论文部分内容阅读
摘 要：铜及合金板带表面质量对产品成品率影响显著，带材表面清晰技术及设备对带材表面具有决定性作用，所以这也成为铜合金带材生产中的重点。本文就将主要分析表面处理在铜板带加工中的应用，希望给予从业人员一定的参考。
关键词：表面处理;铜板带加工;应用
高精度铜合金带材需具备平整度高、环保、亮泽、抗腐蚀性强和表面质量较高等特点，这样才能顺应后续电镀、焊接和冲压等多种技术要求。质量控制贯穿加工生产的全过程，带材清洗便是其中的重要环节。高精度铜合金板带清洗中，自动清洗机得以广泛应用，而工艺和装备选择对带材表面的质量具有显著影响，关乎我国高精度铜合金带材的发展。
1.铜及铜合金带材表面清洗技术要点
1.1脱脂
表面脱脂能够有效提高表面质量，增强带材的抗腐蚀能力。板带材生产中主要使用退火前带材清洗及硬态加工材成品表面清洗，能够与烘干装置配合，形成整套脱脂清洗流水线。同时也可与酸洗、研磨、钝化等装置共同形成脱脂-酸洗表面处理流水线，改进酸洗、研磨等表面处理质量。脱脂能够有效清理铜带表面的润滑液和油渍。油品不同，碳氫链长度和类型也有所不同，因此出现了挥发温度和数量均存在较大差异的残留物。
另外，受添加剂类型和数量的影响，退火残留物的颜色和形态也呈现不同的状态。清洗铜及铜合金表面时，脱脂工序发挥着重要作用，纯铜的、多元合金脱脂尤为重要，如带卷间存有大量润滑剂，则无法取得理想的脱脂效果。即便后续应用低温抽吸真空高氢光亮退火处理，也无法全面清理润滑剂。金属表面易于形成云状的污渍，这不仅会影响表面质量，还会使表面腐蚀更为严重，弱化二次加工性能。而且酸洗不能清理带材表面的油污和其他污物，如未经过脱脂清洗，则带材酸洗质量无法达到令人满意的效果。所以，脱脂的效果对铜带退火和酸洗质量具有决定性作用。
碱液脱脂是当前发展水平较高，应用相对广泛的带材脱脂方法。碱液能够皂化有机润滑剂，在与饱和脂肪酸反应过程中可形成甘油及脂肪酸纳。饱和脂肪酸纳是一种性能优良的表面清洗剂，能够有效清除有机润滑剂。但是对矿物润滑油的皂化作用并不十分显著。单纯依靠碱液去除有机润滑剂，往往无法达到理想的处理效果。因此，需要添加多种不同的表面活性剂，以提高油污的清理效率。
现阶段，P3-T7221脱脂剂得到广泛应用，主要成分有碳酸钠、片归纳、苛性钠和磷酸钠等多种表面活性剂。该物质溶水性较强，清洗过程中不会产生大量泡沫，能够起到良好的软化水作用。但是受溶液高温的影响，脱脂中容易出现较多碱雾，技术人员需采取有效措施收集和处理碱雾。为此，国外研发了一种基于磷酸盐的脱脂剂，使用中，脱脂剂浓度要维持在2-6%之间，并加入质量分数为0.5%的表面活性剂，在30-50℃的环境下使用，可有效抑制碱雾。
如今，表面脱脂技术取得了前所未有的进步，为切实保证脱脂质量，脱脂刷洗前，需做好预脱脂工作，利用喷淋处理方式清理带材表面的残留油污，以改进脱脂刷洗效果。高压热水脱脂技术可利用热水高压喷射，同时配以两级热水喷淋，以保障脱脂及清洗质量。该技术也是目前发展前景良好的新型环保脱脂技术。
1.2酸洗
铜及铜合金酸洗的功能体现在处理加工中的氧化问题，尤其是中间退火过程中生成的氧化层。其需要与研磨环节共同配合，优化带材表面性能。现代铜铜合金板带材主要使用连续酸洗的方式处理，机列速度明显加快，因此，酸洗的时间也随之缩短。通常，酸洗时间在10s以内。相较传统浸泡式酸洗模式，合金品种氧化层的性质、脱脂效果和来料表面氧化程度等决定了酸洗效果。根据不同合金的品种和类型选择酸洗成分，结合带材表面氧化的程度及规格控制机列速度，将中间退火前的脱脂处理，保证退火保护效果，减轻带材的氧化程度作为优化处理效果的主要方向，并成为影响机列运行效率和酸洗质量的主要因素。
为增加酸洗的光亮度，严格控制酸雾，需在酸液中加入不同成分的添加剂。为改善酸洗效果，需在连续清洗线酸槽内设置酸液循环泵和加热装置，并设置双层结构。若仅需脱脂清洗，可将酸液置于槽下，无需与带材接触，满足不同工艺的使用要求。连续酸洗中应做好酸液浓度的测量工作，如硫酸浓度不足50-100g/L铜离子超过8-12g/L时，则要及时补酸或换酸，以推动酸洗流程有序进行。
1.3酸洗缺陷分析
首先是过酸洗。这种缺陷主要出现于黄铜，以脱锌最为常见。脱锌位置有红斑或小坑出现，上述现象与酸液浓度和温度超标，酸洗的时间过长有关。同时，退火和热加工所引发的脱锌问题也不容忽视。酸洗时，这种现象更为明显。白铜和镍以硝酸酸洗的过程中容易出现过酸洗问题，不仅会损失大量材料，降低表面的质量，还会产生较多酸雾。
其次是斑点。斑点的颜色和形态较多，常见的斑点有红色、灰色和黑色。红色斑点与轧机乳液腐蚀有关，灰斑和黑斑与酸液残留，会引发腐蚀问题，再者，氧化皮清理不彻底，表面油泥退火后在表面形成残留也会生成斑点。
最后是水迹和花斑与酸液残留、未及时以冷热水冲洗含酸或未及时彻底干燥有关，这使得铜带表面受到不同程度的腐蚀。
1.4研磨清洗
研磨清洗需配合酸洗环节，能够有效清理酸洗环节中铜带表层形成的反应层，提高带材表面的光滑度。现代化的连续清洗线均设有专业的研磨清洗设备。研磨刷辊高速运转的过程中能够基于反向压辊支撑和清水的连续冲洗，均匀地研磨带材表面，增大表面光度。目前研磨刷辊是铜及铜合金带材清洗机关中的重要工具，生产厂家也不断增多。结合铜合金的类型、表面状态及带材状态，确定刷辊线径、磨粒目数和硬度，有利于改善研磨效果。
研磨刷辊主要分为两大类，一类是于尼龙或胺纶丝上涂抹适量的氧化铝等材料，将其研磨为颗粒状后便可制成研磨刷辊。另外一种是多种纺织布中融入磨粒组成的研磨辊。一般铜和铜合金带材表面的刷辊线径为Φ0.25-0.35mm，磨粒目为600-800目。若带材表面抛光质量要求严格，则磨粒数控制为1500-2000目，硬度为40-60。目数与研磨的成本成正相关，与其使用寿命则成负相关。生产环节要依据不同产品的技术要求选择不同参数和指标，以优化带材表面质量，降低成本投入。为完善生产中带坯表面的质量，也可选用220目的研磨砥石，以此处理清理带坯过程中出现的性能缺陷，提高带坯质量。 研磨过程中，还需结合实际合理调整带材的接触压力、研磨量和刷辊速度。加快刷辊的速度和减轻接触压力均可延長刷辊寿命，也可改善抛光效果。所以生产过程中，应根据带材表面质量及刷辊磨损概况合理调整，防止接触压力较大的情况下高速运转时产生严重磨损。
1.5钝化
铜及铜合金具有弱碱性，易于发生氧化反应。铜合金中的金属元素间存在电位差，湿热环境下容易产生腐蚀问题。对此，应在铜带清洗后作防变色处理。当前，铜及铜合金防变色抑制剂数量日益增多，BTA（C6H5N3）、BTA诱导的脂肪酸氨化合物、烷基氨化物机缓蚀剂较为常见，在铜及铜合金表面可形成一层致密的保护膜。基于BTA的防变色抑制剂，能够形成有效的阻挡层，60-70℃的温度环境下，BTA在几秒内便可与铜和铜合金Cu-BTA形成聚合物，厚度可达50埃，且物质的稳定性较强，外部不易受腐蚀影响。所以，具有理想的防变色能力，可长期保持金属光泽，且不会对锡焊产生显著影响。为全方位优化其钝化性能，通常采用基于BTA的复配钝化剂。
连续清洗机列中，钝化工艺在烘干前的铜带处理中得到广泛应用，也可加入适量的脱脂液和酸洗液，从而顺利完成酸洗和脱脂处理。该工艺即为复合处理工艺。该环节中使用的钝化剂浓度为0.1%，需在60-80℃使用，处理时间在2-3s以上。但是受配置和搅拌等因素的影响，后续出现了新型的环保液态钝化剂，由于自身优势显著，逐渐替代了BTA。
2清洗机列的配置及技术要求
铜及铜合金板带材表面质量控制渗透于生产全过程，带材中间及成品清洗能够有效提高带材表面质量。自动、连续清洗机列是完成带材清洗的重要环节，依据生产工艺流程和清洗带材厚度划分，清洗机列可分为中厚带清洗机列和薄带清洗机列。前者主要处理中轧0.5-3mm厚的带材表面，后者主要处理0.08-1.2mm预精轧和成品带材的表面。
清洗线运行的过程中，务必严格控制每一个工序和环节，利用完善的工艺控制模式实现清洗-退火连续化生产的总体目标。能够保障清洗稳定性，提高清洗效率，也可规避影响带材表面质量的多种因素，减少污染物排放和能源消耗，改进带材表面质量。工作人员要结合铜加工企业的生产工艺流程，选择不同的清洗线配置方案。
首先是分离除油清洗和酸洗研磨工序。除油清洗机列主要的功能是退火前带材的卸涨、脱脂和烘干处理，能够确保带材卷式退火效果。酸洗研磨机列的主要功能是处理退火后的带材表面，以此改进退火后带材表面的平整度与光洁度。
其次是脱脂清洗和算清洗刷同时设置于同一机列，形成综合型机列，各段可权限联动，各项功能也可单独使用。
最后是将脱脂清洗、展开式退火炉和酸洗清刷处理为连续的退火-清洗生产线。技术的不断发展使带材轻薄化的趋势日益明显，尽管罩式退火设备结构相对简单，运行可靠性较强，成本较低，密封性能优良，但是在退火时带卷内外性能不均，薄带退火容易产生粘接和污迹等问题。所以20世纪90年代后，开展式退火炉得以普及，主要分为立式展开炉和水平气垫炉。该设备可融合清洗、退火、冷却、酸洗、抛光和研磨等多道工序。处理速度较快，连续性特点显著，因此也成为了铜及铜合金高精带连续化生产发展的主要趋势。
现如今，部分铜加工企业薄带处理中主要以气垫炉或立式展开炉退火，能够一次完成脱脂、退火、酸洗和清刷等工序。使用该工艺后，生产效率明显提升，带材表面的质量较好，为清洗-退火连续化生产奠定了坚实的基础。针对中厚带中间退火，我国主要采用气体保护罩式炉卷式退火工艺，退火与清洗相互独立。该处理方式主要应用于大型的铜加工企业。若采用脱脂、酸洗-清刷一体化配置的清洗线，则脱脂工序与酸洗工序无法同时运行，工序的生产和运转效率下降。部分企业在生产中均按照规定要求执行退火前的脱脂清洗工序，只是借助退火后的酸洗和清刷工序改进带材表面的质量，该种做法不利于高精板带的生产。另外也出现了由于过于依赖清刷和研磨产生的表面质量隐患。
为全方位保证清洗线的生产质量，我国对清洗线速度也提出了更为严格的要求，能够有弥补工序生产效率方面的不足，清洗质量和设备效率也更加协调。所以大型铜加工企业应以脱脂清洗与酸洗-清刷独立配置的清洗工艺为首选，这也是生产企业需要高度重视的问题。
3现代高精铜及铜合金板带材清洗技术发展趋势分析
铜和铜合金板带材清洗技术的发展得益于合金的种类日益增多，润滑技术和电气自动化技术等先进技术的快速发展。与此同时，现代轧机除油效果明显改善，使用了大量的低残留润滑油，还原性退火技术的应用也显著改善了铜及铜合金板带材表面加工质量，使现代铜及铜合金板带材清洗技术向环保、高效、高品质的方向发展。现阶段，铜及铜合金板带材的发展趋势也日益显著。
3.1退火-清洗连续化生产技术
当前，水平气垫炉和历史展开炉是应用最为广泛的处理装置，并在退火、清洗的过程中，运行速度明显加快，在张力分段和温度控制精度等方面也提出了更高的要求。机组生产速度较快，炉内微张力控制效果较好，退货后的材料硬度波动及晶粒度波动均在合理范围内，显著改善了高精板带材退火-清洗的生产效率，并且也可优化产品表面性能，因此，该模式也成为现阶段优势较为显著的高精板带材生产模式。
3.2高质、高效、无污染清洗技术
铜和铜合金板带材清洗过程中排放的污染物类型较多，如废酸、废碱、废雾气等，是铜加工企业的主要污染物排放源。如今，人们的环保意识显著增强，环境保护立法工作取得了较大的进步。高效、环保的表面清洗技术是当前铜加工技术发展的主要趋势。高压热水冲洗技术和两级热水喷淋技术相互配合，能够全面保障脱脂的效果。与全氢光亮退火技术默契配合，便可增加带材的光洁度和亮度。该处理模式无需排排放污染物，因此也是一项具有广阔发展前景的高效无污染清洗技术。
3.3高精度清洗后处理清刷、磨洗控制技术 应用带磨粒的刷辊和抛光磨辊处理退火后带材，能夠全面清理退火和清洗过程中产生的物质，退火后依然可保证带材表面的质量。目前，多种清洗专用刷辊、抛光辊产品出现了系列化生产模式，可满足客户对表面光洁度的要求。不仅如此，该技术也顺应了刷洗压力闭环控制的要求，可根据带材表面适应情况合理调整刷洗压力，优化带材表面质量。如带材宽度在400mm以上，为加强清刷的稳定性，可使用两端支撑且可以较短时间更换刷辊的刷箱结构，不会出现宽板清刷和研磨过程中产生的震痕，清刷或研磨后的带材表面光度和清洁度均可满足规定要求。
3.4长寿命防变色钝化技术
复配有机化学成膜防变色钝化技术的防变色效果十分理想。先进的AMT复配钝化剂能够在80℃湿热空气中保持24小时不变色，以此确保成品带材的质量。
3.5高效烘干、冷却技术
为让带材成品取出后不潮湿，卷取的温度不得超过60℃，现代烘干设备中均设置了多层气幕、循环气流烘干和冷却区段设计，从而完善烘干和冷却的效率，加快清洗线的速度。
3.6应用新型挤干辊
为加强不同工段的挤干效果，3M公司开发了多孔型结构的千年辊，其可结合带材宽度分配挤干辊段的数量，摩擦系数大，高速运行时不打滑，而且能够有效阻挡、吸附、清除工艺介质和细小渣屑，处理效果较好，能够有效减少带材划伤，延长使用寿命。从上可以看出，千年辊的性价比较高，能够高度满足高品质高精铜及铜合金板带材生产的总体需求。
4结语
总而言之，铜和铜合金板带材是现代科技发展中的重要技术，该技术在高精度器件加工中得到广泛应用，而且高效率、高质量和节能环保也成为工艺技术发展道路上的主要方向。新时期出现了诸多新型的工艺形式，是当前业内发展的重点，新型技术的应用促进了我国高精铜及铜合金板带材生产加工的快速进步，为社会创造了理想的效益。
参考文献：
[1]苏忠伟，王群，孟玲娟，等.表面处理在铜板带加工中的应用实践[C]//2019年中国铜加工产业年度大会暨中国（绍兴）铜产业发展高峰论坛论文集.2019
[2]周刚.铜带材表面处理废水的治理及铜离子的回收[J].铜加工，2019，000（003）
[3]圣纪成，王建杰，陈春灿.浅谈铜板带加工企业设备点检工作的实施[J].有色金属加工，2020（3）
[4]刘玉亮，田保红，何鹏宇，等.铜板带热镀锡工艺研究[J].热加工工艺，2020，v.49;No.532（06）：110-112.
作者简介：
刘建新（1978.O6—），男，汉族，江西宁都人，本科，工程师，从事铜板带加工相关工作。
（安徽楚江科技新材料股份有限公司，安徽 芜湖 241000）
关键词：表面处理;铜板带加工;应用
高精度铜合金带材需具备平整度高、环保、亮泽、抗腐蚀性强和表面质量较高等特点，这样才能顺应后续电镀、焊接和冲压等多种技术要求。质量控制贯穿加工生产的全过程，带材清洗便是其中的重要环节。高精度铜合金板带清洗中，自动清洗机得以广泛应用，而工艺和装备选择对带材表面的质量具有显著影响，关乎我国高精度铜合金带材的发展。
1.铜及铜合金带材表面清洗技术要点
1.1脱脂
表面脱脂能够有效提高表面质量，增强带材的抗腐蚀能力。板带材生产中主要使用退火前带材清洗及硬态加工材成品表面清洗，能够与烘干装置配合，形成整套脱脂清洗流水线。同时也可与酸洗、研磨、钝化等装置共同形成脱脂-酸洗表面处理流水线，改进酸洗、研磨等表面处理质量。脱脂能够有效清理铜带表面的润滑液和油渍。油品不同，碳氫链长度和类型也有所不同，因此出现了挥发温度和数量均存在较大差异的残留物。
另外，受添加剂类型和数量的影响，退火残留物的颜色和形态也呈现不同的状态。清洗铜及铜合金表面时，脱脂工序发挥着重要作用，纯铜的、多元合金脱脂尤为重要，如带卷间存有大量润滑剂，则无法取得理想的脱脂效果。即便后续应用低温抽吸真空高氢光亮退火处理，也无法全面清理润滑剂。金属表面易于形成云状的污渍，这不仅会影响表面质量，还会使表面腐蚀更为严重，弱化二次加工性能。而且酸洗不能清理带材表面的油污和其他污物，如未经过脱脂清洗，则带材酸洗质量无法达到令人满意的效果。所以，脱脂的效果对铜带退火和酸洗质量具有决定性作用。
碱液脱脂是当前发展水平较高，应用相对广泛的带材脱脂方法。碱液能够皂化有机润滑剂，在与饱和脂肪酸反应过程中可形成甘油及脂肪酸纳。饱和脂肪酸纳是一种性能优良的表面清洗剂，能够有效清除有机润滑剂。但是对矿物润滑油的皂化作用并不十分显著。单纯依靠碱液去除有机润滑剂，往往无法达到理想的处理效果。因此，需要添加多种不同的表面活性剂，以提高油污的清理效率。
现阶段，P3-T7221脱脂剂得到广泛应用，主要成分有碳酸钠、片归纳、苛性钠和磷酸钠等多种表面活性剂。该物质溶水性较强，清洗过程中不会产生大量泡沫，能够起到良好的软化水作用。但是受溶液高温的影响，脱脂中容易出现较多碱雾，技术人员需采取有效措施收集和处理碱雾。为此，国外研发了一种基于磷酸盐的脱脂剂，使用中，脱脂剂浓度要维持在2-6%之间，并加入质量分数为0.5%的表面活性剂，在30-50℃的环境下使用，可有效抑制碱雾。
如今，表面脱脂技术取得了前所未有的进步，为切实保证脱脂质量，脱脂刷洗前，需做好预脱脂工作，利用喷淋处理方式清理带材表面的残留油污，以改进脱脂刷洗效果。高压热水脱脂技术可利用热水高压喷射，同时配以两级热水喷淋，以保障脱脂及清洗质量。该技术也是目前发展前景良好的新型环保脱脂技术。
1.2酸洗
铜及铜合金酸洗的功能体现在处理加工中的氧化问题，尤其是中间退火过程中生成的氧化层。其需要与研磨环节共同配合，优化带材表面性能。现代铜铜合金板带材主要使用连续酸洗的方式处理，机列速度明显加快，因此，酸洗的时间也随之缩短。通常，酸洗时间在10s以内。相较传统浸泡式酸洗模式，合金品种氧化层的性质、脱脂效果和来料表面氧化程度等决定了酸洗效果。根据不同合金的品种和类型选择酸洗成分，结合带材表面氧化的程度及规格控制机列速度，将中间退火前的脱脂处理，保证退火保护效果，减轻带材的氧化程度作为优化处理效果的主要方向，并成为影响机列运行效率和酸洗质量的主要因素。
为增加酸洗的光亮度，严格控制酸雾，需在酸液中加入不同成分的添加剂。为改善酸洗效果，需在连续清洗线酸槽内设置酸液循环泵和加热装置，并设置双层结构。若仅需脱脂清洗，可将酸液置于槽下，无需与带材接触，满足不同工艺的使用要求。连续酸洗中应做好酸液浓度的测量工作，如硫酸浓度不足50-100g/L铜离子超过8-12g/L时，则要及时补酸或换酸，以推动酸洗流程有序进行。
1.3酸洗缺陷分析
首先是过酸洗。这种缺陷主要出现于黄铜，以脱锌最为常见。脱锌位置有红斑或小坑出现，上述现象与酸液浓度和温度超标，酸洗的时间过长有关。同时，退火和热加工所引发的脱锌问题也不容忽视。酸洗时，这种现象更为明显。白铜和镍以硝酸酸洗的过程中容易出现过酸洗问题，不仅会损失大量材料，降低表面的质量，还会产生较多酸雾。
其次是斑点。斑点的颜色和形态较多，常见的斑点有红色、灰色和黑色。红色斑点与轧机乳液腐蚀有关，灰斑和黑斑与酸液残留，会引发腐蚀问题，再者，氧化皮清理不彻底，表面油泥退火后在表面形成残留也会生成斑点。
最后是水迹和花斑与酸液残留、未及时以冷热水冲洗含酸或未及时彻底干燥有关，这使得铜带表面受到不同程度的腐蚀。
1.4研磨清洗
研磨清洗需配合酸洗环节，能够有效清理酸洗环节中铜带表层形成的反应层，提高带材表面的光滑度。现代化的连续清洗线均设有专业的研磨清洗设备。研磨刷辊高速运转的过程中能够基于反向压辊支撑和清水的连续冲洗，均匀地研磨带材表面，增大表面光度。目前研磨刷辊是铜及铜合金带材清洗机关中的重要工具，生产厂家也不断增多。结合铜合金的类型、表面状态及带材状态，确定刷辊线径、磨粒目数和硬度，有利于改善研磨效果。
研磨刷辊主要分为两大类，一类是于尼龙或胺纶丝上涂抹适量的氧化铝等材料，将其研磨为颗粒状后便可制成研磨刷辊。另外一种是多种纺织布中融入磨粒组成的研磨辊。一般铜和铜合金带材表面的刷辊线径为Φ0.25-0.35mm，磨粒目为600-800目。若带材表面抛光质量要求严格，则磨粒数控制为1500-2000目，硬度为40-60。目数与研磨的成本成正相关，与其使用寿命则成负相关。生产环节要依据不同产品的技术要求选择不同参数和指标，以优化带材表面质量，降低成本投入。为完善生产中带坯表面的质量，也可选用220目的研磨砥石，以此处理清理带坯过程中出现的性能缺陷，提高带坯质量。 研磨过程中，还需结合实际合理调整带材的接触压力、研磨量和刷辊速度。加快刷辊的速度和减轻接触压力均可延長刷辊寿命，也可改善抛光效果。所以生产过程中，应根据带材表面质量及刷辊磨损概况合理调整，防止接触压力较大的情况下高速运转时产生严重磨损。
1.5钝化
铜及铜合金具有弱碱性，易于发生氧化反应。铜合金中的金属元素间存在电位差，湿热环境下容易产生腐蚀问题。对此，应在铜带清洗后作防变色处理。当前，铜及铜合金防变色抑制剂数量日益增多，BTA（C6H5N3）、BTA诱导的脂肪酸氨化合物、烷基氨化物机缓蚀剂较为常见，在铜及铜合金表面可形成一层致密的保护膜。基于BTA的防变色抑制剂，能够形成有效的阻挡层，60-70℃的温度环境下，BTA在几秒内便可与铜和铜合金Cu-BTA形成聚合物，厚度可达50埃，且物质的稳定性较强，外部不易受腐蚀影响。所以，具有理想的防变色能力，可长期保持金属光泽，且不会对锡焊产生显著影响。为全方位优化其钝化性能，通常采用基于BTA的复配钝化剂。
连续清洗机列中，钝化工艺在烘干前的铜带处理中得到广泛应用，也可加入适量的脱脂液和酸洗液，从而顺利完成酸洗和脱脂处理。该工艺即为复合处理工艺。该环节中使用的钝化剂浓度为0.1%，需在60-80℃使用，处理时间在2-3s以上。但是受配置和搅拌等因素的影响，后续出现了新型的环保液态钝化剂，由于自身优势显著，逐渐替代了BTA。
2清洗机列的配置及技术要求
铜及铜合金板带材表面质量控制渗透于生产全过程，带材中间及成品清洗能够有效提高带材表面质量。自动、连续清洗机列是完成带材清洗的重要环节，依据生产工艺流程和清洗带材厚度划分，清洗机列可分为中厚带清洗机列和薄带清洗机列。前者主要处理中轧0.5-3mm厚的带材表面，后者主要处理0.08-1.2mm预精轧和成品带材的表面。
清洗线运行的过程中，务必严格控制每一个工序和环节，利用完善的工艺控制模式实现清洗-退火连续化生产的总体目标。能够保障清洗稳定性，提高清洗效率，也可规避影响带材表面质量的多种因素，减少污染物排放和能源消耗，改进带材表面质量。工作人员要结合铜加工企业的生产工艺流程，选择不同的清洗线配置方案。
首先是分离除油清洗和酸洗研磨工序。除油清洗机列主要的功能是退火前带材的卸涨、脱脂和烘干处理，能够确保带材卷式退火效果。酸洗研磨机列的主要功能是处理退火后的带材表面，以此改进退火后带材表面的平整度与光洁度。
其次是脱脂清洗和算清洗刷同时设置于同一机列，形成综合型机列，各段可权限联动，各项功能也可单独使用。
最后是将脱脂清洗、展开式退火炉和酸洗清刷处理为连续的退火-清洗生产线。技术的不断发展使带材轻薄化的趋势日益明显，尽管罩式退火设备结构相对简单，运行可靠性较强，成本较低，密封性能优良，但是在退火时带卷内外性能不均，薄带退火容易产生粘接和污迹等问题。所以20世纪90年代后，开展式退火炉得以普及，主要分为立式展开炉和水平气垫炉。该设备可融合清洗、退火、冷却、酸洗、抛光和研磨等多道工序。处理速度较快，连续性特点显著，因此也成为了铜及铜合金高精带连续化生产发展的主要趋势。
现如今，部分铜加工企业薄带处理中主要以气垫炉或立式展开炉退火，能够一次完成脱脂、退火、酸洗和清刷等工序。使用该工艺后，生产效率明显提升，带材表面的质量较好，为清洗-退火连续化生产奠定了坚实的基础。针对中厚带中间退火，我国主要采用气体保护罩式炉卷式退火工艺，退火与清洗相互独立。该处理方式主要应用于大型的铜加工企业。若采用脱脂、酸洗-清刷一体化配置的清洗线，则脱脂工序与酸洗工序无法同时运行，工序的生产和运转效率下降。部分企业在生产中均按照规定要求执行退火前的脱脂清洗工序，只是借助退火后的酸洗和清刷工序改进带材表面的质量，该种做法不利于高精板带的生产。另外也出现了由于过于依赖清刷和研磨产生的表面质量隐患。
为全方位保证清洗线的生产质量，我国对清洗线速度也提出了更为严格的要求，能够有弥补工序生产效率方面的不足，清洗质量和设备效率也更加协调。所以大型铜加工企业应以脱脂清洗与酸洗-清刷独立配置的清洗工艺为首选，这也是生产企业需要高度重视的问题。
3现代高精铜及铜合金板带材清洗技术发展趋势分析
铜和铜合金板带材清洗技术的发展得益于合金的种类日益增多，润滑技术和电气自动化技术等先进技术的快速发展。与此同时，现代轧机除油效果明显改善，使用了大量的低残留润滑油，还原性退火技术的应用也显著改善了铜及铜合金板带材表面加工质量，使现代铜及铜合金板带材清洗技术向环保、高效、高品质的方向发展。现阶段，铜及铜合金板带材的发展趋势也日益显著。
3.1退火-清洗连续化生产技术
当前，水平气垫炉和历史展开炉是应用最为广泛的处理装置，并在退火、清洗的过程中，运行速度明显加快，在张力分段和温度控制精度等方面也提出了更高的要求。机组生产速度较快，炉内微张力控制效果较好，退货后的材料硬度波动及晶粒度波动均在合理范围内，显著改善了高精板带材退火-清洗的生产效率，并且也可优化产品表面性能，因此，该模式也成为现阶段优势较为显著的高精板带材生产模式。
3.2高质、高效、无污染清洗技术
铜和铜合金板带材清洗过程中排放的污染物类型较多，如废酸、废碱、废雾气等，是铜加工企业的主要污染物排放源。如今，人们的环保意识显著增强，环境保护立法工作取得了较大的进步。高效、环保的表面清洗技术是当前铜加工技术发展的主要趋势。高压热水冲洗技术和两级热水喷淋技术相互配合，能够全面保障脱脂的效果。与全氢光亮退火技术默契配合，便可增加带材的光洁度和亮度。该处理模式无需排排放污染物，因此也是一项具有广阔发展前景的高效无污染清洗技术。
3.3高精度清洗后处理清刷、磨洗控制技术 应用带磨粒的刷辊和抛光磨辊处理退火后带材，能夠全面清理退火和清洗过程中产生的物质，退火后依然可保证带材表面的质量。目前，多种清洗专用刷辊、抛光辊产品出现了系列化生产模式，可满足客户对表面光洁度的要求。不仅如此，该技术也顺应了刷洗压力闭环控制的要求，可根据带材表面适应情况合理调整刷洗压力，优化带材表面质量。如带材宽度在400mm以上，为加强清刷的稳定性，可使用两端支撑且可以较短时间更换刷辊的刷箱结构，不会出现宽板清刷和研磨过程中产生的震痕，清刷或研磨后的带材表面光度和清洁度均可满足规定要求。
3.4长寿命防变色钝化技术
复配有机化学成膜防变色钝化技术的防变色效果十分理想。先进的AMT复配钝化剂能够在80℃湿热空气中保持24小时不变色，以此确保成品带材的质量。
3.5高效烘干、冷却技术
为让带材成品取出后不潮湿，卷取的温度不得超过60℃，现代烘干设备中均设置了多层气幕、循环气流烘干和冷却区段设计，从而完善烘干和冷却的效率，加快清洗线的速度。
3.6应用新型挤干辊
为加强不同工段的挤干效果，3M公司开发了多孔型结构的千年辊，其可结合带材宽度分配挤干辊段的数量，摩擦系数大，高速运行时不打滑，而且能够有效阻挡、吸附、清除工艺介质和细小渣屑，处理效果较好，能够有效减少带材划伤，延长使用寿命。从上可以看出，千年辊的性价比较高，能够高度满足高品质高精铜及铜合金板带材生产的总体需求。
4结语
总而言之，铜和铜合金板带材是现代科技发展中的重要技术，该技术在高精度器件加工中得到广泛应用，而且高效率、高质量和节能环保也成为工艺技术发展道路上的主要方向。新时期出现了诸多新型的工艺形式，是当前业内发展的重点，新型技术的应用促进了我国高精铜及铜合金板带材生产加工的快速进步，为社会创造了理想的效益。
参考文献：
[1]苏忠伟，王群，孟玲娟，等.表面处理在铜板带加工中的应用实践[C]//2019年中国铜加工产业年度大会暨中国（绍兴）铜产业发展高峰论坛论文集.2019
[2]周刚.铜带材表面处理废水的治理及铜离子的回收[J].铜加工，2019，000（003）
[3]圣纪成，王建杰，陈春灿.浅谈铜板带加工企业设备点检工作的实施[J].有色金属加工，2020（3）
[4]刘玉亮，田保红，何鹏宇，等.铜板带热镀锡工艺研究[J].热加工工艺，2020，v.49;No.532（06）：110-112.
作者简介：
刘建新（1978.O6—），男，汉族，江西宁都人，本科，工程师，从事铜板带加工相关工作。
（安徽楚江科技新材料股份有限公司，安徽 芜湖 241000）