CN112371723A - 一种制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法 - Google Patents

一种制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112371723A
CN112371723A CN202011088285.0A CN202011088285A CN112371723A CN 112371723 A CN112371723 A CN 112371723A CN 202011088285 A CN202011088285 A CN 202011088285A CN 112371723 A CN112371723 A CN 112371723A
Authority
CN
China
Prior art keywords
copper foil
rigid layer
strip
layer strip
composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011088285.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112371723B (zh
Inventor
喻海良
吴雨泽
余飞龙
刘娟
崔晓辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central South University
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Priority to CN202011088285.0A priority Critical patent/CN112371723B/zh
Publication of CN112371723A publication Critical patent/CN112371723A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112371723B publication Critical patent/CN112371723B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/40—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling foils which present special problems, e.g. because of thinness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/773—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material under reduced pressure or vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon

Abstract

一种制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法，将原始厚度为9‑12μm的退火轧制铜箔分成两卷，对厚度为0.5‑1.5mm的刚性层带材进行低温退火，确保刚性层带材中残余应力分布均匀，按照铜箔/刚性层带材/铜箔的顺序进行组合得到复合层状带材；冷却使铜箔温度为‑40℃～‑100℃，防止铜箔与刚性层带材之间的界面发生机械结合或者冶金结合；开启冷轧机，轧辊辊缝设置为刚性层带材厚度的95～99％，将深冷处理的复合层状带材通过轧辊辊缝，进行小压下率轧制，压下率为1‑5％；将轧制后的铜箔进行真空退火将铜箔软化；重复上述步骤，制备出厚度为3～5μm的铜箔，所得铜箔具有优异的机械性能，同时，可实现单面粗糙单面光亮，具有在电路板、电池、新能源汽车、航空航天等行业具有工业应用前景。

Description

一种制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法
技术领域
本发明属于金属材料轧制技术领域，特别涉及一种制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法。
背景技术
随着电子技术等领域的快速发展，极薄铜箔的需求逐年增加。与此同时，市场期望铜箔的厚度越来越薄。然而，市场上绝大部分轧制铜箔的厚度都大于 9μm，已经不能够满足市场的需求。
对于铜箔轧制，通常实现材料厚度降低的方法为减小轧辊直径，比如采用 20辊轧机。另一种方法为采用异步轧制。异步轧制过程中轧件承受剪切应变，因而其最小可轧厚度相对于传统轧制而言大幅度降低。然而，对于上面两种方法，都存在一定的约束条件。对于减小轧辊直径的方法，轧辊的挠度会降低，因而，难以控制轧件板形质量。对于第二中方法，异步轧制过程与张力的协调控制至关重要，对自动控制水平要求高，与此同时，也必须防止轧辊异速比对轧件的擦伤。值得一提的是，对于该工艺，需要采用定制的异步轧机才能实现。
为了克服上述两种方法的不足，实现铜箔制备过程对设备要求的降低，本专利发明了一种制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法。采用该方法制备的铜箔的厚度可以降低到5μm以下，同时，采用普通的冷轧机便可以实现生产。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法，以制备高韧性、高导电性能厚度在5μm以下的轧制铜箔。采用该工艺，可以简化轧机设备要求，也可以保障材料具有良好的综合性能。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法，包括如下步骤：
第一步：将原始厚度为9-12μm的退火轧制铜箔分成两卷，两卷尺寸一致或接近一致；
第二步：对刚性层带材进行低温退火，确保刚性层带材中残余应力分布均匀，所述刚性层带材的材料为高强度钛合金或者铌合金，厚度为0.5-1.5mm，宽度与铜箔的宽度相同；
第三步：按照铜箔/刚性层带材/铜箔的顺序进行组合得到复合层状带材；
第四步：冷却使铜箔温度为-40℃～-100℃，防止铜箔与刚性层带材之间的界面发生机械结合或者冶金结合；
第五步：开启冷轧机，轧辊辊缝设置为刚性层带材厚度的95～99％，考虑轧辊弹性变形的情况下，确保刚性层带材不发生变形，轧制变形全部集中在复合带材的铜箔，将深冷处理的复合层状带材通过轧辊辊缝，进行小压下率轧制，压下率为1-5％；
第六步：将轧制后的铜箔进行卷曲，对铜箔进行真空退火，退火温度为 300-600℃，将铜箔软化；
第七步：重复第一步到第六步2-5次，制备出厚度为3～5μm的铜箔。
所述对刚性层带材进行低温退火的温度为其合金熔点的0.2～0.3倍，以实现刚性层带材中残余应力分布均匀。
所述刚性层带材的长度为铜箔长度的2倍。
所述第四步使用氮气冷却喷枪进行冷却。
所述第五步中，在轧制结束后，铜箔和刚性层带材通过卷曲机自动分离。
与现有技术相比，本发明可制备厚度低于5μm的极薄铜箔，所得铜箔具有优异的机械性能，同时，可实现单面粗糙单面光亮，具有在电路板、电池、新能源汽车、航空航天等行业具有工业应用前景。
附图说明
图1是本发明极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制流程图。
图2是本发明具体实施例中制备所得铜箔的厚度示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
本发明的主要原理为：小压下率轧制过程中轧件表层承受最大的剪切变形，表层将发生大的剧烈塑性变形，从而实现表层铜箔厚度大幅降低。同时利用表层小压下率轧制以及中间刚性层带材变形难的特点，防止中间刚性层带材变形，实现刚性层带材的重复利用。利用深冷气体冷却防止表层铜箔与中间刚性层带材表面发生机械或者冶金界面结合，实现轧后表层铜箔与中间刚性层带材快速分离，且保持铜箔完整性，实现高性能极薄铜箔制备。
如图1所示，本发明制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法包括如下步骤：
第一步：采用高性能的退火轧制铜箔1为原料，退火轧制铜箔1的原始厚度为9-12μm。采用高强度钛合金或者铌合金作为中间刚性层带材2，刚性层带材2的厚度为0.5-1.5mm，刚性层带材2表面光洁，无任何脏污和缺陷。退火轧制铜箔1和刚性层带材2宽度相同。
第二步：将退火轧制铜箔1分成两卷，两卷尺寸接近一致。
第三步：对刚性层带材2进行低温退火，确保刚性层带材2中残余应力分布均匀。
第四步：在刚性带材左侧导辊3和压靠导辊5的作用下，按照退火轧制铜箔1/刚性层带材2/退火轧制铜箔1的顺序进行组合得到复合层状带材。
第五步：开启氮气冷却喷枪4，使退火轧制铜箔1温度低于-40℃。防止退火轧制铜箔1与刚性层带材2之间的界面发生机械结合或者冶金结合。
第六步：开启冷轧机6，轧辊辊缝设置为刚性层带材2厚度的95～99％，考虑轧辊弹性变形的情况下，确保刚性层带材2不发生变形，而轧制变形全部集中在复合带材的铜层。将深冷处理的复合层状带材通过轧辊辊缝。
第七步：在分离导辊7的作用下，将轧制后复合层状带材进行分离，对轧后的铜箔9进行卷曲，并进行真空退火，退火温度为300-600℃，使其软化。在刚性带材右侧导辊8的作用下，对轧制后刚性带材10进行卷曲，以备下次重复使用。
第八步：重复第一步到第七步2-5次，制备出厚度为3～5μm的铜箔。
在本发明的一个具体实施例中，退火轧制铜箔1的原始厚度为10μm，刚性层带材2的材料为高强度钛合金，厚度为1mm，二者的宽度均为60mm。轧辊辊缝设置为刚性层带材2厚度的96％，重复轧制4次，制备出厚度3μm的铜箔，如图2所示。

Claims (5)

1.一种制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：将原始厚度为9-12μm的退火轧制铜箔分成两卷，两卷尺寸一致或接近一致；
第二步：对刚性层带材进行低温退火，确保刚性层带材中残余应力分布均匀，所述刚性层带材的材料为高强度钛合金或者铌合金，厚度为0.5-1.5mm，宽度与铜箔的宽度相同；
第三步：按照铜箔/刚性层带材/铜箔的顺序进行组合得到复合层状带材；
第四步：冷却使铜箔温度为-40℃～-100℃，防止铜箔与刚性层带材之间的界面发生机械结合或者冶金结合；
第五步：开启冷轧机，轧辊辊缝设置为刚性层带材厚度的95～99％，考虑轧辊弹性变形的情况下，确保刚性层带材不发生变形，轧制变形全部集中在复合带材的铜箔，将深冷处理的复合层状带材通过轧辊辊缝，进行小压下率轧制，压下率为1-5％；
第六步：将轧制后的铜箔进行卷曲，对铜箔进行真空退火，退火温度为300-600℃，将铜箔软化；
第七步：重复第一步到第六步2-5次，制备出厚度为3～5μm的铜箔。
2.根据权利要求1所述制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法，其特征在于，所述对刚性层带材进行低温退火的温度为其合金熔点的0.2～0.3倍，以实现刚性层带材中残余应力分布均匀。
3.根据权利要求1所述制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法，其特征在于，所述刚性层带材的长度为铜箔长度的2倍。
4.根据权利要求1所述制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法，其特征在于，所述第四步使用氮气冷却喷枪进行冷却。
5.根据权利要求1所述制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法，其特征在于，所述第五步中，在轧制结束后，铜箔和刚性层带材通过卷曲机自动分离。
CN202011088285.0A 2020-10-13 2020-10-13 一种制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法 Active CN112371723B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011088285.0A CN112371723B (zh) 2020-10-13 2020-10-13 一种制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011088285.0A CN112371723B (zh) 2020-10-13 2020-10-13 一种制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112371723A true CN112371723A (zh) 2021-02-19
CN112371723B CN112371723B (zh) 2021-12-28

Family

ID=74581332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011088285.0A Active CN112371723B (zh) 2020-10-13 2020-10-13 一种制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112371723B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113500096A (zh) * 2021-07-05 2021-10-15 湖南湘投金天钛金属股份有限公司 一种含铌过渡层的钛铜精密复合带卷及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11244910A (ja) * 1998-03-05 1999-09-14 Kichizaemon Nakagawa 極薄金属箔の製造方法
CN105209188A (zh) * 2013-06-07 2015-12-30 Vdm金属有限公司 制备金属箔的方法
CN107127213A (zh) * 2017-06-14 2017-09-05 中南大学 一种制备极薄金属钼箔材的方法
CN108273848A (zh) * 2018-01-30 2018-07-13 北京信达盛包装材料有限公司 一种双暗面铝箔及其制备方法
CN109201734A (zh) * 2018-08-17 2019-01-15 中南大学 一种制备超高强度金属箔材的深冷异步轧制工艺
CN109746271A (zh) * 2019-01-14 2019-05-14 中南大学 一种高性能铜箔的深冷叠轧制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11244910A (ja) * 1998-03-05 1999-09-14 Kichizaemon Nakagawa 極薄金属箔の製造方法
CN105209188A (zh) * 2013-06-07 2015-12-30 Vdm金属有限公司 制备金属箔的方法
CN107127213A (zh) * 2017-06-14 2017-09-05 中南大学 一种制备极薄金属钼箔材的方法
CN108273848A (zh) * 2018-01-30 2018-07-13 北京信达盛包装材料有限公司 一种双暗面铝箔及其制备方法
CN109201734A (zh) * 2018-08-17 2019-01-15 中南大学 一种制备超高强度金属箔材的深冷异步轧制工艺
CN109746271A (zh) * 2019-01-14 2019-05-14 中南大学 一种高性能铜箔的深冷叠轧制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113500096A (zh) * 2021-07-05 2021-10-15 湖南湘投金天钛金属股份有限公司 一种含铌过渡层的钛铜精密复合带卷及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112371723B (zh) 2021-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109894471B (zh) 一种高结合强度镁铝复合薄板带差温异步轧制复合方法
CN109201734B (zh) 一种制备超高强度金属箔材的深冷异步轧制工艺
CN103962409B (zh) 一种铜线的制造方法
CN109201737B (zh) 心部为超细晶而表层为粗晶的梯度结构材料的制备方法
CN103212574A (zh) 一种冷、温轧制复合制备铝合金复合箔的方法
WO2019109784A1 (zh) 贯穿式银铜复合锭块及带材的制备方法
CN112371723B (zh) 一种制备极薄铜箔的复合带材梯度深冷轧制方法
CN109530436B (zh) 一种不锈钢带的冷轧方法及不锈钢带
CN109746270B (zh) 一种高性能铜箔的单机架可逆深冷制备方法
CN111570512A (zh) 一种高强韧镁合金板材及其叠合压轧制备方法
CN109530435B (zh) 一种不锈钢带的冷轧方法及不锈钢带
CN101871084B (zh) 低延性异向性轧延铝合金片的制造方法
CN109201738B (zh) 一种梯度结构带材的复合轧制制备方法
CN105244119B (zh) 一种铜包铝复合v型线的制备工艺
CN109746271B (zh) 一种高性能铜箔的深冷叠轧制备方法
CN113617840B (zh) 一种多金属多层梯度复合材料的制备方法
CN108315579B (zh) 织构稀土CuNiSiCr合金材料及制备工艺和应用
CN111872122B (zh) 一种高精度冷轧板的生产工艺
CN112090961B (zh) 一种层状钛铝钢复合带卷材料及其制备方法
CN113477740A (zh) 一种钛铜精密复合带卷及其制备方法
WO2018061530A1 (ja) Ｆｅ－Ｎｉ系合金薄板の製造方法及びＦｅ－Ｎｉ系合金薄板
US9539626B2 (en) Method of rolling NiW alloy tapes for coated conductors
CN105537313A (zh) 铜线的制造方法
CN109482644B (zh) 一种钛及钛合金带卷表面均匀化的方法
CN111112330A (zh) 一种提高铜带材强度且不造成各向异性的加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant