;特殊挤压多用于特殊产品的挤压。

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铜带材的热处理分为均匀化退火、中间退火、成品退火及时效处理等。均匀化退火是在高温下依靠原子扩散使材料的合金成分或组织趋于均匀的过程。常用于铸造过程中枝晶偏析发达或铸造应力严重的合金,如锡磷青铜连铸带卷。中间退火是在两次冷加工之间,属于完全再结晶退火,用于消除加工硬化,退火后材料具有最好的塑性和最低的变形抗力。成品退火是为了达到用户所要求的产品状态和性能指标。成品退火有两种,一是为了消除硬态或特硬状态材料的残余应力的消除应力退火,另一种是通过退火温度拉制材料力学性能的退火。

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冷轧是铜合金板带材生产中的重要工序之一,通过冷轧变形使产品达到预定的厚度规格。冷轧分为初轧、中轧和精轧。初轧用来对热轧坯料和水平连铸坯料进行开坯轧制,也可以生产较厚的带材产品;精轧用来进行轧制较薄、精度要求较高的带材产品。

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铜产品的熔炼和铸造是铜加工的第一个生产环节,它决定了加工材成品的内在质量(如内部疏松、气孔、裂纹、夹杂等缺陷)和部分外表品质(如表面裂纹、夹杂等缺陷)。因此应当严格控制熔铸的工序质量。

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阳极磷铜球早先的生产方法有铜棒切断后冷镦成形法和铸坯热轧法两种。冷镦法会在球面残留一层润滑油,并且保留下冷镦环痕。热轧法则会在球面形成氧化层。两种工艺的产品都需要用双氧水清洗和用硫酸进行酸洗处理。此外,北京科技大学开发了一种冷斜轧技术。两个带螺旋孔型模具的轧棍相互交叉配置,以相同方向旋转,带动圆形轧件-铜棒反向旋转并前进,轧件在螺旋孔型的作用下直径方向被压缩、轴向被延伸,从而被轧制成迴转体零件-铜球。

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生产铜粉的方法主要有电解法和雾化法,雾化也分为气雾化和水雾化两种。电解铜粉的大致生产流程:(阳极铜极+阴极+硫酸铜电解液)→电解→刷粉(收集铜粉)→洗粉→真空干燥→分级→合批→包装。电解法只能生产纯铜粉,雾化法可生产各种合金粉,且设备相对简单、污染少。雾化法的生产流程大体如下:阴极铜→熔炼→水(或空气)雾化→真空烘干→高温氧化→破碎→还原→分级→合批→包装。

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铜合金同步器齿环使用寿命一般要求不低于10~15万次。由于齿环在变速时承受较大的冲击负荷和摩擦,因此,齿环材料多用高强、耐磨、易切削且热塑性好的复杂黄铜制造。一般说来轿车等轻型车用Cu-Mn-Si多元复杂黄铜,中型、重型车倾向于选用Cu-Al系高强耐磨多元复杂黄铜。目前,铜合金同步器齿环管的生产方法有三种:铸锭挤压法、水平连铸法、离心铸造法。

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铜丝网具有着非常好的延展性、实用性,常用于日常生活导电体及过滤、工业机械生产配件、通信电子领域等。日常生活导电体/过滤:铜丝网其中的黄铜丝是导电领域当中使用最多的,主要是依赖其具有无磁、耐磨、延展性好等特性,称为最好的导电材质产品。而且铜丝网产品结合绝缘皮与外界形成一个良好的隔绝效果,即使是温度过高也不用担心导体连电、发热不均的现象。铜丝网目前铜网焊接的方式主要为钎焊和熔化焊两种。

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