一种高耐热性微合金压延铜箔及其制备方法和应用与流程

本发明属于压延铜箔加工，具体涉及一种用高耐热性微合金压延铜箔及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着电子信息技术的发展，一些大功率的无线充电材料、高容量锂电池软包外壳对铜箔的要求也越来越高，需要开发高耐热性铜箔生产技术，提高铜箔耐热性、耐化（药）性以及拉伸强度、抗剥离强度等特性，满足该领域的使用需求

2、电解铜箔是利用电化学原理，通过铜电解而形成，形成电解铜箔的晶粒组织形态虽然与电解工艺条件息息相关，但可调控的晶粒大小范围很小，从组织结构上很难对材料性能有较大的提高；而压延铜箔是利用连续的压延加工，对铜箔母材进行塑性变形作用，很大程度上能够通过轧制加工工艺及热处理工艺改变材料的组织形态，从而得到不同机械性能、物理性能的压延铜箔。

3、压延铜箔母材微合金化可以改变材料点阵结构，恰当的微合金元素可以提高材料的固溶性，微量元素在铜箔基体中提高了材料韧性、耐热性、挠曲性等。目前，国际上的先进压延铜箔生产企业均未能生产出高耐热性能的高精度压延铜箔。传统的c1100合金压延箔耐热性低，不能满足180℃工作温度，当温度到达120℃时已经存在软化行为，抗拉强度降低，延伸率增加。

4、高耐热微合金压延铜箔成分设计至关重要，确定添加元素种类以及添加元素对耐热性的影响程度；高耐热微合金压延铜箔的轧制工艺，将直接影响压延铜箔的组织及机械性能；高耐热微合金压延铜箔的镀红化表面处理方式，决定压延铜箔在下游使用时的抗剥离强度及耐化性能。

5、因此开发出高耐热性微合金压延铜箔，提高耐热性、耐化性、抗剥离强度等，是大功率无线充电、高容量锂电池软包外壳等领域专用的压延铜箔亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的压延铜箔耐热性低，高温时抗拉强度降低、延伸率增减的问题，本发明提供了一种用高耐热性微合金压延铜箔及其制备方法和应用，提高压延铜箔耐热性、耐化（药）性以及拉伸强度、抗剥离强度等特性，满足大功率无线充电、高容量锂电池软包外壳等领域的使用需求。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种高耐热性微合金压延铜箔，包括铜箔层和镀层；所述的铜箔层厚度为18-70μm，铁、银、镍、磷、硫、锡的总含量为1~200ppm，氧含量为80~300ppm，余量为铜；所述的镀层厚度为0.6~2μm。

4、进一步地，所述的铜箔层铁含量为2~40ppm，银含量为5~100ppm，镍含量为2~40ppm，磷含量为2~40ppm，硫含量为2~40ppm，锡含量为2~40ppm，氧含量为80~300ppm，余量为铜。

5、进一步地，所述的镀层自内而外依次为镀铜层、镀锌层和镀铬层。

6、本发明中，所述的高耐热性微合金压延铜箔的制备方法，包括以下步骤：

7、（1）调整合金成分，原料经熔炼、热轧开坯、中间轧制、精轧轧制，得0.1~0.2mm的铜箔母材；

8、（2）压延铜箔的轧制：对铜箔母材进行3~5道次轧制，单道次压下率为20~50%，总入侧张力为1~6kn，总出侧张力为1~8kn，轧制速度为150~500m/min，轧制力为300~450n，弯辊力为-5~8mpa；

9、（3）表面处理：步骤（2）中轧制后的铜箔依次进行电解脱脂、酸洗以及镀铜、镀镍、镀锌、镀铬处理，最后得到压延铜箔成品。

10、进一步地，步骤（2）中对铜箔母材进行5道次轧制，分别为：

11、1） 第一道次压下率为20~50%，总入侧张力为3~6kn，总出侧张力为6~8kn，轧制速度为150~300m/min，轧制力为400~500n，弯辊力为2~8mpa；

12、2） 第二道次压下率为25~40%，总入侧张力为3.5~4.5kn，总出侧张力为4~5.3kn，轧制速度为200~350m/min，轧制力为400~550n，弯辊力为0~5mpa；

13、3） 第三道次压下率为20~35%，总入侧张力为2.0~3.5kn，总出侧张力为2.8~3.8kn，轧制速度为250 ~400m/min，轧制力为350~500n，弯辊力为-2~3mpa；

14、4） 第四道次压下率为20~33%，总入侧张力为1.5~2.5kn，总出侧张力为1.9~2.9kn，轧制速度为300~450m/min，轧制力为300~450n，弯辊力为-3~2mpa；

15、5） 第五道次压下率为20~29%，总入侧张力为1~1.5kn，总出侧张力为1.3~1.8kn，轧制速度为350~500m/min，轧制力为300~450n，弯辊力为-5~0mpa。

16、进一步地，铜箔母材进行轧制时，单道次压下率逐渐减小。

17、进一步地，步骤（3）电解脱脂处理脱脂液中naoh的浓度为40~70g/l，naco3的浓度为25~40g/l，脱脂液温度45℃~60℃，电极极距50-70mm，电流密度为600-1000a/m2；酸洗处理中，酸洗液中h2so4的浓度为160 ~220g/l，酸洗液温度为20~30℃。

18、进一步地，步骤（3）镀铜处理电镀液中的铜离子的浓度为8～18g/l，电流密度为3000-6000a/m2；镀镍处理电镀液中镍离子浓度1-10 g/l，电流密度为500-1500a/m2；镀锌处理电镀液中锌离子浓度2-10g/l、ph值9-13、镀液温度18-35℃，电镀过程中的电流密度100-500a/m²；镀铬处理电镀液中cro3的浓度为2~15g/l，ph值8-12、镀液温度15-30℃，电镀过程中的电流密度100-700a/m²，电镀时间3-5s，电极极距50-70mm。

19、本发明中，所述的高耐热性微合金压延铜箔在大功率无线充电装置或高容量锂电池软包外壳中的应用。

20、本发明制备的高耐热性微合金压延铜能够满足大功率无线充电、高容量锂电池软包外壳等领域的技术要求，硬态时，抗拉强度＞450mpa，延伸率≥1.2%；180℃/60min条件下，抗拉强度达到≤220mpa，延伸率≥10%；通过对本专利产品所使用的母材进行成分设计、热加工、冷加工以及热处理工艺的不断探索，明确母材成分以及最佳的结晶组织、晶粒尺寸及机械性能等，形成母材加工制备成套工艺。箔材成品轧制工艺，获得高挠曲性、高延伸率、高耐热性组织结构，保证成品材料最佳的组织与机械性能；通过粗化、固化、微合金电镀等方式，满足铜箔与下游客户基材之间抗剥离强度的要求，同时满足其精细线路的蚀刻。提高铜箔耐化性，防止在印刷线路板加工时，发生侧蚀等现象，从而造成线路的断路，产生不良。

21、有益效果

22、本发明通过添加微量合金元素制备的铜箔母材提高压延铜箔的耐热性，压延铜箔表面处理后，满足蚀刻耐化性以及抗剥离强度要求，满足大功率无线充电用对压延铜箔的高耐热性能要求；另外，针对铜箔表面进行红化处理，增设镀铬镀镍，指定镀镍和镀铬的工艺步骤与工艺参数，从而提高了轧制成型后压延铜箔抗剥离强度，提供其耐化性性能。