Žíhanie valcovanej medenej fólie: Odblokovanie zvýšeného výkonu pre pokročilé aplikácie

V high-tech odvetviach, ako je výroba elektroniky, obnoviteľná energia a letecký priemysel,valcovaná medená fóliaje cenený pre svoju vynikajúcu vodivosť, tvárnosť a hladký povrch. Avšak bez správneho žíhania môže valcovaná medená fólia trpieť deformačným spevnením a zvyškovým napätím, čo obmedzuje jej použiteľnosť. Žíhanie je kritický proces, ktorý zjemňuje mikroštruktúrumedená fólia, zlepšujúce jeho vlastnosti pre náročné aplikácie. Tento článok sa ponorí do princípov žíhania, jeho vplyvu na vlastnosti materiálu a jeho vhodnosti pre rôzne špičkové produkty.

1. Proces žíhania: Transformácia mikroštruktúry pre vynikajúce vlastnosti

Počas procesu valcovania sú kryštály medi stlačené a predĺžené, čím sa vytvorí vláknitá štruktúra vyplnená dislokáciami a zvyškovým napätím. Toto mechanické vytvrdzovanie má za následok zvýšenú tvrdosť, zníženú ťažnosť (predĺženie iba o 3 % až 5 %) a mierny pokles vodivosti na približne 98 % IACS (International Annealed Copper Standard). Žíhanie rieši tieto problémy prostredníctvom riadenej sekvencie „ohrievanie-udržiavanie-chladenie“:

1. Fáza zahrievania: Themedená fóliasa zahreje na svoju rekryštalizačnú teplotu, typicky medzi 200-300 °C pre čistú meď, aby sa aktivoval atómový pohyb.
2. Fáza držania: Udržiavanie tejto teploty po dobu 2-4 hodín umožňuje rozklad deformovaných zŕn a vytváranie nových, rovnoosých zŕn s veľkosťou od 10 do 30 μm.
3. Fáza chladenia: Pomalá rýchlosť ochladzovania ≤5°C/min zabraňuje zavedeniu nových napätí.

Podporné údaje:

• Teplota žíhania priamo ovplyvňuje veľkosť zrna. Napríklad pri 250 °C sa dosiahnu zrná približne 15 μm, čo vedie k pevnosti v ťahu 280 MPa. Zvýšením teploty na 300 °C sa zrná zväčšia na 25 μm, čím sa zníži pevnosť na 220 MPa.
• Rozhodujúci je vhodný čas držania. Pri 280 °C zaisťuje 3-hodinové zdržanie viac ako 98 % rekryštalizáciu, ako bolo overené rôntgenovou difrakčnou analýzou.

2. Pokročilé zariadenie na žíhanie: presnosť a prevencia oxidácie

Efektívne žíhanie vyžaduje špeciálne pece chránené plynom, aby sa zabezpečilo rovnomerné rozloženie teploty a zabránilo sa oxidácii:

1. Dizajn pece: Viaczónové nezávislé ovládanie teploty (napr. šesťzónová konfigurácia) zaisťuje, že kolísanie teploty po šírke fólie zostáva v rozmedzí ±1,5°C.
2. Ochranná atmosféra: Zavedenie vysoko čistého dusíka (≥ 99,999 %) alebo zmesi dusík-vodík (3 % – 5 % H2) udržuje hladinu kyslíka pod 5 ppm, čím zabraňuje tvorbe oxidov medi (hrúbka vrstvy oxidu < 10 nm).
3. Dopravný systém: Valčekový transport bez napätia zachováva rovinnosť fólie. Pokročilé vertikálne žíhacie pece môžu pracovať rýchlosťou až 120 metrov za minútu s dennou kapacitou 20 ton na pec.

Prípadová štúdia: Klient používajúci žíhaciu pec bez inertného plynu zaznamenal červenkastú oxidáciu namedená fóliapovrchu (obsah kyslíka do 50 ppm), čo vedie k vzniku otrepov počas leptania. Prechod na pec s ochrannou atmosférou viedol k drsnosti povrchu (Ra) ≤ 0,4 μm a zlepšenému výťažku leptania na 99,6 %.

3. Zlepšenie výkonu: od „priemyselnej suroviny“ po „funkčný materiál“

Žíhaná medená fóliavykazuje výrazné vylepšenia:

Vďaka týmto vylepšeniam je žíhaná medená fólia ideálna pre:

1. Flexibilné tlačené obvody (FPC): S predĺžením nad 20%, fólia vydrží viac ako 100 000 cyklov dynamického ohýbania, čím spĺňa požiadavky skladacích zariadení.
2. Zberače prúdu lítium-iónových batérií: Mäkšie fólie (HV<90) odolávajú praskaniu počas nanášania elektródy a ultratenké 6μm fólie si zachovávajú konzistenciu hmotnosti v rozmedzí ±3%.
3. Vysokofrekvenčné substráty: Drsnosť povrchu pod 0,5 μm znižuje stratu signálu a znižuje stratu vloženia o 15 % pri 28 GHz.
4. Elektromagnetické tieniace materiály: Vodivosť 101 % IACS zaisťuje účinnosť tienenia minimálne 80 dB pri 1 GHz.

4. CIVEN METAL: Priekopnícka technológia žíhania, vedúca v tomto odvetví

CIVEN METAL dosiahol niekoľko pokrokov v technológii žíhania:

1. Inteligentné ovládanie teploty: Využitie PID algoritmov s infračervenou spätnou väzbou, dosiahnutie presnosti regulácie teploty ±1°C.
2. Vylepšené tesnenie: Dvojvrstvové steny pece s dynamickou kompenzáciou tlaku znižujú spotrebu plynu o 30 %.
3. Kontrola orientácie zŕn: Gradientným žíhaním vznikajú fólie s rôznou tvrdosťou po celej dĺžke, s lokalizovanými rozdielmi pevnosti až do 20%, vhodné pre zložité lisované komponenty.

Validácia: Reverzne upravená fólia CIVEN METAL RTF-3, po žíhaní, bola klientmi overená na použitie v doskách plošných spojov základňových staníc 5G, čím sa znížila dielektrická strata na 0,0015 pri 10 GHz a zvýšila sa prenosová rýchlosť o 12 %.

5. Záver: Strategický význam žíhania pri výrobe medenej fólie

Žíhanie je viac než len proces „zahrievania a chladenia“; je to sofistikovaná integrácia materiálovej vedy a inžinierstva. Manipuláciou mikroštrukturálnych prvkov, ako sú hranice zŕn a dislokácie,medená fóliaprechody z „pracne zosilneného“ do „funkčného“ stavu, ktorý podporuje pokroky v 5G komunikácii, elektrických vozidlách a nositeľnej technológii. Ako sa procesy žíhania vyvíjajú smerom k väčšej inteligencii a udržateľnosti – ako napríklad vývoj pecí na vodíkový pohon od spoločnosti CIVEN METAL, ktoré znižujú emisie CO₂ o 40 %, valcovaná medená fólia je pripravená odomknúť nové možnosti v špičkových aplikáciách.