軋制銅及銅合金表面缺陷分析的一般過程和方法

駱啟榮

（安徽銅陵金威銅業有限公司，安徽 銅陵 244000）

銅帶材色澤光亮、導電性能良好、廣泛應用于電子、電力以及電器等領域。特別是電子電器領域對帶卷表面質量要求非常高，要求帶卷表面無劃傷、亮點（線）等。由于生產過程的特殊性，鑄造質量對帶卷的表面質量影響非常大，而且經過軋制后鑄造和軋制的缺陷疊加很難分析出具體是哪道工序對成品的質量產生了影響。下文是對一種常見缺陷的分析過程。

1 分析檢查缺陷產品的工藝流程和相關記錄

生產中發現0.3mm厚度系列的紫銅帶，表面經常呈現沒有規律的缺陷。經查帶卷來源的鑄錠規格是180×310×5500(mm)，材質C1100。爐料來源Cu-CATH-2，熔煉溫度1180℃，開始鑄造溫度1180℃，正常鑄造溫度1160℃～1170℃，開始鑄造速度60mm/min，正常鑄造70mm/min～80mm/min。開始冷卻水壓力60 KPa，正常鑄造是冷卻水壓力80KPa～110 KPa。結晶器內金屬保護氮氣壓力5KPa～15 KPa。鑄錠爐后成分如表1所示。以上所有鑄造參數均符合正常工藝要求。

表1 成分分析結果

檢查鑄錠質量檢查記錄顯示鑄錠在熱軋前上下表面質量良好，只有在小面有輕微的冷隔。

此產品主要經過的工藝路徑有：熱軋、銑面、粗軋、退火、精軋。熱軋開軋溫度880℃，檢查所有輥道運轉良好，排除熱軋輥道劃傷下表面的可能。銑面后直接卷取無法全面對質量進行跟蹤判定，特別是下表面，對在這些工藝路徑過程其它可能影響質量的工藝參數和裝備運行情況進行了檢查確認，沒有發現異常的過程質量問題，但在最后成品時發現表面有如下圖1的缺陷。

2 對缺陷產品的外觀觀察和初步分析

圖1是從現場取得的2塊樣品的外觀圖片。樣品來源：從同一卷帶的不同部位取得。（缺陷比較嚴重部位）可以看出長度方向上有很長的缺陷（割裂，擦傷）存在。第一塊缺陷長度大約在650mm～700mm。寬度最大大約在5mm。缺陷在帶材的位置不固定，有時在中部，有時在邊部。而且出現缺陷的規律沒有周期性。第二塊缺陷樣品的缺陷顯示情況，基本如同第一塊樣品，但是缺陷輕微。長度也大概在60cm。以下分析是將第一塊樣品分了兩個位置進行分析。從現場照片和實物樣品都很難判斷是鑄造缺陷還是軋制缺陷。初步判斷有以下幾種可能：

（1）由于鑄錠中的縮孔、氣孔在軋制過程暴露產生了類似的缺陷。

（2）熱軋坯料銑面后有異物帶入帶材表面，再經過軋制造成成品表面如此的缺陷。

（3）軋制時由于軋輥和夾送輥表面有缺陷造成帶卷表面的劃傷。

圖1 缺陷樣品

3 樣品的調查分析與結果

3.1 成分分析

對樣品的其他不純物質進行分析結果如表2所示。沒有任何問題。

表2 成分分析結果

3.2 微組織分析

對樣品的微組織進行了檢測，結果如圖2～圖4所示，顯示了調查的位置和觀察方向。

圖2是缺陷最大的縱斷面觀察結果，可以看到硬被擠入時經常會出現的形態。圖中左下的異常表面是硬被擠入的部分，此部分沒有經過正常的軋制，因此沒能形成再結晶組織，所以有些泛白色。金屬流動（Metal flow）（軋制方向的流動）也由于要避免硬被擠入而有些傾斜。通常的金屬流動，軋制方向是水平的，中間不會出現彎曲的。

圖2 缺陷最大的縱斷面觀察結果

圖3 缺陷旁邊的橫斷面組織的觀察結果

圖4 樣品2的橫斷面觀察結果

圖3 是此缺陷旁邊的橫斷面組織的觀察結果?？梢耘袛啵脖粩D入的部分沒形成再結晶組織。無法確認其他部分的異常。

圖4是第2個樣品的橫斷面觀察結果，這個與第1個相比程度較輕，但可以確認為同樣的問題。

3.3 EPMA分析及氧的分布調查

對圖2中確認的開口部分近旁進行了EPMA的定性分析調查，結果及SEM像如圖5所示。定性分析的結果，并沒有銅以外的任何檢出成分。

圖5 EPMA的定性分析

4 整改與效果

通過以下措施改善銑面工藝，上面的這種缺陷在成品后即消失。

（1）通過加大抽屑的排風能力，防止切屑被卷入，從而有效地避免了這種劃傷的出現。

（2）打開銑面系統的側門使抽屑系統的風形成對流，提高了抽屑能力。

（3）減少銑削深度使銑面碎屑變小，容易抽吸。

（4）縮短抽屑管的長度，減少排屑距離。

5 結論

對微組織觀察的結果，金屬流動的異常，以及表面一部分未再結晶的情況的確認，對該部分的定性分析結果顯示除了銅以外沒有其他元素，因此判斷是軋制時有硬被擠入的情況。因此就以上缺陷分析基本可以確定是軋制過程中造成的。推定原因是：銑面加工時有切屑殘留在帶卷表面，軋制時有硬被擠入造成了以上缺陷。