探析铜及铜合金板带材表面清洗处理技术
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探析铜及铜合金板带材表面清洗处理技
术
广东兴发铝业有限公司广东佛山528000
摘要:铜及合金板带材的表面质量对产品的良率有很大的影响,而带材的表
面清洗技术和设备又是决定带材表面质量的重要因素,所以它也就成了在铜及合
金带生产过程中的重要环节。
本文对现代铜带清洗技术和设备的现状和发展进行
了综述。
关键词:铜带;清洗技术;装备
一般情况下,铜基和铜基合金板带的制造流程是:大尺寸铸锭、开坯、磨削、冷粗轧、退火、清洁、冷精轧、退火、清洁、切条、打包。
因此,在铜板和铜合
金板带钢的制造中,表面清洁是必不可少的工序。
铜板及铜板的表面清洗生产线
是一种对其进行脱脂,酸洗,刷洗,清洁,钝化的机械。
它的主要功能是对铜及
铜合金板带材在制造之前的加工过程中,存在的一些不良现象进行清除,获得较
好的表面品质和光亮效果,它的产品分为中间体和成品两部分。
在生产过程中,
采用酸洗和磨光工艺,可以有效地清除轧制过程中产生的杂质,使得精轧制出来
的铜带和铜合金钢带获得较好的表面品质。
该清洁工艺的基本程序是:(1)预先除去油脂,除去附着于油脂表层的灰
尘和微粒;(2)除去油脂并除去附着的油脂;(3)用酸洗法除去氧化膜
(CuO,Cu2O);(4)对已被磨光的表面进行擦拭和清除;(5)用 BTA薄膜进行钝化(BTA薄膜的维持温度为90℃)。
一、表面脱脂
在制造铜基和铜基合金薄板时,通过对其进行除油和清洁处理,不仅可以提
高其表面质量,而且还可以增强其耐腐蚀性能。
在热加工时,因热加工而产生的
冷却水(如:热压油、热压乳等)与热加工而产生的“污斑”,以及其它加工工
艺中残留的油脂、污垢等对热加工工艺的影响,进一步加重了热加工的锈蚀。
所以,对工件进行除油和清洁是非常必要的。
根据油垢的特性,可将其划分为含皂的油垢和未含皂的油垢。
皂化油是从动
物和植物中提取出来的一种脂肪,它可以和碱性溶液发生化学作用而形成肥皂;
无皂化矿物油类,不与碱性物质发生化学反应
像凡士林,润滑油,石蜡等等的油脂。
由于这两种油均不溶于水中,故不能
用清水直接冲洗,通常可通过有机溶剂处理、碱性溶液处理、电解处理等方式除去。
碱水去油脂是铜材加工行业常用的一种去油脂和清洁方法,它是通过碱水使
油脂发生皂化,去除皂化油脂。
在碱性溶液中加入微量的表面活性剂,可以使非
皂化油(矿物油)发生乳化,并将其去除。
由于皂化油在碱水中被溶解成可溶于
水的肥皂,这就是皂化,而在水和油的界面上,乳化剂会降低水和油的界面表面
张力,降低油滴的粘附能力;因为有了乳化剂,油滴就会被粘在上面,形成一种
悬浮的分布,不会凝聚,也不会沉积在铜片和铜片上,实现了去除油脂和清洁。
当前,普通铜厂所采用的去污剂是德国汉高公司研制的一种P_3药剂,其含量为0.3%-0.5%,处理时间为60℃-70℃。
该工艺简单,成本低廉,效果良好。
碱性溶液除油清洁方法为:预喷除油+
除油刷。
本发明涉及一种利用高温高压、热水喷射来除去铜板和铜合金板带上的
残余油脂的一种新方法。
去油脂的刷子使用的是贝纶的滚子。
通过对铜片、铜合
金片的背面进行橡皮加压,并用适当的速度和力度对其进行均匀而稳定的刷洗,
达到更好的去油效果。
铜材及其合金钢板带材在退火和酸洗过程中,其除油效果
直接影响到其质量。
二、研磨清洗
磨削式清洁通常是和酸洗一起进行的,它的功能是除去铜带状物上残留的酸
洗活性物质,使带状物表面变得光滑。
通过对角压轮的支持和大量的清水的冲刷,使带材的表面变得均匀而稳定,获得较高的表面品质。
当前,磨削刷辊已经是铜
及铜合金带材清洁机中的一项重要的设备,在世界范围内都有专门的制造商在制造这种设备。
因此,要保证磨削的结果,必须要依据铜合金的种类、表面状况、带材的状况,来选择适当的刷辊线径、磨粒目数以及软硬度。
当前,砂轮主要有两类:一类是将氧化铝粉和其它粉末涂抹在尼龙线和氨纶线上而形成的砂轮;另外一种是德国3 M公司研制的一种将磨颗粒添加到非织造织物中而制成的砂轮。
通常情况下,对铜带和铜合金条进行表面抛光时,使用的刷辊的直径为中0.25-0.35 mm,磨粒孔为500-600目。
而对金属带的表面打磨精度有较高的要求。
通常选用具有1500~2000目、40~60级硬度的非织造砂轮。
需要说明的是,目数越高,研磨辊的价格就会变得更高,使用寿命也会变得更短。
因此,在实际的生产过程中,要针对各种产品的技术要求,对使用刷辊、磨辊及磨粒目数进行正确的选择,这样才能在确保带材表面质量的情况下,尽可能地降低生产成本。
此外,为了提高带坯在生产中的表面质量,也有使用220目的研磨砥石来清除带坯上产生的细小起皮、起刺等问题,对提高带坯质量也有一定的作用。
在刷磨过程中,对带材的接触压力、研磨量以及对刷辊速度的调整都是影响刷磨品质的重要因素,通常情况下,提高刷辊的速度和降低接触压力对提高刷辊的使用寿命和提高抛光效果都有好处。
所以在实际的生产过程中,应该以带材的表面质量和刷辊的损耗为依据来进行适当的设置,要避免在高转速和大接触压力下进行的过度刷磨。
三、钝化
因铜和铜合金本身呈路易性弱,容易丧失电子而被氧化,尤其是不同金属之间的电势差别,导致铜条在高温和潮湿的条件下很容易被侵蚀并产生颜色变化,所以,避免颜色变化是铜条清洁后的一项关键工艺。
BTA类抗色变抑制剂的主要功能见下表1,它的最大功能是作为一种屏障,在60-70℃的高温下, BTA可以在短时间内与Cu-BTA类化合物结合,在50埃左右的范围内,由于该类化合物非常稳定,不易被侵蚀,所以抗色变的能力很强,可以更好地保留金属的光泽,而且不会对焊接造成任何影响。
为了使其更好地发挥其作用,目前常用的一种钝化剂是 BTA。
在连续清洗机列中,通常采用的是钝化工艺,它还可以将其添加到脱
脂液或酸洗液中,使脱脂和酸洗一次就能结束,这就是复合处理工艺,它的应用
条件是:浓度0. I%,温度40-60℃,处理时间不低于4-5 s。
四、防氧化处理(钝化处理)
在高温潮湿的环境下,铜材及其合金板带在贮存和输送过程中,很容易被氧化,颜色会慢慢变化,对产品的外形和后续的生产都有很大的影响。
所以,对
Cu及其 Cu合金薄片进行清洁后的防褪色(即钝化法)非常关键,其中的钝化法
是必不可少的。
钝化层可以是浸没的,也可以是喷雾的。
当前,使用最多的是由苯丙三氮(BTA)和由 BTA引起的脂肪酸-氨基化合物。
在60℃至70℃的温度下,该钝化剂可以在很快的时间里,生成一层均一的、稳
定的防护层(螯合聚合物),确保在一段时间里,铜和铜合金片带不会发生颜色
变化,可以很好地维持其表面的金属光泽。
在连续式清洁机组中,在刷洗后和干
燥前,经常使用钝化法对铜和铜合金薄片进行表面处理。
结束语:
总之,为了适应现代高精度的铜材和铜合金带的后续电镀、焊接、冲压等二
次加工的需求,铜材和铜合金带的表面质量(光亮、平整、无污染、耐大气腐蚀)必须要改善。
所以,在铜板和铜合金板带的半成品和半成品的清洁,是铜板和铜
合金板带生产过程中最为关键的一道工序。
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