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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 ℃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SURTEC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 ℃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。
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表1 目前常用铜板带轧制润滑介质的性状
编号 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 油品牌号 G-46 铜带精轧油 SOMENTOR N60 GEUEX24B PROSOL67 苏州691乳剂 铜带轧制油乳剂 密度/g.cm 7.558 8.0066 8.0092 -3外观 淡黄色透明液体，有少量絮状沉淀 黄色透明液体，无沉淀物 黄色透明液体，无沉淀物 棕黄色透明液体，无沉淀物 棕黄色乳剂 深棕红色乳剂 深棕红色乳剂 7.9514 8.3290 8.1136 7.9645 表2 不同润滑油不同温度退火后残留物的形态及灰分
编号 灰重/g 灰分/% 350℃×1 h退火后 残留物形态 侧壁黑色薄膜，少1# 0.0144 0.1905 许剥落，底部无残0.0024 留。 2# 0.0306 0.3822 内壁有黑膜，底部0.0020 有少许黑色颗粒。 内壁有黑膜，底部有光泽黑膜。 内壁变黑，中下部有黑色粒状物。 0.0030 0.0250 底部有少量白色聚合物，内有棕黄色薄膜。 有微量黑色粉末。 内壁中下部及底部有浅绿色聚合物。 底部有烟丝状聚合物。 0.0318 无明显残留，仅几条灰迹。 灰重/g 灰分/% 550℃×1 h退火后 残留物形态 3# 0.0490 0.6118 0.0375 4# 0.0621 0.7808 0.0032 0.0409 0.7132 0.0357* 5# 0.2920 3.5058 内壁有黑膜，部分0.1753* 剥落，底部有泡沫0.0594 精品文档
精品文档 隆起物。 4.9904 内壁中下部有绿色2.6548 0.1327* 2.6967 0.1348* 下部有浅灰及黑色膜状碎片，底部有黄膜。 6# 0.4052 胶状物，底部有黑0.2154 0.2497* 色块状物。 4.8234 内壁变黑，下底有0.2412* 黑色结状物。 0.2148 7# 0.3842 底部有黑色与棕黄色粘结物。 表3 各种脱脂技术的对比
名称 组成及原理 优 点 缺 点 石油系物质易溶剂 各种与润滑油亲和的石油系、氯脱系、氟系化合物，乳化活性剂等 脂 溶解润滑油能力强，脱脂迅速、彻底，清洗效果可达到单面1～3mg/m 2应用领域 燃、氯系致癌、氟系破坏臭氧层，乳化活性剂与油品反应产物清除困难 电解液中金属杂在铜及铜合金板带材上极少使用，主要用于铜管在线封闭清洗中 电在碱性溶液中通电，以铜带作为阴试样的脱脂、抛解 脱脂效果好，并且具有表面抛铜带表面，并极极，利用电解时阴极产生的氢气泡光，大规模生产脱光作用。清洗效果可达到单面易产生过度脱将表面污物及残油剥离 应用还有许多2脂 3mg/m 脂，恶化带材表问题需要解决 面。 在脱脂槽内，将超声信号转化为每具有环保无污染特性，表面清超秒上万次的高频机械振荡，在脱脂洗效果好，对于氧化不严重的带材，可以省去酸洗工序，直接加入钝化剂即可完成所有清洗过程，大大简化清洗工艺流程。清洗效果可达到单面小于5mg/m 2氢气是极好的还原、活化剂，质易析出沉积在主要用于小型大规模连续化清洗生产实例尚未非连续通过的见到，专用设备小型机械零件开发、造价高昂，的槽式浸入式是制约该项技术推广应用的关键 存在碱雾的收集清洗 液中辐射传播，造成“空化效声 应”，形成无数小气泡，小气泡破脱裂可产生1000个大气压的瞬时高脂 压，对带材产生持续冲击，达到剥离油污的效果 碱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，去除广泛应用于连液 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续化铜板带清脱2除油污的目的 果可以达到单面5mg/m 脱脂效果的问洗线 脂 题，必须增加油精品文档
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