试论铜合金带材的生产工艺
摘要：铜合金带材具有短小轻薄、高强度高导电导热性、耐腐蚀性和抗氧化性等一系列综合性能，它的这些特点让它成为集成电路中重要的引线框架材料，目前，铜合金引线框架材料已经占了总量的80%左右。

文章围绕铜合金带材的生产工艺展开，着重分析其中的铸造工序、轧制工序和脱脂清洗工序。

关键词：铜合金带材；生产工艺；发展
集成电路中的铜合金主要采用复杂合金化的原则，通过向铜中加入少量多元的合金元素，在小幅度降低导电率的前提下，提高合金的强度和综合性能。

随着经济的快速发展，集成电路的应用广泛，铜合金制作工艺也受到了广泛推广，新的消费领域对铜合金带材的质量提出了越来越高的要求。

1 铜合金带材的铸造工序
铜合金带材的制造的第一步就是采用连续挤压的方法将铜和铜合金材料挤压成铜和铜合金坯，即连铸，连铸质量的好坏直接影响了整个制备过程。

在整个熔炼过程中，要严格控制熔炼温度、浇铸温度、烧铸温度，以较少缩孔，夹渣等缺陷。

2 铜合金带材的轧制工序
采用轧制的方法将连铸出来的铜合金坯轧制成规定规格的铜合金带材，经过连铸工序挤压成的坯料大都是矩形坯或者不封闭的曲线形坯。

采用这种方法可以制造出超长的铜和铜合金带材，且带材的品质高。

轧制的方法有：
2.1 半连续铸锭加热、热轧、冷轧法
这种方法是传统工艺中应用最广也是最成熟的一种方法，它不受合金牌号的控制，可以大规模生产，除了生产带材外，还可以生产中厚度的板材。

为了保证轧制的质量和效率，一般在热轧前要对锭坯表面进行局部修刮，对坯料加热的温度要比开轧时高30-40度，但过高的温度会造成表面金属氧化，所以为了保证坯料表面的质量，坯料加热的温度不宜过高，而且氧化损失过大的时候会造成表面脱锌，极有可能发生断裂现象。

加热时的温度要稳定而均匀，在加热过程中动作要迅速，在进入脆性温度区前结束轧制，这个比较难把握，所以在轧制的过程中极易出现断裂破碎的情况，成品率较低。

2.2 水平连续铸造卷坯，成卷冷轧法
这个方法属于现代铜合金板材的生产方法，相对于上一种，它在生产规模、牌号控制等方面都有一定的要求，在产品厚度上适宜生产带材和薄板材。

这种方法制造出来的坯料厚度不大，在保证连续铸坯拉出结晶器后，在足够的冷却速度下，采用在线固溶的处理方法，在强化合金元素的效果时注意铸坯的厚度不宜过大，这是为防止出现降低冷却速度时出现大颗粒析出物，但是由于其合金液态时导热性差、流动性差、易疏松等特性，铸锭的厚度也不能过小。

半连续铸锭加热和水平连续铸造卷坯两种铸造方法的差别在于水平连续铸造卷坯省略了铸锭加热和热轧工序，这样生产起来速度快，效率更高，但是由于生产规模的限制，远没有半连续铸锭加热
的方法应用广泛，半连续铸锭加热-热轧-冷轧工艺被广泛应用在铜及铜合金板带材生产，其中最先进的生产过程是：大容量电炉熔炼和半连续铸造方法铸锭，在轧机允许的情况下，采用单重几吨到几十吨的锭坯进行热轧开坯，热轧后进行坯料铣削，铣去坯料的表面缺陷，铣面后的卷坯采用大卷重强化冷轧，中间退火与成品退火是在无氧条件下成卷进行的，并开卷清洗，在气体浮动条件下连续进行无氧化退火，并采用连续式精整剪切机列获得最终成品。

3 热处理工艺
在铜合金带材的生产加工过程中，轧制工艺和热处理工艺通常是结合在一起的，时效前进行较大的冷变形，可以加速析出物的析出，在大变形后进行中间退火工艺，然后用一次低温控制制品的性能，这个时候要严格控制退火的时间和温度，火势均匀充分，温度过高、持续时间过长会造成最终制品内晶粒度过大，降低产品的性能，温度过低、时间不足又会让产品部分保留加工硬化效应。

最适合的加热气氛为中性气氛，但在实际操作中很难把握这个度，让温度停留在最合适的地方。

加热炉内气氛的把握是铜合金带材生产中一个重要问题，为此，一般含有少量氧的铜合金都会采用中性或微氧化性的气氛操作。

而高温下容易氧化以及无氧铜等宜采用微还原性气氛或中性气氛加热，比如锡青铜、低锌黄铜、铝青铜等。

由于铜及铜合金易于高温氧化，加之对其板带制品的表面光洁度与色泽要求较高，为此生产中尽量避免氧化退火，而采用保护性气
氛（惰性气体）退火或真空退火。

加热铜材时，对燃料的含硫量要严格控制，因铜中渗硫时生成的cu20及cuzs对合金的塑性十分有害：不仅在晶界上阻碍了再结晶使晶界强度削弱，而且当铜在氧化性气氛加热时，晶界硫化物氧化，致使热轧时开裂。

4 脱脂清洗工序
铜及铜合金一般使用乳化液或水作为热轧、冷轧时的冷却-润滑剂，我国铜加工厂所使用的乳化液有机油、三乙醇胺及油酸配制成乳膏，再依需要配以软化水，成为一定浓度的乳化液。

润滑剂残留容易造成金属表面形成污染斑，必须进行脱脂清洗工序。

铜合金带材必须具备光亮、平整、无污染、耐大气腐蚀等优良的表面质量，以满足后续电镀、焊接等二次加工。

铜合金带材质量的问题涉及整个生产工序，其中，铜合金带材中间及成品清洗是提高其表面质量的最重要的生产工序，现代化的铜合金带材的清洗是在自动化的清洗机上完成的，涉及脱脂酸洗等环节，表面脱脂是改善表面质量、提高铜合金带材防腐蚀性的重要工序，脱脂的作用就是除去铜带表面残留的轧制工艺润滑液及各种油污，由于轧制过程中所用润滑液的不同以及添加剂类型的不同，铜合金表面的残留也不同，如果脱脂清洗的不干净，铜合金表面容易形成云状污迹，在降低表面质量的同时，也会加剧表面腐蚀影响二次加工性能。

而单纯的酸洗无法清除带材表面的油污，因此如今比较成熟有效的脱脂清洗方法是碱液脱脂，碱液对于有机润滑剂有着良好的皂化作用，可以与饱和脂
肪酸形成肥皂和甘油，肥皂又是良好的清洗表面活性剂，具有良好的去除有机润滑剂的作用，对于大部分矿物润滑油，皂化反应不太明显，因此常在其中添加一些表面活性剂，而德国henkel公司的p3-t7221应用的比较普遍。

近年来，为了提高脱脂效果，提高脱脂刷洗质量，新近开发的高压热水脱脂技术是最具发展前途的环保无污染的脱脂新技术。

在实际生产操作中，为了降低成本，对于较厚的坯料，往往采用退火后酸洗刮刷烘干工艺，并在专门的机列上进行。

酸洗液浓度一般为5%～10%，温度30-60℃。

实际操作中，要根据酸液浓度与温度以及合金牌号质量要求等来确定酸洗时间，一般为5-30min，为了实现快速酸洗，提高表面质量，出现了电解酸洗、超声波酸洗等新方法。

5 结束语
铜和铜合金带材是支撑现代科技发展的重要的基础性功能材料，被广泛应用于各种精密器件的加工制造，市场的需求刺激了铜合金带材的生产，不断创新的铜合金带材生产工艺已经被广泛推广。

和发达国家相比，我国的铜合金生产仍然有一定的距离，在国民经济的高速发展和产业重心的转移的形势下，我国铜合金带材的发展面临极大的机遇和挑战，为了增强市场竞争力，铜合金制造必须严格生产工艺，保证产品质量，让专业化生产成为发展趋势。

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