高精光伏铜带成品退火工艺对组织性能的影响

吴 语，蒋黎明，陈建涛，钟强强

(1.江西铜业集团技术中心铜加工部，江西南昌 330096;2.国家铜冶炼及加工工程技术研究中心，江西南昌 330096;3.江西铜业集团公司铜板带有限公司，江西南昌 330096;4.江西理工大学材料科学与工程学院，江西赣州 341000)

1 引言

新能源中，太阳能是最洁净、来源丰富的理想能源，因此，世界各国也都在大力发展光伏产业［1］。2013年，我国在经受光伏危机之后和欧盟重新达成贸易协议，迎来我国光伏产业的又一个春天。无论是当前应用较多的单晶硅太阳能电池，还是发展前景被广泛看好的薄膜太阳能电池，高精光伏铜带都是用于制作汇流带和互联排必不可少的材料。受下游客户使用要求［2］，高精光伏铜带需具备良好的综合性能，如:电导率≥101%IACS;在抗拉强度≥220MPa(目的是防止太阳能电池制作过程中被拉断)、延伸率≥25%的前提下，表面硬度＜50HV(目的是减小焊接过程产生的应力，降低碎片率)。因此，高精光伏铜带一般选用普通紫铜或无氧铜作为原材料，如何保证成品退火后的产品性能皆满足上述要求是高精光伏铜带加工过程中的重点。

本文研究了轧制变形后的高精光伏铜带经不同工艺参数的成品退火后，金属力学性能和微观组织的变化，并对其进行了分析讨论。

2 实验

实验以TU1作为研究对象。选择无氧铜杆为原料，在50kg中频感应炉内进行熔化精炼，熔炼温度1080～1100℃，浇注温度1070～1080℃，铁模浇铸。实际成分检测结果见表1，均在行业标准(YS/T 808-2012)要求范围内。

表1 实验合金各元素实际含量(质量分数:%)

TU1的冷轧是在Φ185×250mm不可逆二辊轧机上实现的，终轧加工率为65%。成品退火实验在RX3-30-9箱式电阻炉内进行，具体工艺参数如表2所示，随炉冷却。金相试样均采用5gFeCl3+25mlHCl+100mlH2O 溶液侵蚀［3］，利用 vhx1000 光学显微镜进行金相采集;采用DM-5维氏硬度计和WDW3200微控电子万能实验机，对试样分别进行硬度和力学性能检测;采用SIGMASCOPE SMP10型导电仪对试样进行电导率检测。

表2 成品退火工艺参数

3 实验结果与讨论

图1、图2、图3分别是终轧加工率为65%的带材，经不同成品退火工艺处理后，抗拉强度、延伸率、硬度的变化曲线。图4是金属经不同成品退火工艺后的微观组织。

图1、图2、图3显示，(1)相同保温时间的条件下，带材抗拉强度和硬度随退火温度的升高而持续下降。这是由于更高的温度为金属的回复再结晶提供了更充足的动力，金属内部的位错重新调整程度及位错发团释放的程度都更大，导致位错密度下降，表现为强度、硬度的降低;(2)保温时间为2h和3h时，金属抗拉强度和硬度曲线斜率在400～450℃时变化很快，而金属延伸率在350～400℃出现峰值，而后下降。根据金属学经典理论，这说明在400℃左右，金属回复再结晶行为完成［4-6］。温度继续升高，晶粒长大而粗化，呈现出图中抗拉强度、硬度和延伸率的共同下降。(3)从满足使用性能要求，并综合考虑节能降耗的角度看，退火温度400℃，保温时间2h是终轧加工率为65%的金属较为恰当的成品退火工艺，此时带材抗拉强度240MPa、延伸率38%、硬度48HV。

图1 成品退火工艺与带材抗拉强度关系曲线

图2 成品退火工艺与带材延伸率关系曲线

图3 成品退火工艺与带材硬度关系曲线

图4 不同成品退火工艺后金属微观组织

表1 钼矿带资源储量统计对照表

根据该矿的勘探报告提供的勘探数据，在国家认可的矿山软件surpac平台上建立符合该矿矿床地质特征的矿体三维模型，对钼矿体重新进行资源储量估算，并将软件估算的结果与地质资源储量结果相对比，估算结果在正常误差允许范围之内，surpac软件估算的资源量结果基本可靠。

6 结论

本文利用surpac建立了三维实体模型和块体模型，并与传统储量统计进行了比对。在矿产资源勘探后，创建钻孔数据库，建立矿体三维模型，在三维环境下实现了地质体的可视化，实现了信息系统管理和提供必要的决策支持，该系统为工程师提供标准化、结构化的数据，可快速浏览数据与感受数据关系，可动态直观的反映了矿体空间形态、分布特征，体现三维可视化的优越性，为矿山资源合理开发和综合利用提供科学依据。

［1］Surpac Vision.使用手册［M］.北京:Surpac Software International国际软件公司，2008.0-35.

［2］徐静，胡乃联.Surpac软件在某金铜矿山的应用研究［J］.黄金科学技术2007(1):54-58.

［3］陈仕炎.基于surpac的千鹅冲钼矿三维模型构建［J］.长春工程学院学报.2013(2):64-66.

［4］朱良峰 ，吴信才，刘修国，等.基于钻孔数据的三维地层模型的构建［J］.地理与地理信息科学，2004(3):26-30.

［5］池秀文，游迪.基于surpac的矿官店铁矿三维模型构建［J］.现代矿业，2009(1):50-52.

［6］罗周全，刘晓明，苏家红，等.基于surpacr的矿床三维模型构建［J］.采矿技术，2006(4):33-36.

［7］吴健.利用Surpac构建图拉尔根铜镍矿三维模型［J］.新疆有色金属.2011(5):33-36.