上海有色金属  2015, Vol. 36 Issue (1): 22-24   PDF    
引用本文
陈伟文. 清洗研磨对改善铜板带材表面质量的作用[J]. 上海有色金属, 2015, 36(1): 22-24.
CHEN Wei-Wen. The Improvement on the Surface Quality of Copper Strip and Sheet by Cleaning and Polishing[J]. Shanghai Nonferrous Metals, 2015, 36(1): 22-24.
清洗研磨对改善铜板带材表面质量的作用
陈伟文    
中铝上海铜业有限公司, 上海 200940
收稿日期: 2014-09-12;
作者简介：陈伟文(1967-),女,工程师,主要从事铜及铜合金加工方面的技术研究.E-mail:shchjshb@sina.com
摘要：通过铜板带质量缺陷的数据统计,得出铜板带材普遍存在的质量缺陷主要是表面缺陷的结论,并在此基础上论述了清洗研磨对改善铜板带材表面质量的作用,以及保证清洗研磨效果的四个关键要素,即选好研磨辊刷、选好刷辊线径、选好磨粒目数和选好包括接触压力、研磨量及刷辊速度在内的研磨工艺.文章对现实铜板带材生产过程中,如何进一步改善表面质量具有借鉴价值.
关键词： 清洗研磨     铜板带     表面质量    
The Improvement on the Surface Quality of Copper Strip and Sheet by Cleaning and Polishing
CHEN Wei-Wen    
Chinalco Shanghai Copper Co., Ltd., Shanghai 200940, China
Abstract: Analyses of defects of copper strip and sheet indicate that surface defects are the major ones.Surface quality of copper strip and sheet can be improved by cleaning and polishing.Four key elements that ensure good cleaning and grinding effect have also been discussed,namely,proper grinding roller brush,brush roller wire with proper diameter,proper abrasive mesh and right grinding process including contact pressure,grinding amount and speed of brush roller.The paper provides some reference for the actual production of copper strip and sheet.
Key words: cleaning and polishing     copper strip and sheet     surface quality    
0 引 言

铜及铜合金带材具有良好的导电性、导热性、抑菌性、耐腐蚀性、易成形性、可循环利用和美观性等特点,被广泛应用于电力、电子、建筑装潢和汽车等领域.随着国民经济的不断发展,我国对铜板带材的需求量不但逐步增加,而且对其质量提升也有新的更高要求[1].经过20世纪90年代初和近期的两轮大规模技术引进,我国铜板带加工材无论是品种还是质量都得到了很大的发展.

在激烈的市场竞争中,质量关系到企业的生存与发展.目前,以质量为核心的非价格竞争越来越占主导地位,企业只有不断提高产品的质量和档次才能在竞争中掌握主动权.经过两轮技术改造,我国铜板带材无论是尺寸精度还是产品性能都已明显得到提升,但受板带材外表面面积过大的客观影响,其表面质量提升的空间依然很大.

1 铜板带材常见的缺陷

根据客户需求,对一定牌号的铜板带材,其质量指标总体体现在性能要求、尺寸公差和表面质量三个方面,三者缺一不可.铜板带材常见的缺陷如下:

(1) 性能方面主要有两类:一是性能不均;二是状态偏软或偏硬.

(2) 尺寸公差和板型方面有两类:一是厚度和宽度精度超差;二是板型不良,存在中间波浪、单边波浪和双边波浪,分条后容易侧弯.

(3) 表面质量方面主要有三类:一是熔炼起皮和分层;二是铜带表面氧化和色差;三是表面擦、划伤和印痕.

(4) 其他缺陷.

2 各类缺陷的数据统计

下面是某厂2014年的质量缺陷统计数据.该厂全年共发生成品质量异议退货240.15 t,各类退货缺陷的分布统计情况见表 1.

从表1中可以看出,在诸多的缺陷中,表面缺陷是主要的,占其缺陷总数的74.52%.据调查,国内主要的铜加工企业表面质量缺陷均占缺陷总数的60%以上.表面缺陷反映为:小起皮、氧化、色差、黑斑和擦划伤等现象.

表 1 缺陷分布统计情况 Tab.1 Defect statistic

图 1为某厂生产过程中发现的部分表面缺陷照片.这些表面缺陷产生的主要原因[2]:一是轧制或运送过程中被设备上的突出尖角划伤;二是轧辊或夹送等过渡装置粘有硬金属削;三是带材轧制时张力波动太大使带材层间出现滑动摩擦;四是机列生产时各单机的移动速度不同步;五是轧件中间退火过程中炉内气氛呈强氧化性或放置的场地周围空气潮湿等.由于上述问题在大生产中难以彻底克服,所以铜板带材生产必须强化后续清洗研磨工艺,以改善表面质量.

图 1各种主流缺陷 Fig. 1 Variety of mainstream defects
3 清洗研磨对改善铜带表面质量的作用

3.1 清洗研磨工艺

在生产过程中,为保证铜板带材表面质量,必须设置清洗研磨工序,一般现代化连续退火线都含有清洗研磨机列.板带材清洗研磨工序包括脱脂、酸洗、水洗、研磨、钝化和烘干等多个环节,典型的铜及铜合金板带材清洗线结构见图 2[3].按生产工艺流程及清洗带材厚度来分,清洗分为中间清洗机列和成品清洗机列两种.中间清洗机列主要用于半成品表面处理,成品清洗机列则用于成品带材的表面处理[4].无论是中间清洗还是成品清洗,研磨环节对改善铜板带表面质量的作用最为关键.中间清洗研磨环节可减小铸造缺陷遗传到成品铜带中去,使半成品保持良好的表面质量进入铜带精轧.成品清洗研磨经过抛光能得到高表面质量的铜带.

图 2国内典型的铜及铜合金板带材清洗线结构 Fig. 2 Typical structure of copper and copper alloy strip and sheet cleaning line
3.2 清洗研磨的作用

清洗研磨的作用是,去除酸洗在铜板带表面留下的反应层,并磨光板带材表面.其工作原理是:通过高速旋转的研磨刷辊在反向压辊支撑及大量清水冲洗下,将带材表面均匀、稳定地磨光,以达到表面光洁的目的.

3.3 清洗研磨的实际效果

在实际生产中,大部分板带材的表面缺陷通过清洗研磨都可以得到明显的改善.某厂的实践证明:图1所示的板带材表面缺陷通过清洗研磨都可以基本消除;图 3是经过清洗机列消除表面缺陷后的成品.

图 3清洗研磨后的铜带 Fig. 3 Cleaning of copper strip after grinding
3.4 保证研磨质量的关键

(1) 研磨辊刷的选择

目前常用的研磨刷辊有两种基本形式:一种是在尼龙或胺纶丝上涂附氧化铝等研磨颗粒,或用杜邦磨料丝制成的研磨刷辊;另一种是由德国3M公司开发的在不织布中加入磨粒组成的研磨辊.

(2) 刷辊线径的选择

刷辊线径应根据不同铜合金品种、状态和表面要求来选择.适合一般铜及铜合金带材表面研磨的刷辊线径在0.25～0.40 mm之间.

(3) 磨粒目数的选择

通常刷辊的磨粒目数为400～600目,而对于表面抛光质量要求高的带材,可选择硬度(组织密度)在40～60之间的不织布研磨辊,其磨粒目数可提高到1 600～2 000目.另外,为改善生产过程中带坯的表面质量,也可以用约220目左右的研磨砥石,其对清除带坯表面的小起皮、毛刺等缺陷,效果尤其明显.

(4) 研磨工艺的选择

研磨工艺的关键是调节好带材研磨的接触压力、研磨量及刷辊速度.一般提高刷辊速度、降低接触压力有利于延长刷辊寿命、提高抛光效果.在实际生产中应视带材表面质量及刷辊的磨损情况酌情设定,但要避免高转速、大接触压力下的过度刷磨.

4 结 论

通过铜板带质量缺陷的数据统计和现场消除缺陷的措施分析,可以得出如下结论:

(1) 铜板带生产过程中产生的主要质量缺陷是表面缺陷.

(2) 解决铜板带表面质量缺陷的有效途径是改善清洗研磨工艺.

(3) 保证清洗研磨效果的关键是“四个选好”:即选好研磨辊刷、选好刷辊线径、选好磨粒目数和选好包括接触压力、研磨量及刷辊速度在内的研磨工艺.

参考文献
[1] 陈兴章,方守谊.高端铜材发展诌议[J].上海有色金属,2014,35(1):1-6.
[2] 重有色金属材料加工手册编写组.重有色金属材料加工手册[M].北京:冶金工业出版社,1978.
[3] 王涛,高希岩.铜及铜合金板带材表面清洗技术及装备[J].有色金属加工,2009,38(3):38-43.
[4] 钟卫佳,马可定,吴维治,等.铜加工技术实用手册[M].北京:冶金工业出版社,2007.