李勁軍 佛山市承安銅業(yè)有限公司

一、無氧銅帶概述

具有高導性的純銅就是目前所提到的高導無氧銅帶。這種純銅不含有氧化亞銅，同時也沒有殘留的脫氧劑，國外對高導無氧銅帶的范圍進行了確定，其主要為Cu+Ag≥99.95%，O2≤0.001%，退火狀態(tài)下導電率≥100%IACS的無氧銅。美國ASTM對這一項內容進行了相應的標準確定。對其中的高導無氧銅做了五種牌號，分別是C10100、C10200、C10400、C10500、C10700。C10100Cu≥99.99%，O2≤0.0005%，在退火狀態(tài)下這一牌號的導電率≥101%IACS，因此也成為高純度的高導無氧銅。這一牌號主要用于做電子管組件，也被稱作電子無氧銅。C10200Cu+Ag ≥99.95%，O2≤0.001%，在退火的狀態(tài)下其導電率可以達到100%IACS以上。而C10400、C10500、C10700則是加入了不同量Ag元素的一種高導無氧銅，其主要成分均為Cu+Ag≥99.95%，O2≤0.001%，退火狀態(tài)下導電率≥100%IACS。在其中添加Ag主要是為了提高材料在這一過程中的軟化點，提升材料的耐熱性能和質量。

在電力、電子、電氣、通訊等多個領域和行業(yè)當中有廣泛應用的是一種被加工成為銅帶的高導無氧銅。這種銅帶在很多行業(yè)當中都用于高端組件的生產(chǎn)和加工。例如干式變壓器繞組以及連接器、電纜、計算機微型散熱器、高速電機組件、柔性印制電路板等都是采用這種銅帶進行生產(chǎn)的。不同領域對于銅帶的要求并不相同，但無論什么樣的需求對高導無氧銅的質量要求卻非常高，主要因為其作為重要組件進行加工生產(chǎn)。高導無氧銅當中的化學成分、含氧量、金相組織晶粒度等多種性能都需要非常高的精準度和質量要求。同時對其中存在于材料表面的質量、板型、尺寸、公差精度等都有非常高的要求，這些要求在很多組件生產(chǎn)過程中都有嚴格的標準。（詳見GB/T14594-2005；ASTMF68-05；ASTM152/B152M-06；JISH3510：2006；JISH3100：2006），只有完全滿足組件生產(chǎn)要求，才能實現(xiàn)高端組件的高性能使用需求，并且通過對各種組件性能的高度要求，還可以滿足高端產(chǎn)品組件制造的不同工藝要求，實現(xiàn)各種高端產(chǎn)品的性能優(yōu)化。因此對高導無氧銅帶的生產(chǎn)工藝有較高的要求，同時對設備的選擇和質量控制技術都有很嚴格的要求。各個生產(chǎn)工藝對設備和質量控制技術的要求雖有差異，但是其遵循的基本原則不變，基本相同。

二、無氧銅生產(chǎn)工藝

本文介紹的無氧銅生產(chǎn)工藝能夠生產(chǎn)出純度高、含氧量低、含雜質量低，具有較好的機械性能和較高的導電性的無氧銅。這種工藝需要在無氧銅鑄造爐當中進行。首先，向無氧銅鑄造爐當中沖入足夠的氮氣，然后配備上銅材與稀土。銅和稀土的質量配備比例為1：0.0002-0.0003。銅添加的過程加入稀土。爐體內沖入氮氣的時候，能夠將爐內的氧氣同時排出，實現(xiàn)鑄造爐當中的無氧環(huán)境，全部為氮氣。稀土具有脫氧、脫硫、脫氫和脫除有害雜質的凈化作用。并且稀土和部分的雜質能夠形成化合物，進而在爐內形成具有高熔點的晶核，這樣可以減少雜質微粒對晶界間造成的不良影響，實現(xiàn)晶粒細化的效果。進而提升無氧銅化學性能以及導電性能。200ppm-300ppm的劑量在能夠有效地除去銅液中的雜質的前提下，也不會因為過量而對銅液形成不良的影響。

三、高導無氧銅帶質量控制

本文對高導無氧銅帶的化學成分、含氧量、組織均勻性以及帶邊剪切質量的控制要素進行了論述和分析。

（一）化學成分、氧含量的控制

在進行材料、工藝、輔料、設備等多種無氧銅生產(chǎn)要素合理選擇的時候需要進行嚴格的質量控制，確保能夠制作生產(chǎn)出合格的高導無氧銅。

（1）原料選擇與處理。在進行A級原材料選擇的時候，需要確保外觀的質量表面光滑、沒有裂縫、夾雜以及氣泡等。另外A級陰極板加熱水洗的過程中需要做好殘留硫酸鹽的去除工作，并且在200度的高溫下進行干燥處理。

（2）覆蓋及選擇與要求。覆蓋的選擇需要高質量的木炭，并且鑄造爐也需要石墨鱗片進行全面覆蓋。這樣在防止氧化還原反應的同時還可以做好覆蓋，達到保溫的效果。一般會選擇450度以上溫度的木炭作為材料，這種焦化木炭的成分一般要求在：H2O≤3%，H2≤2%，S≤0.1%，總碳含量約為86%。

（3）熔化和鑄造的過程中會利用惰性氣體或者煤氣對其進行保護，發(fā)生爐煤氣的成分需要保證CO＞25%，CO2＜5%，H2＜0.1%，O2＜0.1%，N2為余量。經(jīng)常除塵，用CaO干燥。

（4）采用脫氧劑熔化鑄造時，要合理計算脫氧劑加入量，不殘留脫氧劑。

（5）采用主動冶金強化處理技術。對于熔煉爐內的高保溫耐熱火層當中需要進行錘煉，做好煉磚的工作。利用中性或者反應的氣體，對其中的無氧銅液體進行錘煉處理，吹入的氣體中CO與銅液中的Cu2O發(fā)生氣化還原反應生成CO2和Cu，進而使銅液中的氧含量降低到0.001%以下。

（6）鑄錠加熱采用中性或微氧化氣氛保護。

（7）熱軋帶坯采用高壓水（40~50大氣壓）噴淋冷卻，防止帶坯表面氧化。

（二）高導無氧銅帶組織性能均勻性的控制

（1）鑄造組織性能均勻性的控制。在進行鑄造銅水灌注進入到結晶器的時候要保持液流的穩(wěn)定性，確保不會有湍急的沖擊，溫度也應當保持在相對恒定的狀態(tài)下。結清器在進行冷卻后會保持分布的均勻性，促進結晶器的傳熱速度可以保持穩(wěn)定狀態(tài)。這種情況下的溫度一般會控制在1160±5℃~1170±5℃，鑄造速度也需要進行合理的選擇。

（2）熱軋帶坯組織性能均勻化的控制。首先需要進行熱軋帶坯組織性能的鑄造選擇，這時，需要將鑄造溫度控制在850~890℃。一般采用2.5-3小時的時間。其次對工藝參數(shù)的合理性選擇，對道次進行合理分配，形成均勻的變形，橫縱公差和版型的一致性需控制好。最后設定加工功率大于90%，是的晶粒能夠充分碎化。

（3）采用全油軋制方式進行冷軋和成品的軋制工作，根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格和性能等不同要求進行功率的選擇。

采用立式或者臥式的方式對成品展開連續(xù)式的退火以及鐘罩爐卷式退火。由于帶材的性能以及厚度不同，因此對退火溫度和速度的選擇也不同。退火溫差控制在±2℃，保護氣氛最好選擇高H2氣氛退火。高H2退火傳熱效率高，退火充分無氧化光亮，組織性能均勻性好。

（三）高導無氧銅帶邊部剪切質量的控制

高導無氧銅帶需要具有極好的塑性和韌性，并且成品還可以進行切割，但是在切割的時候容易產(chǎn)生邊刺、造成卷邊等多種質量問題，這樣對于后期多種精密重要組件的焊接具有很嚴重的影響，因此需要做好高導無氧銅質量的控制。

（1）被剪切帶材的質量必須符合剪切來料標準化要求。

（2）選擇高精度縱剪設備和優(yōu)質的高精度剪切工具組件。

（3）合理設定剪切工藝參數(shù)。首先需要對組裝刀片的間隙進行設定和測量，刀片間隙大小需要根據(jù)材料的厚度和性能進行確定，最好的確定方式是利用實驗來確定強度和韌性。本文選取的方式是國內外眾多學者研究后得出較好的一種方式，這種方式在國內外的精密銅帶加工技術中都得到了廣泛應用。主要方式如下：首先，水平間隙的設定：帶材厚度≥0.50mm，水平間隙是厚度的8%；帶材厚度＞0.254mm~<0.50mm，間隙設定值為0.09~0.025mm；帶材厚度為0.125~0.254mm，間隙設定值為0.013~0.019mm；帶材厚度<0.152mm，間隙設定值為0。其次，垂直間隙或重疊量的設定：帶材厚度為0.254~1.25mm，垂直間隙為帶厚的一半；帶材厚度＜0.254，采用0.152mm重疊量或調至最小重疊量直到剪切通過（用不同規(guī)格十片試調）。最后，卷取張力設定：卷取張力一半控制在2Kg/mm2以下。

四、結論

高導無氧銅帶的化學成分具有較高的純度，并且其具有特殊的性能，因此在原材料以及輔料的選取上以及在產(chǎn)品的各道生產(chǎn)工藝上都需要進行非常嚴格的質量控制，無論是采購或是生產(chǎn)，都要做到對質量的嚴格管理。需要建立嚴謹且全面有效的質量管理組織體系，制定質量安全管理制度，選擇具有高度可靠性以及安全穩(wěn)定合理的生產(chǎn)工藝，并且需要配備先進的裝備技術和工藝軟件，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化，確保高導無氧銅帶生產(chǎn)的質量。保證無氧銅帶質量的穩(wěn)定和可靠，實現(xiàn)電氣、電力、通訊、電子設備等行業(yè)當中的穩(wěn)定應用，確保各個行業(yè)當中制造高端產(chǎn)品組件的質量，滿足當前高標準高要求下的市場無氧銅帶需求。