Nel campo della produzione di quadri elettrici e di apparecchi elettrici ad alta- tensione, il rame, con le sue eccellenti caratteristiche di conduttività elettrica, conduttività termica e prestazioni di lavorazione, è diventato il materiale principale per la produzione di contatti, connettori e componenti conduttivi degli interruttori automatici. L'estrusione a freddo, in quanto tecnologia di formatura dei metalli altamente efficiente e precisa, può produrre stampi in rame con forme complesse ed elevata precisione dimensionale mantenendo l'integrità delle linee di grana del materiale. Tuttavia, la qualità dell’estrusione a freddo del rame dipende in gran parte dal livello del processo di pretrattamento. Il pretrattamento scientifico e sistematico può non solo rimuovere contaminanti superficiali e strati di ossido, ma anche migliorare le condizioni superficiali del materiale e ottimizzare le condizioni di lubrificazione, garantendo così che lo stampaggio del rame estruso a freddo-soddisfi i rigorosi requisiti delle applicazioni di potenza in termini di elevata conduttività, forte resistenza all'usura e resistenza all'arco.
Obiettivi principali del pretrattamento
Lo scopo fondamentale del pretrattamento per l'estrusione a freddo delle parti stampate in rame è quello di ottenere "tre pulizie e un'ottimizzazione":
Rimozione delle macchie d'olio: Eliminazione di residui di grasso, impronte e inibitori di ruggine derivanti dalla lavorazione.
Rimozione degli strati di ossido: rimozione delle pellicole Cu₂O/CuO formate naturalmente o-ad alta temperatura.
Rimozione delle impurità particellari: Eliminazione dei residui di stampaggio, della polvere e di altre sostanze incastrate.
Ottimizzazione delle condizioni della superficie: Fornisce un substrato ad alta-adesione per il successivo film lubrificante, garantendo linee di flusso continue del grano e nessuna lacerazione durante l'estrusione a freddo.
Spiegazione dettagliata del processo di pretrattamento di precisione in quattro-fasi
1. Sgrassaggio e pulizia mirati: Utilizzando una soluzione sgrassante alcalina composita a 60–70 gradi contenente agenti complessanti e inibitori della corrosione, questo processo emulsiona efficacemente il grasso proteggendo al tempo stesso il substrato della lamiera di rame per stampaggio dalla corrosione. In combinazione con la vibrazione ultrasonica a 40kHz, rimuove efficacemente i pori profondi, le pieghe e le impurità particellari più grandi di 5μm. Dopo la pulizia, viene sottoposto a un risciacquo in più-fasi con acqua pura e viene testata la resistenza superficiale (inferiore o uguale a 0,5 mΩ, fare riferimento a ASTM B201) per garantire che non rimangano residui di ioni.
2. Rimozione dello strato di ossido sfumato: La tradizionale pulizia con acido forte può facilmente portare alla corrosione dei bordi del grano e persino all'infragilimento da idrogeno. Il processo moderno utilizza un sistema di micro-incisione composto da acido solforico diluito al 10% e perossido di idrogeno, che reagisce con precisione a temperatura ambiente per 90–120 secondi per rimuovere uniformemente la pellicola di ossido senza danneggiare il substrato per stampaggio rame personalizzato. L’innovazione chiave risiede nell’aggiunta di un inibitore della corrosione dei bordi dei grani, che inibisce efficacemente la corrosione intergranulare ed evita le microfessurazioni causate dalla concentrazione delle sollecitazioni durante l’estrusione a freddo. Dopo il trattamento, sulla superficie si forma uno strato di attivazione di 0,5–1,5 μm con moderata ruvidità, che migliora notevolmente l'adesione dei successivi film di fosfatazione.
3. Trattamento di fosfatazione specifico per il settore energetico-: Unlike ordinary rust-preventive phosphating, power industry phosphating needs to balance lubricity and conductivity. A medium-temperature (45–55℃) zinc-calcium phosphating solution for Metal Stamping Parts Electric Copper is used to generate a porous phosphate film 5–8 μm thick, with a film weight controlled at 3–5 g/m². By adjusting the formula, the film porosity is maintained at 30%–40%, which can store lubricant without excessively blocking current. Metallographic analysis shows that a high-quality phosphating film is mainly composed of plate-like crystals (accounting for >80%), che può rilasciare continuamente componenti lubrificanti durante l'estrusione a freddo, riducendo il calore da attrito e l'adesione del metallo per lo stampaggio di lamiere di rame.
4. Miglioramento immediato della lubrificazione composita: dopo la fosfatazione, per le parti elettriche per stampaggio del rame viene eseguito un trattamento sigillante di saponificazione, in cui la soluzione di stearato di sodio penetra nei micropori per formare uno strato di sapone metallico. Successivamente, una dispersione di nano-grafite viene rivestita per formare un film lubrificante solido di 0,2–0,5 μm, riducendo il coefficiente di attrito dell'estrusione a freddo al di sotto di 0,08. Infine, viene essiccato con aria calda in un ambiente a 60 gradi e con un'umidità inferiore o uguale al 15% per evitare che la ritenzione di umidità causi la successiva ossidazione.
Poiché i requisiti di affidabilità delle apparecchiature elettriche continuano ad aumentare, anche il processo di pretrattamento per l'estrusione a freddo dello stampaggio di nastri di rame viene continuamente ottimizzato. In termini di prevenzione delle interruzioni di corrente, l'ottimizzazione del modello di conduttività dei pori del film di fosfato riduce la generazione di micro-scintille ai contatti elettrici; La tecnologia di passivazione dei bordi dei grani elimina il rischio di tensocorrosione nei componenti stampati in rame durante l'estrusione a freddo. Questi miglioramenti migliorano direttamente la-stabilità operativa a lungo termine dei contatti di potenza.
In termini di produzione ecologica, l'applicazione di un sistema di rigenerazione dei liquidi di scarto consente tassi di recupero degli ioni rame di oltre il 90%, soddisfacendo i requisiti della RoHS e di altri standard ambientali. Allo stesso tempo, la maggiore durata del bagno riduce la generazione di liquidi di scarto, rendendo il processo di pretrattamento più rispettoso dell'ambiente e garantendo al tempo stesso la qualità.
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