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铜及铜合金带材表面质量控制及技术现状
作者：张文芹 郑晨飞
来源：《有色金属材料与工程》2016年第04期
摘要：
综述了目前国内高精度铜及铜合金带材表面的质量状况，提出表面物理缺陷和化学缺陷及其概念，描述了带材表面各种缺陷的形貌特征，分析了缺陷产生的原因及关键工序的控制要点；介绍了目前铜带表面质量控制采用的新技术、新材料及表面缺陷量化等技术的应用现状.分析表明，高精度铜带表面质量中起皮、划伤、擦伤和凹坑等表面物理缺陷是产品质量投诉的主要原因，而影响铜带表面质量的因素众多并贯穿于生产的整个过程.加强技术创新和新技术、新材料的应用，提高各工序的产品质量保障能力，同时精细管理、细心操作、采用缺陷量化检测手段是控制表面质量及提升产品品质的关键. 关键词：
高精度铜带； 表面缺陷； 质量控制； 缺陷量化 中图分类号： TG 146.1+1文献标志码： A Abstract：
It was summarized the surface quality situation of the high accuracy copper and copper alloy strip in this paper.The concepts of surface physical defects and chemical defects were proposed for the first time.It was described the morphology of a variety of surface defects，analyzed the cause of it and key control points to reduce the defects of surface. It was introduced the new technologies，new materials to control the surface defects，and the using actuality of the surface defects quantizing technology.The results show that surface physical defects，example peeling，scratching，pit and other surface physical defects are major cause of complaints in the quality of copper strip.But there are many factors affecting the surface quality of copper，and in the whole process of production. It is necessary to strengthen technological innovation，use new technology and new materials，and improve the security capability of each process.Simultaneously， fine management，careful
operation and use testing method of defect quantification are the key for controlling the standard of surface quality，and promoting products quality. Keywords：
high accuracy copper strip； surface defect； quality control； defect quantifaction
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现代化铜加工与传统铜加工相比，具有高精度、高性能和高表面质量等显著特点.在市场竞争日益激烈的今天，用户对铜及铜合金带材产品的质量要求越来越高.主要表现在要求高性能的同时，还对表面质量、性能、组织的均匀一致性、板型、残余应力及产品的外观、包装等提出具体要求.特别是高精度带材的表面质量，已经成为铜带生产企业越来越重视及影响质量成本的主要问题，并且成为产品进入高端市场的关键.在现行国家标准[1]中，对表面质量的宏观描述已不能完全适应现在市场的质量要求，因此以下几个方面是摆在铜带生产企业面前亟待研究和解决的课题：控制板带材的表面质量，减少擦划伤、起皮等表面物理缺陷和加强表面清洗和防护，减少氧化变色、腐蚀等表面化学缺陷；提高成品率，减少质量投诉及退换货；如何量化表面缺陷和采用有效的表面质量检测方法.
表面质量不但是用户第一感官的美观要求，更是下游用户生产工艺及质量的要求.本文通过对高精度铜带表面质量及用户反馈进行统计，对其产生原因、工艺控制要素进行分析和研究，重点指出控制表面质量的新技术、新材料使用、表面缺陷量化等控制技术的使用现状及效果.
1基本技术概念
表面缺陷是指铜及铜合金板带材在后续加工、电镀、冲制（压）、焊接、封装等使用过程中，对上述工艺过程产生影响的表面质量问题，统称为表面缺陷.表面缺陷分为两大类：表面物理缺陷和表面化学缺陷.表面物理缺陷又称机械缺陷，是指由于材料内部组织固有或外力等原因引起的板带材表面产生的缺陷，造成了板带材表面的光洁性、完整性受到破坏，如表面起皮、擦伤、划伤、孔洞、气泡、起刺和凹坑等；表面化学缺陷是指铜及铜合金带材在加工、精整、包装及储运过程中产生的由于外界环境因素或生产过程中残留的污物，使表面产生一定的化学或电化学反应而造成的铜合金表面失去金属光泽的缺陷，如氧化腐蚀斑、黑（白）点，水迹、油迹以及工艺介质残留、反应变质等. 2表面质量对带材产品质量的影响
图1为某厂连续两年（A、B）高精度铜带各种质量投诉所占的比例统计.图2为某厂连续两年（A、B）表面缺陷中物理缺陷和化学缺陷所占质量投诉的比例统计.
从图1中可以看出，表面缺陷是造成铜合金带材质量投诉的主要原因.在连续两年的产品质量投诉中，表面质量引起的投诉占投诉总量的74.3%和79.2%.
从图2中可以看出，连续两年质量投诉中，表面物理缺陷分别占缺陷总量的66.7%和67.4%，位于缺陷第一位；而化学缺陷分别占缺陷总量的7.7%和11.7%.说明在表面缺陷中物理缺陷是需要解决的主要矛盾. 2.1表面物理缺陷
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在标准[1]中的表面物理缺陷，主要有：起皮（刺）、分层、擦伤、划伤、孔洞、气泡及凹坑等.
2.1.1表面起皮（刺）
表面起皮（图3）为板带材表面局部或呈带状破裂翻起，使带材表面的完整性和光洁性受到破坏.起皮一般沿轧制方向呈连续或断续分布，并在起皮处可以观察到金属皮与金属基体之间较为光滑，无黏结，有时存在污染物、夹杂等.引起起皮的原因主要为铸锭本身存在组织缺陷，如气孔、夹杂（渣）等[2].
另一方面，热轧压合及当轧件表面在前工序受到外来物损伤，如磕碰伤、杂物压入等，在后续加工过程中造成金属流动出现断续而造成.对于铸锭内部组织缺陷，板带厚度越小，起皮越容易暴露；同时起皮料经过进一步轧制，会出现压漏或孔洞现象. 2.1.2分层
板带材的分层（图4）是带材经轧制后在断面上出现缝隙.它与起皮在外观上相貌不同，起皮是金属皮的一端离开了金属母体（基体），另一端连在基体上；分层是金属基体层间断开的一种现象.分层有局部分层和大面积分层，轧制到一定厚度时，分层产生起皮，甚至孔洞.带材分层的原因主要是由铸锭的组织缺陷造成的，如铸锭中的气孔、疏松和夹杂（渣）等. 2.1.3擦、划伤
擦、划伤是由于外来物体（硬质或尖锐）接触带材表面并与带材表面发生相对滑动，或带材层间发生滑动或错动而对带材表面造成的机械式损伤.在生产过程中带材的擦划伤（图5）现象非常常见，存在于带材精轧及任意后续工序，包括轧机、气垫式退火、酸碱铣、拉弯矫和分切等. 2.1.4孔洞
孔洞（图6）是带材表面的一种目视可见的宏观缺陷，目视不可或不易看见的孔洞为针孔.其产生的原因均与带材的起皮、分层和气泡有关，因此存在起皮、分层和气泡的板带材在轧制到一定阶段时，均会出现压漏，造成带材表面的孔洞. 2.1.5鼓泡
板带材表面出现沿加工方向的条状或泡带状鼓起，剖开后为一空腔，这种鼓起称为鼓泡.鼓泡多呈条状，表面光滑，沿加工方向拉长，剖开后内壁呈光亮的金属色泽，个别伴有氧化物或其他夹杂.鼓泡大多两面对称分布，常出现在较薄的板带材中.主要产生的原因为铸锭中存在气孔、缩孔等缺陷，或是热处理过程中，炉内气氛控制不当，或炉温过高.
铜及铜合金带材表面质量控制及技术现状
