CN113083897B - 一种铜或者铜合金带材高均匀性表面的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种铜或者铜合金带材高均匀性表面的制备方法，属于有色金属带材加工技术领域，解决铜或者铜合金带材表面微观及宏观的均匀性的技术问题，本发明在目前的轧辊粗糙度控制和轧辊毛化的基础上，增加一次预成品清洗，并在清洗和气垫炉退火过程中不加钝化剂或采用极低浓度的钝化剂，包括以下工艺：预成品轧制→预成品清洗→气垫炉退火→成品轧制→成品清洗→拉矫→分切。本发明能够改善带材的表面张力和浸润性，提升冲压、电镀、涂覆、封装等过程的加工性能，并具备带材表面的漫反射效果，光学定位精度更精确，便于自动化生产。
Description
技术领域
本发明属于有色金属带材加工技术领域，具体涉及一种铜或者铜合金带材高均匀性表面的制备方法。
背景技术
铜或者铜合金带材主要应用在集成电路、LED、电子连接器等电子使用领域，随着智能化的不断提升和设备体积的不断缩小，对带材表面要求越来越高。表面质量和表面性能对后续的深加工起着重要的影响作用，集成电路集成度提高后，加工精度不断提升、电镀厚度的不断减薄、涂覆材料均匀性和表面流动性一致性提高等要求，表面特征受到的关注度不断提高。
企业目前采用改善表面粗糙度的方法，通过轧辊磨削工艺改进，抛光轧辊表面，降低轧辊表面粗糙度，获得光洁度高的铜带表面。但是光洁度提高后，表面形貌还存在一致性差的问题，存在电镀过程中电镀不均匀的现象，影响后续的精密加工精度，也影响美观。为了解决电镀不均匀现象，常规方法是对铜带进行预镀铜，然后在进行电镀，增加成本，影响产能。
钢带行业，通常利用轧辊毛化的方式改变轧辊表面的形貌，轧制后形成均匀性高的表面。依据产品表面粗糙度要求，轧辊磨削后的粗糙度控制范围在产品要求粗糙度基础上减少0.01µm-0.2µm，进行轧辊磨削；然后对轧辊表面进行毛化处理，毛化处理后轧辊表面粗糙度符合产品粗糙度要求。常见的轧辊毛化的方式有：
1）激光毛化：采用高能量脉冲激光束聚焦照射于轧辊表面，激光在轧辊表面获得高的能量密度，轧辊表面加热、熔化并部分汽化，形成毛化点，轧辊表面毛化；
2）电火花毛化：利用瞬间的高能量脉冲电能在点击与轧辊间形成高温、高压区域，电极瞬时通电时与轧辊之间产生电火花，在工作辊表面形成麻坑，轧辊表面毛化；
3）喷丸毛化：利用告诉旋转的离心轮将具有尖锐边缘、高硬度的冲击材料加速喷向轧辊表面，当冲击粒子撞击到轧辊表面时，轧辊表面被切割下细小的金属微粒。
借鉴钢带行业轧辊毛化工艺后，铜带的常规生产工艺为：预成品轧制→气垫炉退火→成品轧制→成品清洗→拉矫→分切。一般情况下，预成品和成品轧制过程中均采用磨削轧辊进行，成品表面形貌存在不均匀现象。
发明内容
为了克服现有技术的不足，解决铜或者铜合金带材表面微观及宏观的均匀性的技术问题，本发明提供一种铜或者铜合金带材高均匀性表面的制备方法，改善带材的表面张力和浸润性，提升冲压、电镀、涂覆、封装等过程的加工性能，并具备带材表面的漫反射效果，光学定位精度更精确，便于自动化生产。
为解决以上技术问题，在目前的轧辊粗糙度控制和轧辊毛化的基础上，增加一次预成品清洗，并在清洗和气垫炉退火过程中不加钝化剂或采用极低浓度的钝化剂，包括以下工艺：预成品轧制→预成品清洗→气垫炉退火→成品轧制→成品清洗→拉矫→分切，本发明通过以下技术方案予以实现。
一种铜或者铜合金带材高均匀性表面的制备方法，包括以下步骤：
S1、预成品轧制：采用磨削轧辊对铜或者铜合金带材进行预成品轧制，预成品轧制过程轧辊表面的粗糙度Ra≤0.3µm；
S2、预成品清洗：
S21、一次脱脂过程：采用脱脂刷清除预成品轧制后带材表面的轧制油和杂质；
S22、一次酸洗过程：采用硫酸对步骤S21一次脱脂后的带材表面进行一次酸洗，并且一次酸洗过程不采用抛光刷，一次酸洗过程钝化剂关停，完成预成品清洗；
S3、气垫炉退火：
S31、气垫炉退火前表面清洗：
S311、二次脱脂：采用脱脂刷清除步骤S2预成品清洗后带材表面的轧制油和杂质；
S312、二次酸洗：采用硫酸对步骤S311二次脱脂后的带材表面进行二次酸洗，并且二次酸洗过程不采用抛光刷；二次酸洗过程中钝化剂关停，完成气垫炉退火前表面清洗；
S32、气垫炉热处理：将步骤S312二次酸洗后的带材送入气垫炉进行退火处理，退火温度为400-700℃，带材送进速度为8-90m/min；
S4、成品轧制：采用磨削后毛化处理的轧辊进行成品轧制，成品轧制过程轧辊的粗糙度Ra≤0.1µm；
S5、成品清洗：
S51、成品脱脂：采用脱脂刷清除步骤S4成品轧制后带材表面的轧制油和杂质；
S52、成品酸洗：采用硫酸对步骤S51成品脱脂后的带材表面进行成品酸洗，不采用抛光刷；成品酸洗过程中使用常规浓度的钝化剂，防止带材表面氧化；
S6、拉矫：采用拉矫工艺消除带材残余应力，拉矫工艺延伸率范围为0.1-0.5%，速度＜250m/min。
进一步地，在所述步骤S21、S311与S51中，脱脂刷的材质为尼龙，脱脂刷的丝径＞0.1mm。
进一步地，在所述步骤S22、S312与S52中，硫酸的浓度为10-15%。
与现有技术相比本发明的有益效果为：
1）、带材表面宏观和微观形貌均匀性好，电镀、涂覆性能更均匀，表面结合力高，有利于降低后续加工成本；
2）、带材表面微观缺陷明显减少，不会出现料脏、色差现象；
3）、表面不会有镜面反光现象，光学定位更精确，便于后续的自动化生产。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例均按照常规实验条件。另外，对于本领域技术人员而言，在不偏离本发明的实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
在本具体实施方式部分，铜或者铜合金带材表面粗糙度要求为：Ra≤0.1µm。
实施例1
一种铜或者铜合金带材高均匀性表面的制备方法，包括以下步骤：
S1、预成品轧制：采用磨削轧辊对铜或者铜合金带材进行预成品轧制，预成品轧制过程轧辊表面的粗糙度Ra为0.22µm；
S2、预成品清洗：
S21、一次脱脂过程：采用0.15mm丝径的尼龙脱脂刷清除预成品轧制后带材表面的轧制油和杂质；
S22、一次酸洗过程：采用浓度为13%的硫酸对步骤S21一次脱脂后的带材表面进行一次酸洗，并且一次酸洗过程不采用抛光刷，一次酸洗过程钝化剂关停，完成预成品清洗；
S3、气垫炉退火：
S31、气垫炉退火前表面清洗：
S311、二次脱脂：采用0.2mm丝径的尼龙脱脂刷清除步骤S2预成品清洗后带材表面的轧制油和杂质；
S312、二次酸洗：采用浓度为13%的硫酸对步骤S311二次脱脂后的带材表面进行二次酸洗，并且二次酸洗过程不采用抛光刷；二次酸洗过程中钝化剂关停，完成气垫炉退火前表面清洗；
S32、气垫炉热处理：将步骤S312二次酸洗后的带材送入气垫炉进行退火处理，退火温度为550℃，带材送进速度为50m/min；
S4、成品轧制：工作辊磨削至0.07µm后进行毛化处理，毛化处理后工作辊粗糙度Ra为0.1µm，采用毛化处理的轧辊进行成品轧制，轧制1道次，轧制后带材表面粗糙度0.1µm；
S5、成品清洗：
S51、成品脱脂：采用0.15mm丝径的尼龙脱脂刷清除步骤S4成品轧制后带材表面的轧制油和杂质；
S52、成品酸洗：采用浓度为13%的硫酸对步骤S51成品脱脂后的带材表面进行成品酸洗，不采用抛光刷；成品酸洗过程中钝化剂浓度为0.1%，防止带材表面氧化；
S6、拉矫：采用拉矫工艺消除带材残余应力，拉矫工艺延伸率范围为0.3%，速度＜200m/min。
本实施例1生产的产品表面，在显微镜下观察，无长条状轧制纹路，表面清洁度高。按照GB/T 20254.1-2015（GB/T 10610）的标准进行表面粗糙度检测，符合IC框架行业使用要求，且表面粗糙度Rmax指标要优于常规产品，表面电镀后均匀性好，不影响电镀效果的前提下可以减少镀层厚度。
实施例2
一种铜或者铜合金带材高均匀性表面的制备方法，包括以下步骤：
S1、预成品轧制：采用磨削轧辊对铜或者铜合金带材进行预成品轧制，预成品轧制过程轧辊表面的粗糙度Ra为0.22µm；
S2、预成品清洗：
S21、一次脱脂过程：采用0.15mm丝径的尼龙脱脂刷清除预成品轧制后带材表面的轧制油和杂质；
S22、一次酸洗过程：采用浓度为13%的硫酸对步骤S21一次脱脂后的带材表面进行一次酸洗，并且一次酸洗过程不采用抛光刷，一次酸洗过程中钝化剂采用去离子水，完成预成品清洗；
S3、气垫炉退火：
S31、气垫炉退火前表面清洗：
S311、二次脱脂：采用0.2mm丝径的尼龙脱脂刷清除步骤S2预成品清洗后带材表面的轧制油和杂质；
S312、二次酸洗：采用浓度为13%的硫酸对步骤S311二次脱脂后的带材表面进行二次酸洗，并且二次酸洗过程采用2000目抛光刷；二次酸洗过程中钝化剂采用去离子水，完成气垫炉退火前表面清洗；
S32、气垫炉热处理：将步骤S312二次酸洗后的带材送入气垫炉进行退火处理，退火温度为550℃，带材送进速度为50m/min；
S4、成品轧制：工作辊磨削至0.07µm后进行毛化处理，毛化处理后工作辊粗糙度Ra为0.09µm，采用毛化处理的轧辊进行成品轧制，轧制2道次，轧制后带材表面粗糙度0.09µm；
S5、成品清洗：
S51、成品脱脂：采用0.15mm丝径的尼龙脱脂刷清除步骤S4成品轧制后带材表面的轧制油和杂质；
S52、成品酸洗：采用浓度为13%的硫酸对步骤S51成品脱脂后的带材表面进行成品酸洗，不采用抛光刷；成品酸洗过程中钝化剂浓度为0.1%，防止带材表面氧化；
S6、拉矫：采用拉矫工艺消除带材残余应力，拉矫工艺延伸率范围为0.3%，速度＜200m/min。
实施例3
一种铜或者铜合金带材高均匀性表面的制备方法，包括以下步骤：
S1、预成品轧制：采用磨削轧辊对铜或者铜合金带材进行预成品轧制，预成品轧制过程轧辊表面的粗糙度Ra为0.22µm；
S2、预成品清洗：
S21、一次脱脂过程：采用0.15mm丝径的尼龙脱脂刷清除预成品轧制后带材表面的轧制油和杂质；
S22、一次酸洗过程：采用浓度为13%的硫酸对步骤S21一次脱脂后的带材表面进行一次酸洗，并且一次酸洗过程不采用抛光刷，一次酸洗过程中钝化剂浓度为0.04%，完成预成品清洗；
S3、气垫炉退火：
S31、气垫炉退火前表面清洗：
S311、二次脱脂：采用0.2mm丝径的尼龙脱脂刷清除步骤S2预成品清洗后带材表面的轧制油和杂质；
S312、二次酸洗：采用浓度为13%的硫酸对步骤S311二次脱脂后的带材表面进行二次酸洗，并且二次酸洗过程不采用抛光刷；二次酸洗过程中钝化剂浓度为0.04%，完成气垫炉退火前表面清洗；
S32、气垫炉热处理：将步骤S312二次酸洗后的带材送入气垫炉进行退火处理，退火温度为550℃，带材送进速度为50m/min；
S4、成品轧制：工作辊磨削至0.07µm后进行毛化处理，毛化处理后工作辊粗糙度Ra为0.12µm，进行轧辊抛光处理，抛光后粗糙度0.09µm，采用抛光后的轧辊进行成品轧制，轧制2道次，轧制后带材表面粗糙度0.09µm；
S5、成品清洗：
S51、成品脱脂：采用0.2mm丝径的尼龙脱脂刷清除步骤S4成品轧制后带材表面的轧制油和杂质；
S52、成品酸洗：采用浓度为13%的硫酸对步骤S51成品脱脂后的带材表面进行成品酸洗，不采用抛光刷；成品酸洗过程中钝化剂浓度为0.09%，防止带材表面氧化；
S6、拉矫：采用拉矫工艺消除带材残余应力，拉矫工艺延伸率范围为0.3%，速度＜200m/min。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种铜或者铜合金带材高均匀性表面的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、预成品轧制：采用磨削轧辊对铜或者铜合金带材进行预成品轧制，预成品轧制过程轧辊表面的粗糙度Ra≤0.3µm；
S2、预成品清洗：
S21、一次脱脂过程：采用脱脂刷清除预成品轧制后带材表面的轧制油和杂质；
S22、一次酸洗过程：采用硫酸对步骤S21一次脱脂后的带材表面进行一次酸洗，并且一次酸洗过程不采用抛光刷，一次酸洗过程钝化剂关停，完成预成品清洗；
S3、气垫炉退火：
S31、气垫炉退火前表面清洗：
S311、二次脱脂：采用脱脂刷清除步骤S2预成品清洗后带材表面的轧制油和杂质；
S312、二次酸洗：采用硫酸对步骤S311二次脱脂后的带材表面进行二次酸洗，并且二次酸洗过程不采用抛光刷；二次酸洗过程中钝化剂关停，完成气垫炉退火前表面清洗；
S32、气垫炉热处理：将步骤S312二次酸洗后的带材送入气垫炉进行退火处理，退火温度为400-700℃，带材送进速度为8-90m/min；
S4、成品轧制：采用磨削后毛化处理的轧辊进行成品轧制，成品轧制过程轧辊的粗糙度Ra≤0.1µm；
S5、成品清洗：
S51、成品脱脂：采用脱脂刷清除步骤S4成品轧制后带材表面的轧制油和杂质；
S52、成品酸洗：采用硫酸对步骤S51成品脱脂后的带材表面进行成品酸洗，不采用抛光刷；成品酸洗过程中使用常规浓度的钝化剂，防止带材表面氧化；
S6、拉矫：采用拉矫工艺消除带材残余应力，拉矫工艺延伸率范围为0.1-0.5%，速度＜250m/min。
2.根据权利要求1所述的一种铜或者铜合金带材高均匀性表面的制备方法，其特征在于：在所述步骤S21、S311与S51中，脱脂刷的材质为尼龙，脱脂刷的丝径＞0.1mm。
3.根据权利要求1所述的一种铜或者铜合金带材高均匀性表面的制备方法，其特征在于：在所述步骤S22、S312与S52中，硫酸的浓度为10-15%。
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