阳极磷铜球冷斜轧生产技术及应用

阳极磷铜球冷斜轧生产技术及应用

李庆

芜湖铜冠电工有限公司 241000

摘要：本文介绍了阳极磷铜球在电镀生产中的应用，其中包括磷铜球在电镀生产中的使用，阳极磷铜晶粒对电镀生产的影响及磷铜球斜轧技术特点，冷轧斜轧技术和应用情况，采用室温斜轧技术生产阳极磷铜球具有毕产效率高．能耗成本低．质量稳定、 产品电镀性能优异、生产方式清洁无污染等特点，采用冷轧技术的产品质量及技术达到国际先进、 国内领先水平，是理想的阳极磷铜球生产技术。

关键词：阳极；磷铜球；斜轧；冷轧

1. 阳极磷铜球在电镀生产中的应用

1.1阳极磷铜球在电镀生产中的使用

阳极磷铜球在电镀生产中的工艺可以追溯到20世纪40年代，美国通用公司在电镀中在电镀铜的阳极位置添加一定量的磷，则后续的铜阳极的电镀位置就可以形成成磷膜，由于这种磷膜具有具有在溶液中导电的性质，这就能使得铜阳极的镀层膜能够均匀的增加，减少甚至没有铜废料的产生，从生产工艺的源头上降低阳极泥的产量，所以在进行电镀生产时采用“阳极磷铜”方式进行生产时能够很大程度的提高生产效率降低生产成本。在进行阳极铜电解液的调配时磷的含量占比约为为0.04-0.065%（万分之四--万分之六点五），在进行阳极电解过程中时，磷充当的是降低阳极铜的腐蚀速率的作用，这样就够在进行电解铜时铜溶液能够在溶液中均匀的散开，进而将溶液的铜溶质含量维持在一个相对稳定的状态。若在电解阳极铜时表面含磷量的缺少，就会直接导致阳极铜底部的阳极泥的增多，在进行溶解槽的维护时就要对阳极袋进行频繁的更换，若减少了阳极泥清理的工作就会让光亮剂不能充分的接触到电镀层，使得电镀层变得不在光滑，影响产品的合格率。若阳极铜处的含磷量高于标准值就会使得镀层厚度的增加或者造成镀层穿孔，也容易造成产品镀层亮度不够或“细麻砂”等产品质量状况等问题^[1]。

2.2阳极磷铜晶粒对电镀生产的影响

进行阳极铜电解时晶粒的物质结构会对电镀的情况产生不一样的影响。其中在进行阳极磷铜的电解时磷铜晶粒从物理意义上的组成结构会造成不同位置产生的电动势不同，特别是晶粒与晶粒之间接触的地方。若晶粒能够有顺序的进行排列，则在阳极铜进行溶解的过程中在微观上的表现就是与电解液接触的晶粒格子上进行的，如果阳极磷铜晶粒直接接触的地方排列的顺序非常乱的话它们之间的缝隙就会存在进行电解时电解液杂质就会进行填充，就会对晶粒的阳极电解产生阻碍作用，具体表现在以下几个方面：第一，铜阳极材料的腐蚀的速率分布不均，造成在进行电镀作业时电镀层的厚度的不同，也就直接造成了阳极铜上产生了不同的电动势。第二，由于电镀铜在阳极部位会不可避免的产生一定质量额的阳极泥，若阳极铜进行电解时该部位的磷铜晶粒排列均匀就可以使得阳极电动势不会发生突变，阳极部位电解位置就可以避免变得粗糙，所以采用规整的磷铜晶粒能能够让阳极袋更换的时长至少延期六到五个月^[2]。由于 阳极磷铜晶粒结构得到形成很大程度上取决于生产工艺，一般的的磷铜生产采用的方法是进行铸造，该方法生产的磷铜成本不高且生产过程对于制造水平也要求不高，但在进行铸造时要对磷铜进行浇铸，由于在磷铜浇铸时要进行快速的凝固，所以在这种状况下磷铜的晶粒就无法缩小，但采用轧制和锻造的方法就能控制磷铜晶粒的大小和晶粒排放位置，进而保证了生产的磷铜时的产品质量，提高磷铜产品的合格率。

2. 阳极磷铜球斜轧技术和特点

铜球斜轧技术是用两个旋转方向一致的轧辊对圆柱形受轧铜件进行轧制。进行轧制磷铜球时采用斜轧工艺时具有以下特点：第一，单位时间内可生产110件左右的制成品，其工作效率是采用铸造技术生产磷铜球的1.5倍。第二，磷铜球的质量性能优异，球体表明不粗糙色泽鲜亮晶体结构排列整齐，在进行电镀时能够从生产源头上把控磷铜球的质量。第三，能够提高轧制时磷铜球的洁净度，进行轧制生产时可以实现机电一体化操作，也无需使用强氧化剂控制分子化合，球体表面很大程度上不会沾染油渍^[3]。第四，所使用的轧制模具的磨损度较小，有效减少了轧制模具的更换次数，降低磷铜球轧制生产成本。所以进行磷铜球生产时采用斜轧技术时具有出产量大，电解性能优异，洁净度高，投入成本低等特点，所以这种技术广泛应用于现代电镀工业中磷铜球生产中。

3. 阳极磷铜球冷轧技术

进行磷铜球生产时采用斜轧技术提高了球体质量降低了生产成本，减少了磷铜废料的产生，但采用冷轧技术也能达到此效果，但由于在低温状态下磷铜轧件的 可塑性就会降低，于是在进行磷铜球的生产时采用冷轧技术的前提就是控制好温度，从而利用温度的改变去调节铜坯料的可塑性，所以利用大变形软件对磷铜球待轧件的表面温度场，轧件各层级结构的温度进行相关值的模拟进而记录轧件的内部温度分布梯度，就轧制速度来说也可以对磷铜球的温度分布梯度有所影响。室温铜球轧制的成形机理与模具设计制造都十分复杂，应用塑性有限模拟与 物理模拟相结合，研究其成形机理，实施模具CAD／CAM集成设计制造，将对零件轧制技术发展与应用起重要作用。

4. 阳极磷铜球冷斜轧技术的应用情况

在国家投入大量的研究教育资金的夹持下电镀工业相关的高校和相关的厂区进行联合研发，已经采用了先进的冷轧技术轧制出了25毫米的磷铜球，并将磷铜球生产进行了划分，厂区内配有相应的生产机床和模具，并在珠三角，江、浙、沪一带大批量装配该生产线，生产的磷铜球大量出口到欧美台湾等地，随着现代集成电路的不断发展，电路板布线也朝着布线密集化，孔径最小化，利用率最高发展，也就使得市场对于磷铜球的产量要求也在不断提高。

参考文献

[1]张立伦镀铜工艺中基础电镀材料的技术发展及进步印刷电路信息，2019.5，

[2]周膊芳，程良，邝少林谈谈硫酸盐光亮镀铜的磷铜阳饺材料保护，2020,33

[3]赵盒敏铜都铜业铜材厂磷铜产品营销环境分析铜陵职业技术学院学报，2019,4。13—15