铜及铜合金板带材表面清洗技术及装备范文

铜及铜合金板带材表面清洗技术及装备

现代高精铜及铜合金带材必须具备光亮、平整、无污染、耐大气腐蚀的优良表面质量，以满足后续电镀、焊接、冲压等二次加工对铜带表面日益严格的技术要求。铜及铜合金板带材表面质量控制涉及整个生产工艺流程中的各个生产环节，其中带材中间及成品清洗是提高带材表面质量最重要的生产工序。现代高精铜及铜合金板带材生产线中，带材的清洗是在高度现代化、自动化、连续化的清洗机列上完成的，涉及脱脂、酸洗、研磨、钝化、烘干等多个环节，正确运用相关的清洗技术、选择工艺结构合理的装备是提高带材表面质量的关键，对推动我国以高性能、高精度、高表面质量为代表的高精铜及铜合金板带材发展具有重要的意义。

一、铜及铜合金带材表面清洗技术

1.1 脱脂

表面脱脂是改善表面质量、提高抗蚀能力的重要工序，在板带材生产中常用作退火前带材的清洗和硬态加工材成品表面清洗，既可单独与烘干装置组成脱脂清洗线，又可与酸洗、研磨、钝化、烘干组合成脱脂-酸洗表面处理线，提高酸洗、研磨等表面处理效果。脱脂的目的是去除铜带表面残留的轧制工艺润滑液及各种油污，目前常用润滑油如表1所示，实验表明由于不同油品碳氢链长短类型差异很大，导致残留物数量、挥发温度范围各不相同，

同时由于添加剂类型、数量各不相同，退火残留物形态、颜色也不相同，不同退火温度下残留物形态及数量见表2。在铜及铜合金表面清洗中，脱脂工序是不可缺少的关键工艺环节，特别是纯铜、高铜类合金，带卷间如果残留润滑液，如果脱脂效果不好，即使采用带低温抽吸的真空高氢光亮退火也很难彻底消除润滑剂分解对带材表面的污染及退火膜，在金属表面形成云状的污迹不仅降低表面质量，也会加剧表面腐蚀影响二次加工性能；另外酸洗无法清除带材表面附着的残油及各种污物，没有脱脂清洗会严重影响带材的酸洗质量，因此脱脂效果的好坏决定了铜带退火、

酸洗质量的高低。

目前铜及铜合金脱脂清洗方法及比较如表3所示。目前板带材成熟的脱脂方法是采用碱液脱脂，对于有机

润滑剂，碱液具有良好的皂化作用，可以与饱和脂肪酸形成脂肪酸钠（肥皂）和甘油，同时饱和脂肪酸钠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。但对于大部分矿物润滑油，其皂化反应不明显，单靠碱液去除效果有限，必须添加一系列表面活性剂，才能达到良好的去油效果，目前普遍采用的是德国Henkel公司的

P3-T7221脱脂剂，主要由苛性钠、碳酸钠、焦磷酸钠、偏硅酸钠和系列表面活性剂组成，易溶于水、清洗泡沫低，具有良好的水软化特性，一般加入量为0.3〜2 %，溶液温度在70〜80 C之间清洗效果最好，但由于溶液温度较

高，脱脂时会产生大量的碱雾，必须解决碱雾的收集和处理问题。为此德国SURTE（公司开发出一种以磷酸盐为主

的脱脂剂surtecl132 ，其使用浓度大约2〜6 %,同时配入0.5 %左右的surtecl084 表面活性剂，该种脱脂剂溶液使用温度在30〜50 C之间，可以大幅减少碱雾的生成。

近年来表面脱脂技术新近的发展趋势是：为了提高脱脂效果，在脱脂刷洗前增加预脱脂环节，以喷淋的方

式去除带材表面大部分残油，提高脱脂刷洗质量，其中新近开发的高压热水脱脂技术，采用20~60 MPa的热水高压

喷射，配合两级热水喷淋，可达到优良的脱脂、清污效果，是当前极具发展前途的环保、无污染的脱脂处理新技术。

表各种脱脂技术的对比

名

组成及原理优点缺点应用领域称

1.2

酸洗

铜及铜合金酸洗主要目的在于去除加工过程中（特别是中间退火）产生的氧化层，通常与研磨配合使用， 提高带材表面质量。现代铜及

铜合金板带材采用连续通过式酸洗，随着机列速度的不断提高，在酸洗槽中通过的时 间一般不超过30 s ，因此与传统浸泡式酸洗不同，其酸洗质量的高低取决于不同合金品种氧化层性质、脱脂效果、 来料表面氧化程度等一系列因素，根据不同合金品种正确选择酸液成份、根据带材表面氧化状况及规格调整机列通 过速度、注重中间退火前脱脂处理、提高退火保护质量降低带材氧化程度等工艺措施，是保证机列生产效率与酸洗 质量的关键。

铜及铜合金酸洗液成份及酸洗特点如表

4、表5所示，常见的酸洗缺陷见表 6。目前为提高酸洗光亮度，

石油系物质易

各种与润滑油亲和的石油系、氯

溶解润滑油能力强，脱脂迅

燃、氯系致癌、

氟系破坏臭氧

在铜及铜合金

板带材上极少

系、氟系化合物，乳化活性剂等

速、彻底，清洗效果可达到单

” ， 2 面1〜3mg/m

层，乳化活性剂

使用，主要用于

与油品反应产物

铜管在线封闭

清除困难 清洗中

电解液中金属杂

在碱性溶液中通电，以铜带作为阴

氢气是极好的还原、活化剂,

质易析出沉积在

主要用于小型

极，利用电解时阴极产生的氢气泡

脱脂效果好，并且具有表面抛

铜带表面，并极

试样的脱脂、抛

光作用。清洗效果可达到单面

易产生过度脱

光，大规模生产

将表面污物及残油剥离

3mg/m

脂，恶化带材表

应用还有许多

面。

问题需要解决

在脱脂槽内，将超声信号转化为每 具有环保无污染特性，表面清

秒上万次的高频机械振荡，在脱脂 洗效果好，对于氧化不严重的

大规模连续化清

液中辐射传播，造成“空化效 带材，可以省去酸洗工序，直

洗生产实例尚未

非连续通过的 应”，形成无数小气泡，小气泡破 接加入钝化剂即可完成所有

见到，专用设备

小型机械零件 裂可产生1000个大气压的瞬时高 清洗过程，大大简化清洗工艺

开发、造价高昂，

的槽式浸入式

压，对带材产生持续冲击， 达到剥

流程。清洗效果可达到单面小

是制约该项技术

清洗

离油污的效果

于 5mg/m

推广应用的关键

存在碱雾的收集 碱液通过活性剂与润滑油形成脂 技术成熟，应用广泛，是目前

处理问题，去除

肪酸钠等物质，其易溶于水达到去

板带脱脂的主要方式，清洗效

的油污存在劣化

广泛应用于连 续化铜板带清

除油污的目的

果可以达到单面5mg/m

脱脂效果的问

题，必须增加油 洗线

水分离装置

在铜加工领域,

执

八米用咼压热水冲破表面油膜及污

该项技术已在国外应用， 可达

目前国内外相应

适用于各种连 物，配合多级热水喷淋，达到去除

到碱洗的效果，环保无污染,

装备、技术已经

续化展开清洗 油污的目的

是目前先进的脱脂方式

研发出来，正在

线，是最具有发

推广应用

展前途的新型 环保脱脂技术