Gloeien van gewalst koperfolie: verbeterde prestaties voor geavanceerde toepassingen

In hightechindustrieën zoals de productie van elektronica, hernieuwbare energie en de lucht- en ruimtevaart,gerolde koperfoliewordt gewaardeerd om zijn uitstekende geleidbaarheid, vervormbaarheid en gladde oppervlak. Zonder goede gloeiing kan gewalst koperfolie echter last krijgen van verharding en restspanning, waardoor de bruikbaarheid wordt beperkt. Gloeien is een cruciaal proces dat de microstructuur vankoperfolie, waardoor de eigenschappen voor veeleisende toepassingen worden verbeterd. Dit artikel gaat dieper in op de principes van gloeien, de impact ervan op de materiaalprestaties en de geschiktheid ervan voor diverse hoogwaardige producten.

1. Het gloeiproces: microstructuur transformeren voor superieure eigenschappen

Tijdens het walsproces worden koperkristallen samengedrukt en uitgerekt, waardoor een vezelachtige structuur ontstaat vol dislocaties en restspanningen. Deze verharding resulteert in een verhoogde hardheid, verminderde ductiliteit (rek van slechts 3%-5%) en een lichte afname van de geleidbaarheid tot ongeveer 98% IACS (International Annealed Copper Standard). Gloeien pakt deze problemen aan door een gecontroleerde volgorde van "verwarmen-vasthouden-afkoelen":

1. Verwarmingsfase: Dekoperfoliewordt verhit tot de herkristallisatietemperatuur, doorgaans tussen 200-300°C voor zuiver koper, om atomaire beweging te activeren.
2. HoudfaseAls deze temperatuur 2 tot 4 uur lang wordt aangehouden, kunnen de vervormde korrels ontbinden en kunnen er nieuwe, gelijkassige korrels worden gevormd, met groottes variërend van 10 tot 30 μm.
3. Koelfase:Een langzame afkoelsnelheid van ≤5°C/min voorkomt dat er nieuwe spanningen ontstaan.

Ondersteunende gegevens:

• De gloeitemperatuur heeft een directe invloed op de korrelgrootte. Zo worden bij 250 °C korrels van ongeveer 15 μm bereikt, wat resulteert in een treksterkte van 280 MPa. Bij een temperatuurverhoging tot 300 °C worden de korrels vergroot tot 25 μm, waardoor de treksterkte afneemt tot 220 MPa.
• Een geschikte bewaartijd is cruciaal. Bij 280 °C zorgt een bewaartijd van 3 uur voor meer dan 98% herkristallisatie, zoals geverifieerd door röntgendiffractieanalyse.

2. Geavanceerde gloeiapparatuur: precisie en oxidatiepreventie

Voor effectief gloeien zijn gespecialiseerde gasbeschermde ovens nodig om een ​​gelijkmatige temperatuurverdeling te garanderen en oxidatie te voorkomen:

1. Ovenontwerp:Dankzij de onafhankelijke temperatuurregeling met meerdere zones (bijvoorbeeld een configuratie met zes zones) blijft de temperatuurvariatie over de breedte van de folie binnen ±1,5°C.
2. Beschermende atmosfeerDoor het toevoegen van stikstof met een hoge zuiverheidsgraad (≥99,999%) of een stikstof-waterstofmengsel (3%-5% H₂) blijft het zuurstofgehalte onder de 5 ppm, waardoor de vorming van koperoxiden wordt voorkomen (dikte van de oxidelaag <10 nm).
3. Transportsysteem: Spanningsvrij rollentransport zorgt ervoor dat de folie vlak blijft. Geavanceerde verticale gloeiovens kunnen snelheden tot 120 meter per minuut bereiken, met een dagelijkse capaciteit van 20 ton per oven.

Casestudy:Een klant die een niet-inert gas gloeioven gebruikte, ondervond roodachtige oxidatie op dekoperfolieOppervlakte (zuurstofgehalte tot 50 ppm), wat leidt tot bramen tijdens het etsen. Overschakelen naar een oven met beschermende atmosfeer resulteerde in een oppervlakteruwheid (Ra) van ≤ 0,4 μm en een verbeterd etsrendement tot 99,6%.

3. Prestatieverbetering: van ‘industriële grondstof’ naar ‘functioneel materiaal’

Gegloeid koperfolievertoont aanzienlijke verbeteringen:

Dankzij deze verbeteringen is gegloeid koperfolie ideaal voor:

1. Flexibele gedrukte schakelingen (FPC's):Met een rek van meer dan 20% is de folie bestand tegen meer dan 100.000 dynamische buigcycli en voldoet daarmee aan de eisen van opvouwbare apparaten.
2. Stroomcollectoren voor lithium-ionbatterijen:Zachtere folies (HV<90) zijn bestand tegen scheuren tijdens het coaten van de elektrode, en ultradunne folies van 6 μm behouden een gewichtsconsistentie van ±3%.
3. Hoogfrequente substraten:Een oppervlakteruwheid lager dan 0,5 μm vermindert het signaalverlies en verlaagt het invoegingsverlies met 15% bij 28 GHz.
4. Elektromagnetische afschermingsmaterialen:Een geleidbaarheid van 101% IACS zorgt voor een afschermingseffectiviteit van minimaal 80 dB bij 1 GHz.

4. CIVEN METAL: baanbrekende, toonaangevende gloeitechnologie

CIVEN METAL heeft diverse vorderingen gemaakt op het gebied van gloeitechnologie:

1. Intelligente temperatuurregeling:Door gebruik te maken van PID-algoritmen met infraroodfeedback wordt een temperatuurregelnauwkeurigheid van ±1°C bereikt.
2. Verbeterde afdichting: Dubbellaagse ovenwanden met dynamische drukcompensatie verminderen het gasverbruik met 30%.
3. Korreloriëntatiecontrole:Door middel van gradiëntgloeien worden folies geproduceerd met een variërende hardheid over de lengte, met plaatselijke sterkteverschillen tot 20%, geschikt voor complexe gestanste componenten.

Geldigmaking:De RTF-3-folie van CIVEN METAL, die na het uitgloeien is behandeld, is door klanten gevalideerd voor gebruik in PCB's van 5G-basisstations. Hiermee wordt het diëlektrische verlies teruggebracht tot 0,0015 bij 10 GHz en worden de transmissiesnelheden met 12% verhoogd.

5. Conclusie: Het strategische belang van gloeien bij de productie van koperfolie

Gloeien is meer dan een 'hitte-koel'-proces; het is een geavanceerde integratie van materiaalkunde en -techniek. Door microstructurele kenmerken zoals korrelgrenzen en dislocaties te manipuleren,koperfolieDe overgang van een "werkgeharde" naar een "functionele" toestand, die de basis vormt voor ontwikkelingen in 5G-communicatie, elektrische voertuigen en wearables. Naarmate gloeiprocessen evolueren naar meer intelligentie en duurzaamheid – zoals de ontwikkeling van waterstofgestookte ovens door CIVEN METAL, die de CO₂-uitstoot met 40% verminderen – staat gewalst koperfolie op het punt nieuwe mogelijkheden te ontsluiten in geavanceerde toepassingen.