铝合金箔材生产工艺论文

2022-04-15

摘要:技工学校建设冶金专业一直是一个困难的问题,主要是因为招生的学生基础层次差,多数是问题少年,年龄差距大。而冶金专业是一个系统的工程,涉及到化学、采矿、金属加工、压延等多方面的内容。因此,如何在技工学校开展冶金专业成了一个难关,我校根据实践在专业范围、思想教育、建设实训基地、加强师资建设方面作了卓有成效的工作。下面是小编为大家整理的《铝合金箔材生产工艺论文(精选3篇)》,欢迎阅读,希望大家能够喜欢。

铝合金箔材生产工艺论文 篇1:

压延铜箔生产工艺概述

摘要:综述了国内外压延铜箔的生产现状,分析了压延铜箔的生产工艺和关键技术,指出厚度控制、表面质量和表面处理是铜箔生产的关键环节,全面、全过程和全员参与的质量管理制度是压延铜箔生产的保证;介绍了电子铜箔的种类、应用领域和工业标准;综合对比了电解铜箔与压延铜箔的性能,与电解铜箔相比,压延铜箔具有更好的延伸性和耐折性,更高的软化温度和强度,更低的表面粗糙度,指出压延铜箔是制造挠性印刷线路板基板的关键材料.

关键词:压延铜箔; 挠性印刷线路板; 电解铜箔; 生产工艺; 关键技术

文献标志码: A

Overview of the Production Process on Rolled Copper Foil

TIAN Juntao

(China NERIN Engineering Co., Ltd., Nanchang 330032, China)

Following an introduction of the production of rolled copper foil worldwide,the production process and key technology of the rolled copper have been analyzed,in which the thickness control,surface quality and surface treatment are the essential processes.The allround quality management guarantees the production of rolled copper foil.In addition,based on the applications and industrial standards of electronic foil,a comprehensive comparison has been made on various properties between the electrolytic copper foil and rolled copper foil.Comparatively,rolled copper foil has better extensibility and folding resistance,higher softening temperature and strength,lower surface roughness,which is one of the key materials in manufacturing flexible printed circuit board substrate.

Key words:

rolled copper foil; flexible printed circuit board; electrolytic copper foil; production process; key techniques

0前言

国民经济的快速发展以及生活水平的迅速提高,带动了通讯、消费性电子产业的飞速发展.便携式电子产品已经成为人们生活的必需品,如数码相机、液晶电视、汽车导航仪、移动电话、笔记本电脑、CD唱机和游戏机等.消费者对电子产品轻、薄、短、小的性能追求永无止境,从而要求其核心部件之一——印制电路板更薄、更轻,配线密度更高,性能更稳定.而铜箔是制造印制电路板的关键材料之一,在印制电路板中主要起导通电路、互联元器件的重要作用,被称为电子产品信号与电能传输、沟通的“神经网络”.微电子技术的飞速发展对铜箔提出了更高的要求,主要表现在高(物理性能和高可靠性)、低(低表面粗糙度)、薄(9 μm及以下)、无(无外观缺陷)4个方面.压延铜箔因其强度、延展性、抗弯曲性、导电性和致密度均优于电解铜箔,能很好地满足高端挠性印制电路板的性能要求,因此被广泛用于制造高频、高速传送和精细线路的印刷电路板.

1铜箔的用途

铜箔是将高纯度的铜材,经过压延加工或电化学等方法制成的一种箔状制品.铜箔根据生产工艺的不同可分为压延铜箔和电解铜箔,其在电子工业中的应用如图1所示.

图1铜箔在电子工业中的应用

Fig.1Application of copper foil in electronics industry

2我国电子铜箔的生产情况

与国外铜箔企业相比,国内生产的电子铜箔产品在档次和技术水平上仍有不小的差距[1].表1为国内18家主要铜箔企业填报至电子铜箔分会的各种规格、类型铜箔的产量及比例.从表1中可以看出,国内电子铜箔占比最大的品种是35 μm铜箔,占整个铜箔产量的42.3%;其次是18 μm铜箔,占比为28.8%.18 μm以下及35 μm以上铜箔的占比远低于日本电子铜箔业产品结构中的同类产品.

3印制线路用金属箔的分类和标准

3.1印制线路用金属箔的质量分级

印制线路用金属箔按特性的质量保证水平差异分为3个等级.3级:适用于要求保证等级最高的应用场合;2级:适用于电路设计、工艺及规范一致性要求允许局部区域不一致的应用场合;1级:适用于要求电路功能完整、力学性能和外观缺陷不重要的应用场合[2].

3.2铜箔的行业标准

世界上权威铜箔标准见表2.国内铜加工箔材指厚度≤0.05 mm的带材;国外指厚度≤0.1 mm的带材.

3.3PIC-4562《印制线路用金属箔》金属箔

近年来IPC标准在国际社会得到广泛的使用及认可.最新PIC-4562《印制线路用金属箔》标准涉及的金属箔共9种,其型号及详细规范见表3[2].

3.4印制线路用金属箔的技术要求

IPC-4562印制线路对金属箔标准的主要技术要求,包括外观、尺寸、物理性能、工艺、工艺质量、金属箔纯度和质量电阻率等,见表4.

4电解铜箔与压延铜箔的性能对比

压延铜箔是将铜锭经过不断碾轧制成,其结晶形态呈片状结构,与电解铜箔相比,具有更好的

延展性、柔软性、抗弯曲性和更高的强度,故压延铜箔常用于挠性覆铜板中;同时由于表面粗糙度较低,致密度较高,有利于高频信号的传输,极大地减少了信号的损失.因此,在精细线路,高频、高速传送的PCB等高端产品中必不可少.电解铜箔与压延铜箔的主要性能比较见表5[3].

5压延铜箔的品种和规格

5.1压延铜箔的品种

目前,除了一般压延铜箔品种之外,还有高挠曲性压延铜箔、高强度(压延铜合金箔)压延铜箔和薄型化压延铜箔等品种.压延铜箔采用不同的耐热层表面处理,可根据耐热层表面处理方式不同,划分为多个压延铜箔品种[4].目前常用的有3个不同表面处理的压延铜箔品种,即BHN、BHC和BHY,见表6.

5.2压延铜箔的规格

根据IPC-4562,压延铜箔的总厚度包括所有处理层,最小厚度不应小于表7中标称值的95%,最大厚度不应超过最大箔轮廓,表7中标称厚度的110%.没有规定标准轮廓箔的最大厚度要求.

6国内外压延铜箔的生产现状

世界上压延铜箔的生产集中度较高,其核心生产技术被日本和美国少数几个生产商掌握,并且占据了压延铜箔的大部分市场份额.全球主要的压延铜箔生产厂家有日矿金属、福田金属、奥林黄铜和日立电线等.

国内压延铜箔的生产起步较晚,工艺比较陈旧,如使用成卷真空炉退火、小4辊慢速轧制等.产品宽度<200 mm,厚度>50 μm,生产效率和成品率低,力学性能的均匀性、稳定性差,产品尺寸精度较差,存放时间短,容易氧化变色等,不能满足国内电子铜箔市场的需求.经表面处理的压延铜箔,国内还不能生产,一些覆铜板厂家只能以电解铜箔为原料生产档次较低的柔性印刷线路板.由于市场需求巨大,使得压延铜箔项目成为铜加工领域新的投资热点,国内新建的压延铜箔生产线见表8[5].

7压延铜箔的生产工艺和关键技术

7.1压延铜箔的生产工艺

压延铜箔的生产工艺如图2所示.

压延铜箔的生产难度大,设备精度要求高,国内高精度压延铜箔生产尚处于起步阶段,相关研究刚刚开始.铜箔生产线一般以厚度为0.1~0.4 mm铜带为坯料.

7.2压延铜箔轧机的选型

压延铜箔生产方式的主要区别在于轧机的选型.箔材轧制的特点是对轧机的厚控系统、张力、速度和冷却润滑的控制要求严格.因此,要求轧机的刚度大、结构精密,要尽量减小轧辊的辊径.目前欧、美国家箔材轧制采用20辊或18辊轧机,而日本箔材的轧制通常采用X型6辊轧机.在实际生产中,对于超薄产品(厚度<0.05 mm),业界趋向采用X型6辊或18辊轧机生产[6].图3为18辊轧机的辊系示意图.

7.3压延铜箔生产的关键技术

7.3.1 铜箔轧制

压延铜箔要求比铜带具有更小的厚度偏差、更好的平整度和更小的残余应力.在线路板高速蚀刻线上,铜箔偏厚或偏薄,都会导致线路出现蚀刻残留或过蚀刻现象.铜箔轧制为压延铜箔生产的关键工序,而铜箔轧制过程中的厚度、速度、张力和表面质量控制尤为重要.

(1) 厚度控制

根据最小轧制厚度公式:

Hmin≥i58 μ(1.155Rp-q)DE

(1)

式中:Hmin为最小轧件厚度;D为工作辊直径;E为轧辊材料弹性模量;μ为摩擦因数;Rp为轧件材料的屈服强度;q为平均张应力.

铜箔轧制属于极限压延,在0.035 mm以下厚度轧制时使用无(负)辊缝为主体的AGC控制方式.在无(负)辊缝状态下,轧辊的变形已是一个非圆轮廓,接触弧长等于轧辊压扁,辊缝已全部压靠,其压下量与轧制压力大小已无绝对关系,即轧制力的增强变化对箔材厚度的变化影响已经很小,轧制过程完全由控制张力和轧制速度的大小来完成.铜箔轧机的厚度控制主要通过张力控制环和速度控制环来实现.

根据斯通方程,轧制箔材厚度越薄,则要求轧机的工作辊辊径越小.最小可轧厚度与工作辊直径成正比关系.如果采用的工作辊直径太小,则不宜获取更高的轧制速度用于减薄;并且不宜获取更高的轧制扭矩.因此,对于铜箔轧制,应当综合考虑最小可轧厚度、轧制扭矩及轧制速度,来获得合适的工作辊径.

(2) 轧制速度及除油效果

轧制速度是铜箔轧制的一个重要参数,其大小直接决定轧机的生产效率;是衡量轧制技术水平高低的重要指标;也是实现箔材轧制厚度减薄的重要因素.轧制速度越高,进入变形区的油膜厚度越厚,有利于减薄.随轧制速度的增加,摩擦因数则降低,减少了变形阻力,降低了能量消耗.

由于铜箔厚度极薄,单卷铜箔的长度极长,所以铜箔轧机高速稳定轧制是实现高效率生产的前提.以质量为4 t、宽度为650 mm、厚度为18 μm铜箔为例,采用400 m/min的速度高速轧制,轧制单道次仍需要1.5~2 h.因此如何实现铜箔高速稳定轧制是铜箔生产的关键技术之一.

轧机除油效果对轧机的轧制速度和相关生产影响很大.主要表现在以下几个方面:增加带材表面的残油含量,导致增加生产成本;降低轧机的轧制速度,降低生产效率;轧机除油效果不好,导致铜箔表面残油量过高,卷曲容易打滑,进而影响卷取质量;轧机除油效果不好,会降低轧机排烟系统抽吸效果,导致轧制油雾逸散至整个车间,因而会恶化车间环境.

铝箔轧机一般为4辊轧机,双合轧制6.5 μm厚度时,速度可达到2 400 m/min,其原因是铝的变形抗力较铜小,比热为铜的2.3倍,所以冷轧时产生的变形热使铝产生的温升不太明显,铝合金轧制时可以采用闪点不太高的煤油作为基础油.铜合金的热容比铝合金小得多,变形抗力又大,变形热较大,轧制过程中产生的变形温升比轧制铝箔大得多,高速、高温轧制时易使轧制油挥发或焦化,带面易发乌,因此轧制铜合金只能用闪点达140 ℃的机油做基础油.其黏度远比铜箔用轧制油大.由于轧制油黏度大,轧制铜箔时采用高速轧制带面除油相当困难.

铜带冷轧机常见的除油手段有:压缩空气吹扫除油、挤干辊除油、5辊除油、刮油条除油、小辊除油、真空抽吸除油和3M辊除油等,但仅仅靠上述某一种手段很难达到除油效果.所以,现在的轧机除油通常采用上述两种或多种手段进行组合除油.过多的除油方式配置不但增加轧机机组的长度,还为生产维护增加了困难,降低了生产效率.通常轧机除油采用的除油手段及组合方式主要根据生产带材表面质量要求、机组速度、生产成本及维护难度等方面综合决定[7].

(3) 轧制张力

轧制张力是铜箔轧制厚度控制的重要手段,同时也是消除轧制缺陷、获得良好板型、实现稳定轧制的重要途径.铜箔轧制时选取更大的张力值,可以实现稳定轧制,有利于板型控制,能有效降低轧制压力,减少能耗,防止带材打滑.通常后张力则对防止咬入“跑偏”和降低轧制力更为有效,而前张力对消除“波浪”和“压皱”等缺陷明显有效.

在轧制铜箔过程中,轧件很容易出现“波浪”、“压皱”和“跑偏”等现象,因此应采用较大的张力加以消除.相比“跑偏”的概率,“波浪”和“压皱”对宽幅铜箔轧制更容易出现,所以轧制时前张力应比后张力更大[8].通常单位张力q的取值范围为(0.2~0.4)σ0.2.

轧制张力对厚度的调节功能与轧制时的摩擦因数有关.摩擦因数越小,张力的厚度调节功效越大,润滑油膜厚度与轧辊粗糙度决定了轧制摩擦,速度越高则进入轧辊间的润滑油量越多.但是随着轧制过程的进行,热力学条件发生变化,轧制摩擦力会随着温度升高而升高,在生产时还需要考虑润滑油的黏度变化对润滑条件的影响,找到合适的速度—油量—黏度—张力的组合关系.

(4) 铜箔轧制的表面质量

表面质量是压延铜箔的重要指标之一.外观要求包括:清洁度、针孔、气隙度、麻点、压痕、缺口、撕裂、皱折和划痕等.铜箔轧制时的工艺润滑、轧辊的表面粗糙度、轧制油过滤精度和外部环境是影响铜箔表面质量的3个重要因素.

① 轧制变形区的润滑状态

工艺润滑对压延铜箔轧制过程具有重要的作用.油膜厚度不同及不同润滑状态,对板型控制、铜箔的最小可轧厚度将有重要影响,尤其影响退火后的表面清净性和轧后表面质量.因此控制轧制变形区的润滑状态是压延铜箔生产的关键技术之一,而轧制油运动黏度和道次压下率是影响轧制变形区的润滑状态的关键因素[9].

② 轧辊表面质量

轧辊是实现铜箔变形的直接工具.轧制时,冷轧辊的受力状态和工作环境极其复杂,其表面物理性能,如硬度、粗糙度、表面抗剥离性和耐腐蚀性等,直接决定轧材的表面质量.因此,对磨削精度、硬度和材质都有非常严格的要求.铜箔专用冷轧辊通常为调质硬质合金钢,工作辊表面硬度(HS)高达95以上,使用时表面粗糙度要求控制在0.05 μm以下,因此工作辊表面必须在专用磨床上超细精磨.

③ 轧制油过滤精度和车间环境

铜箔针孔产生的原因较多,润滑油、空气中的颗粒在压延过程中都有可能被压到箔面而产生针孔,所以外部环境及轧制油过滤精度都需要有较高的要求.铜箔轧机的轧制油过滤系统其过滤精度要求<2 μm.铜箔轧制工作环境洁净度要求较高,洁净度应该在10万级以上.由于我国空气质量较差,恶劣的空气污染事件时有发生,尤其在北方,冬天风沙较大,因此要求铜箔生产车间的通风设计应该综合考虑通风换气、净化、夏天散热和运行能耗等方面因素.

7.3.2铜箔的表面处理

PCB用铜箔可分为电解铜箔和压延铜箔,两种“制箔”工艺相差甚远,而“后处理工程”一般分为粗化和固化、耐热与防蚀抗变色3个主要步骤.具体工艺流程[10]如图4所示.

图4压延铜箔表面处理工艺流程

Fig.4Surface treatment process of

rolled copper foil

(1) 粗化和固化处理

需要对压延铜箔表面进行粗化处理主要是由于压延铜箔表面非常光滑,表面粗糙度一般只有1 μm左右,未经过处理的铜箔表面基本无法与树脂压合.因此为了提高铜箔与基板的黏结力,在铜箔表面电镀一层瘤状结晶颗粒,以增加铜箔的表面粗糙度.

(2) 耐热层处理

耐热层处理的主要作用是在毛面形成一层隔离层,使铜箔与基板隔离.经过耐热层处理后的铜箔与树脂绝缘基板结合时,能抑制铜离子向树脂层扩散,防止胶在后续熟化工序中,铜箔与树脂反应,而产生色斑和剥离问题.

(3) 防氧化处理

铜箔在空气中很容易氧化变色,防锈层主要功能是防止铜箔在存储、运输及压合制程中氧化变色.目前防锈处理多采用ZnNi及NiCr合金层电镀,再浸泡被覆一层有机硅烷.

8影响铜箔轧制的质量因素

影响铜箔轧制质量的主要因素如图5所示.在生产过程中,设备、坯料、工艺、人员和环境5大因素基本均为铜箔生产的关键质量因素.

图5影响铜箔轧制质量的因素

Fig.5Influencing factors on the quality

of the copper foil rolling

产品质量实现过程就是对产品质量发生综合作用的过程.在生产中只有全员参与、全面和全过程的质量管理,才能把5大因素切实有效地控制起来,使之处于受控状态.压延铜箔生产过程必须借助先进的质量管理理念和手段,实行精益管理,才能保证产品的一致性.

9结论和建议

(1) 随着电子信息产品向小型化、轻量化、薄型化、多功能和高可靠性方向发展,给挠性印制电路板用铜箔提供了广阔的市场需求,同时也要求铜箔具有更好的延伸性、强度、耐折性,更高的软化温度,更低的表面粗糙度,压延铜箔能很好地满足这些性能需求.

(2) 相比电解铜箔生产,压延铜箔提高性能及开发新产品的手段灵活,可以通过带坯材料的微合金化、控制轧制加工率、调整退火工艺、调整轧制速度和前后张力等多手段配合.

(3) 我国有色金属加工产量已经位居世界第一,但是压延铜箔的产能和生产技术主要集中在日本和美国,每年不得不大量进口高性能铜箔.根据我国有色金属加工发展历程,可以预见,压延铜箔将成为我国有色金属加工新的投资热点.

(4) 生产工艺流程长、技术复杂、生产成本高、生产环境要求高、产能集中度过高以及投资大是限制压延铜箔发展的主要因素;提高成品率、降低生产成本、打破产业垄断是提升压延铜箔市场竞争力的关键手段.

(5) 铜箔生产的关键技术包括铜箔轧制过程中的厚度控制、板形控制、表面质量以及铜箔的表面处理,现有的技术都掌握在少数的外国公司手中,技术封锁十分严重,国内相关的文献资料很少,因此国内铜箔行业需要加强合作,消化吸收已引进的生产设备和工艺,打破垄断.

(6) 设备、坯料、工艺、人员和环境是影响铜箔轧制质量的关键因素,它们对产品质量综合作用过程,就是产品质量的实现过程.铜箔生产可以借鉴铝箔生产的技术和管理经验,有利于快速提升铜箔的生产管理水平.

(7) 铜箔的生产对环境的洁净度和温度均有较高的要求,生产工艺复杂,设备精度极高,因此选择专业的工程设计单位可以减小新建压延铜箔生产线的投资风险.

参考文献:

[1]董有建.我国电子铜箔行业现状及未来发展趋势[J].电子信息材料,2012(1):11-12.

[2]高艳茹.印制线路用金属箔标准的发[J].印制电路信息,2001(1):17-19.

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[4]祝大同.挠性FPC用基板材料的新发展(4)—FPC 用压延铜箔的新成果[J].印制电路信息,2005(5):6-10.

[5]李晓敏.我国压延铜箔的生产与消费[J].有色金属加工,2010,31(3):124-127.

[6]冯天杰,韩新俊,徐继玲,等.压延铜箔生产技术探讨[J].铜加工,2011(4):19-21.

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[8]王跃进.宽幅紫铜压延箔轧制工艺的设计思路[J].上海有色金属,2012,33(3):113-115.

[9]刘娜娜,孙建林,等.铜箔轧制润滑状态与表面质量的研究[J].功能材料,2012,43(9):1181-1184.

[10]王斌.压延铜箔表面处理工艺的初步研究[J].铜业工程,2013,122(4):16-17.

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[12]李文康.电解铜箔制造技术探讨[J].上海有色金属,2005,26(1):18-19.

[13]钟卫佳.铜加工技术适用手册[M].北京:冶金工业出版社,2007:1033-1035.

作者:田军涛

铝合金箔材生产工艺论文 篇2:

浅谈技工学校冶金专业的建设和研究

摘要:技工学校建设冶金专业一直是一个困难的问题,主要是因为招生的学生基础层次差,多数是问题少年,年龄差距大。而冶金专业是一个系统的工程,涉及到化学、采矿、金属加工、压延等多方面的内容。因此,如何在技工学校开展冶金专业成了一个难关,我校根据实践在专业范围、思想教育、建设实训基地、加强师资建设方面作了卓有成效的工作。

关键词:技工;冶金专业;建设;研究

冶金专业主要为企业培养生产、服务、管理等第一线的实用性综合型复合技能型人才,要求学生能发现问题、分析问题、解决问题,不仅会动手而且要会动脑。能根据一些特征现象分析生产中要发生的问题,能快速判断问题产生的原因并及时处理问题。这些都对冶金专业的学生提出了更高的要求。而冶金专业还存在着许多特殊情况,如工作环境差,工作强度大,工作污染性危险性大,温度高,在高温下还要穿厚厚的工作服等,这又使得冶金专业的学生都是不情不愿的,出现了学习热情差,基本对冶金不感兴趣等一系列情况。这些情况都使得冶金专业学生的学习雪上加霜。因此,如何探讨一个可行的并能改善这些情况的方法至关重要。我校根据企业实际用工情况,根据集团下属企业用工主要是铝行业的特点,取有色金属冶金中铝方向进行专业设置,增强了针对性,改变了常规冶金专业什么金属都学什么金属都不专的特点,使得学生的学习范围减小,热情增高,为冶金专业在技工学校大力发展取得了一些经验。

一、以就业为导向,缩减专业范围

技工学校主要是培养动手能力强、责任心强的一线操作人员,基于这种想法,我校组织冶炼专业的骨干教师于2011年深入各冶金企业进行调研,并形成了《企业用人情况调研报告》。从调查情况看,我校学生都是到云南铝业股份有限公司、云南涌鑫铝业有限公司、云南文山铝业有限公司、云南泽鑫铝业有限公司和云南润鑫铝业有限公司等铝业方面公司从事氧化铝生产、铝电解车间控制和生产,还有浩鑫铝箔有限公司从事金属加工等工作,与其他冶金方面知识关联不大,因此把有色金属冶金(铝方向)作为我校的主要冶金专业研究方向,形成以拜耳法、烧结法生产氧化铝-熔盐电解法生产金属铝液-熔炼与铸造加工技术生产铝箔等一条龙的铝板块教学,提高了针对性,改变了传统性的冶金专业什么金属都学,但什么都不精通的弊病,减轻了技校生因基础差而学习困难的问题,满足了定向企业的用人要求,为企业培养了技能型、应用型、复合型的人才。

二、以思想为契机,培养冶金品质

由于冶金行业的特殊性,如工作环境差,劳动强度大,污染性危险性大,工资待遇相对较低,生产一线噪音、空气、高温等都会让学生望而却步,就是到了企业也对生产现场有种种意见,一有机会就会选择跳槽换工作,造成企业培养成本高,学校培养积极性差等。为此,我校加强了思想教育,以冶金行业在社会发展中的不可替代的重大作用唤醒学生的社会责任感,以冶金人的优秀品质树立自己人生价值观。如要求学生脊梁像钢钉,在铁锤的敲打下牢牢地扎根企业;要求学生坚韧像小草,无论环境多差,多少人的踩踏都能够直立起身子;要求学生努力像蜗牛,虽然我们起点低、爬得慢、背负沉重的压力,但我们永远不会停止前进的脚步,总有一天我们会征服一个个难关一个个高山。具备了上述品质,我们才能够适应各种各样的环境。

三、以实用为目的,优化学习内容

由于我校只针对铝方向进行教学,传统的学科设置不能适应我校的实际情况,根据必要性、够用性的原则,我们压缩了公共课,仅设置了化学、德育、体育、三生教育与应用文写作、计算机三合一;而专业基础课为培养专业素质,打下坚实的专业基础功底,设置了有色冶金概论、冶金企业管理、冶金设备、机械制图、安全生产与环境保护。专业课主要体现了实用性和针对性,分为了三大教学模块,主要是氧化铝生产、电解铝生产、铝及铝合金加工。每个模块包括理论教学和专业实践教学两方面。理论方面以氧化铝生产工艺、氧化铝生产设备、铝电解生产技术、电解铝生产工艺与设备、铝合金熔炼与铸造技术、铝及铝合金连续铸轧带坯生产、铝箔生产及深加工、电解铝液铸轧生产板带箔材为主,实践教学方面重点讲授生产一线的工艺流程、机械设备、控制技术、操作技术等。发展以综合性应用理论为基础,以企业现场实际操作为目的的专业性教学。

四、以仿真为手段,身临其境教学

冶金过程是一个复杂而庞大的工业过程。因此,让学生学习好专业理论知识的同时,又能在学习中培训实践操作技能,进行实训教学是必不可少的。通过实训教学,使学生能够在教室里进行实训作业,认识各种生产装置,并亲手进行操作。这样通过实训让学生理解所学的专业理论知识,完成了安全经济的各种实训任务。学校采购了氧化铝生产工艺仿真实训软件和铝电解仿真实训软件,购置了熔炼、干燥、传热、铸轧、压延等实训装置,通过仿真实训实验室,满足了学生的理论学习和技能训练的要求。

五、以实践为重点,强化现场操作

企业需要的是动手能力强的学生,如何培养学生实际动手能力成为冶金专业的重中之重,同时冶金企业缺乏能迅速适应工作岗位的技术人员,这就要求学生在校期间就能够做到上岗前的培训,做到“入厂就入岗”。我校每节课都以实际动手为指导思想,以操作技能为目标,通过老师深入到企业进行摄像,利用录像和图片对相应的内容进行解说,以学校现有的模型进行实物演示,同时每学期开学时到企业进行参观实习,在教学中学习理论一段时间后,根据所学的到企业进行跟班学习,到二年级结束时到企业顶岗实习一年的时间,真正做到和企业不脱钩,零距离的接触。我校冶金05班的10个学生到涌鑫铝业有限公司只经过了三天简单培训时间就直接跟师上岗了。

六、以提高为责任,加强师资建设

我校冶金专业为新专业,但教师质量很高,目前专业课的教育都是在企业工作过有着实践经验的老师,具有研究生学历教师占60%,既有深厚的理论功底,又有丰富的实践经验。学校每年都安排专业教师去企业进行岗位培训,知道企业所需,又能根据所需进行教学。另一方面聘请相关企业的技术骨干或企业高工到校进行兼职。真正做到培养是为了提高,提高教师的专业水平才能提高学生的技术水平。

只有充分认识技工学校开展冶金专业存在的问题和困难,结合职业教育的特点,缩减专业范围,合理进行课程设置,开发职业教育的特色教育,灵活安排教育内容,重视教学方法和实际操作能力的培养,加强师资建设和实训设备投入,才能在当前社会形势下培育出一批“下得去、上手快、留得住、用得上”的新型冶金技能人才。

参考文献:

[1]陈福亮,陈利生,徐征,余宇楠,李柏村.浅谈高职院校冶金工程专业的教学现状和教学改革的对策[J].中国校外教育,2010,(52).

[2]于钧,苑中国,王宏启,焦圣喜.浅谈高职院校冶金工程专业的改造[J].中国冶金教育,2003,(01).

[3]余宇楠,徐征,陈利生.高职院校冶金技术专业建设的实践与思考[J].中国校外教育,2012,(16).

[4]罗莉萍,胡秋芳.浅谈探究式教学模式在技校冶金专业教学中的应用[J].职业,2012,(02).

作者:吕玉国

铝合金箔材生产工艺论文 篇3:

深冲用铝板的织构和各向异性

摘 要:本文论述了在轧制深冲用铝板以及退火时其织构情况,并介绍了深冲铝板的各向异性以及织构与各向异性的关系,最后介绍了改善深冲用铝板各向异性的方法。

关键词:深冲铝板;织构;各向异性

1引言

多昌体铝合金材料在轧制和退火后,颗粒的晶体学取向会发生变化,其轴座标会偏离,这种偏离随着轧制过程中的变形量或者再结晶程度会趋于稳定,此时板材中与轧向成不同夹角的部位会有不同的性能,这称之为各向异性,如果各向异性非常强烈是不利于深冲后,所以必须降低铝板的各向异性。

2织构和各向异性的关系

织构指的是具有择优取向特征的多晶体取向结构,是取向分布状态对随机分布的偏离,织构用{hkl}{uvw}来表示,{hkl}指的是与轧面平行的晶体指数,{uvw}指的是与轧向平行的晶向指数。

对晶体的测量方向不同,材料的性能也随之发生变化,这是各向异性的典型表现形式,确定板材各向异性的数量时,用单轴拉伸试验下的塑性应变比来表示,塑性应变比同时也可以衡量板材的深冲性能。各向异性材料的性能及变化情况是由轧制织构和退火织构之间的平衡关系来确定的。织构对各向异性的影响是通过泰勒取向因子来影响屈服轨迹来实现的,也就是说各向异性取决于各取向晶粒的体积百分比和泰勒因子值。如材料的各向同性,此时发生塑性变形时屈服面会稍微的向外扩展,如果材料的各向异性,用材料的塑性变应变比值来表示屈服时的应力情况。在深冲板材时应力应变状态不是一成不变的,这时屈服面的扩展情况是不断变化的。计算材料的各向异性值时,可以利用织构来进行计算。晶体如果发生了弹性变形,其发生的应力应变情况取决于晶体取向以及晶体取向分布。在平面屈服轨迹上,各向异性会歪曲屈服椭圆。

多晶体的各向异性是由于晶体学结构决定的,材料如果发生塑性变形时其滑移会受到晶体几何学的限制,此时滑移系统会进行某种优先排列,从而形成了各向异性。铝合金的堆垛層错能较高,如果发生了塑性变形时错位会导致平面之间的滑移,但是其柏氏矢量是不受影响的。如果铝合金板材发生了塑性变形,尤其是发生深冲变形时会表现出各向异性,从而形成制耳效应。晶粒的取向不同,其泰勒因子值和各向异性参数值是不同的。

板材在深冲时会产生塑性流变,出现与轧制方向成90度的四个制耳,如果板材的轧制织构比较强烈,如果受到深拉延应力其凸缘处与轧制方向会产生附加应变,会优先发生屈服流动,从而形成制耳。

综上撰述,如果板材同无课表的织构组态不同,其表现出的各向异性是不同的。如果轧制织构和再结晶织构之间的体积分数达到一定比例,深冲时会出现制耳,此时板材的各向异性会降低,深冲制耳率也会降低。

3影响织构和各向异性的因素

3.1合金元素

一般来说合金越纯,其含的杂质越少,形成的织构呈现纯金属型,合金退火后具有较强的立方织构。铝板中如果铁的含量增加,其增强形变织构,再结晶形核会受到限制,抑制了再结晶过程,退火时的立方结构也会减弱,退火织构反而加强,此时冲深时45度制耳的倾向会增大。此外制耳行为也会受到硒的影响,一般来说高硅低铁合金具有较小的制耳率,如果铁的含量增加而硒的含量减少,会发生明显的变形织构,深冲时45度制耳率会增加。如果铝合金中添加锰,退火后可以达到较好立方织构,提高合金的硬化率,减少冷轧变形量,减少立方织构在冷轧时的弱化。

3.2轧制变形量

铝合金板材的织构取决于当量冷变形量的数值,对板材的织构、各向异性和制耳行为产生直接的影响。如果板材的压下率大于50%,板材的形变织构会产生明显的发展,如果压下率持续增加,变形织构强度会增加,深冲时45度制耳率也会增加,如果变形量达到75%以上,制耳率会变得平缓。如果在热轧时提高热轧的道次压下量,会提高轧制温度,迅速的发生动态再结晶。同时退火时的立方取向也会增加,此时立方织构增加,可以有效降低铝板的各向异性。如果道次减薄量较大,轧制速度较快,会产生较多的热效应而强化立方织构,有效的减少深冲时的各向异性。

3.3热处理制度的影响

如果将含有锰的铝合金进行均匀化处理,可以改善第二相的分布状态,可以形成热轧和退火时的立方织构。再结晶晶粒的尺寸取决于粒子的分布和形状,板材的成形情况、深冲时的金属流动、轧制和退火结构等也会受到影响。

板材的各向异性受再结晶退火的影响,退火时会形成立方织造,轧制时会发生形迹织造,两者均衡组分可以降低深冲铝板的各向异性,从而降低制耳率,在高温轧制时退火会快速形成立方织造,会减少各向异性。如果板材的高度织构化较高,再结晶退火时形成的立方织造会转化为形变织造,可以有效的降低深冲制耳。

4降低深冲铝板各向异性的措施

深冲用铝板的各向异性与织构组态是息息相关的,如果某些因素影响了织构的形成和发展,这些因素会影响板材的各向异性,要改善板材的各向异性就要调整板材在加工时形成的织构。

4.1调整铝合金的成分

如果是工业纯铝,调整其内含的铁、硒含量是一种比较经济的措施,如果 减少铁的含量增加硒的含量,可以降低各向异性,铁与硒的比值越低,深冲铝板的各向异性也会降低。如果在铝合金中添加合金元素,会与铁形成粗大第二相,可以弱化铁对织构的不利影响,达到降低各向异性的目的。

4.2提高热处理温度

提高热处理温度,一般是要提高均匀化处理温度和退火温度,合金的均匀化温度要控制在560-610度。

4.3提高热精轧终轧温度

热轧合金时温度越高,板材成开进时各向异性就越低,热轧终轧温度可以控制在300度以内,但应高于280度。

4.4高温快速退火

降低各向异性,可以采取盐浴炉退火、气垫炉退火、感应炉退火等方式,可以改善合金板材的许可申请谢尔盖态,降低各向异性以及制耳率。

5小结

本文介绍了铝板深冲时形成的织构与各向异性的关系,并提出了几项降低各向异性的措施,希望可以成为材料科学工作人员深冲铝合金板时的参考。

参考文献:

[1]邢强.退火制度对8011合金箔材性能的影响[J].铝加工,2014(01):15-16.

[2]王琦.防盗盖用铝合金板带生产工艺研究[J].轻合金加工技术,2012(06):38-39.

作者:金永明

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