引線(xiàn)框架銅帶是用于制造半導(dǎo)體、集成電路引線(xiàn)框架和新型接線(xiàn)端子的專(zhuān)用合金材料。集成電路產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展, 對(duì)引線(xiàn)框架材料的要求越來(lái)越高,并且市場(chǎng)需求巨大[1]。H65 黃銅合金以其良好的工藝性能、力學(xué)性能和耐侵蝕、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等特性[2], 是很好的引線(xiàn)框架用銅基材料, 并廣泛應(yīng)用于這個(gè)領(lǐng)域。
連續(xù)擠壓技術(shù)是有色金屬加工領(lǐng)域的一次變革性突破, 它把傳統(tǒng)加工領(lǐng)域中的無(wú)效摩擦力變?yōu)閿D壓驅(qū)動(dòng)力, 并使之成為坯料加工中的熱源, 可以連續(xù)擠壓出長(zhǎng)度不受***的產(chǎn)品, 因此, 很快成為有色金屬加工領(lǐng)域的新型***的加工技術(shù)[3]。應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)生產(chǎn) H65 黃銅合金異型帶的工藝流程為: 連續(xù)擠壓—拉拔精整—切塊。銅帶擠壓工藝的特點(diǎn)是薄、寬、長(zhǎng), 要求擠壓出來(lái)的產(chǎn)品表面平整光滑, 沒(méi)有質(zhì)量缺陷, 這樣才可以進(jìn)行拉拔精整, ***后切塊。
雖然利用連續(xù)擠壓技術(shù)已經(jīng)能成功地?cái)D出銅帶, 但尚有一些缺陷需要克服, 如毛刺、波浪紋、撕裂、氣泡、夾雜等。本文對(duì)這些缺陷進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究, 找出了原因, 并提出了解決措施。
2.缺陷分析
2.1 毛刺
2.1.1 原因分析
H65 黃銅合金異型帶的毛刺缺陷是產(chǎn)品的邊緣處呈鋸齒狀, 如圖 2 所示。主要是由變形金屬在模腔內(nèi)充不滿(mǎn)造成的。從圖 1 可以看出: 異型帶產(chǎn)品很寬, 這就要求在連續(xù)擠壓時(shí)變形金屬在模腔內(nèi)的寬度方向要充分?jǐn)U展并與模具完全接觸, 這樣才能完全充滿(mǎn)模腔。然而在實(shí)際生產(chǎn)中, 由于坯料和擠壓輪槽之間的摩擦力不夠以及壓實(shí)輪壓下量不夠, 使坯料和擠壓輪槽打滑, 導(dǎo)致了變形金屬不能完全充滿(mǎn)腔體, 從而出現(xiàn)了毛刺。
2.1.2 解決措施
連續(xù)擠壓時(shí), 坯料進(jìn)入模腔的主要驅(qū)動(dòng)力來(lái)自坯料和擠壓輪的相互摩擦, 如果驅(qū)動(dòng)力小了, 坯料會(huì)和擠壓輪打滑, 所以擠壓摩擦力要足夠大。坯料表面要光潔, 沒(méi)有水、油污、灰塵等雜質(zhì), 避免打滑。坯料與擠壓輪槽要充分接觸, 同時(shí)要適當(dāng)增大壓實(shí)輪的壓下量, 增大摩擦系數(shù)。這樣就可以保證擠壓驅(qū)動(dòng)力足夠大, 使變形金屬充滿(mǎn)模腔, 不產(chǎn)生毛刺。同時(shí)適當(dāng)加長(zhǎng)模具定徑帶長(zhǎng)度, 這樣可以增加出口阻力, 使變形金屬在模腔內(nèi)充分堆積。
2.2 波浪紋
2.2.1 原因分析
從圖 3 可以看出, 在產(chǎn)品的兩邊有波浪紋出現(xiàn)。主要是由于變形金屬在流經(jīng)模腔時(shí)兩邊處金屬比中間處金屬流速快造成的。從圖 1 可以看出產(chǎn)品兩邊厚中間薄, 金屬在流過(guò)模腔的時(shí)候必定兩邊的變形金屬流動(dòng)的快, 中間的變形金屬流動(dòng)的慢, 這樣就造成了連續(xù)的波浪紋。另一個(gè)原因是 H65 黃銅與純銅相比, 其變形抗力大, 塑性差, 不易成形。同時(shí)由于模腔內(nèi)溫度低且分布不均勻, 導(dǎo)致變形金屬流速不一致, 高溫區(qū)金屬塑性好, 流動(dòng)快; 低溫區(qū)金屬塑性差,不易流動(dòng)。
2.2 解決措施
在擠壓前, 對(duì)模腔要充分預(yù)熱, 使其溫度均勻。對(duì)坯料進(jìn)行在線(xiàn)感應(yīng)加熱, 一方面可以降低H65黃銅合金的變形抗力, 提高塑性, 使變形金屬在模腔內(nèi)均勻流動(dòng); 另一方面可以作為熱源補(bǔ)充給模腔, 使其溫度得到一定的提高。
2.3 撕裂
2.3.1 原因分析
如圖 4 所示, 異型帶中間較薄處有撕裂, 是由模具刃口被磨損造成的。變形金屬在模腔內(nèi)流動(dòng)時(shí), 發(fā)生塑性變形, 變形抗力很大, 經(jīng)過(guò)模具工作帶時(shí)對(duì)模具刃口產(chǎn)生強(qiáng)大的摩擦, 同時(shí)變形金屬對(duì)模具還會(huì)產(chǎn)生沖擊, 擠壓一段時(shí)間后就會(huì)出現(xiàn)鋸齒型的磨損。由于變形金屬速度不一致, 中間處的流動(dòng)金屬受到的模具阻力比兩邊大, 所以, 模具中間磨損非常厲害, 出現(xiàn)了鋸齒狀破損。
2.3.2 解決措施
如圖 5b 所示, 在模具刃口修圓角, 用于減少對(duì)變形金屬的阻力和摩擦。對(duì)坯料進(jìn)行預(yù)熱, 降低變形抗力, 提高塑性, 使其易于流動(dòng)。
2.4 氣泡
2.4.1 原因分析
主要是氣體進(jìn)到了產(chǎn)品中, 有的氣泡連續(xù)分布,有的則是單個(gè)大氣泡, 如圖 6 所示。原因一是來(lái)源于合金的氣體, 特別是坯料中含有的氣孔, 氣孔中的氣體在連續(xù)擠壓過(guò)程中進(jìn)到產(chǎn)品中形成氣泡。二是合金桿在等待擠壓過(guò)程中表面被氧化形成 Cu CO3g Cu( OH)2[4], 在連續(xù)擠壓過(guò)程中在高溫高壓條件下分解出氣體, 形成氣泡。還有就是合金桿表面粘有油污、灰塵、水汽等。第三種是在連續(xù)擠壓過(guò)程中空氣被帶入, 而形成氣泡。
2.4.2 解決措施
嚴(yán)格控制原料的含氣量。對(duì)原料做好防護(hù)措施,避免表面被氧化, 同時(shí)避免其沾上灰塵, 水, 油, 油漆等臟物。三是適當(dāng)調(diào)整擠壓輪與腔體之間的間隙, 使其相對(duì)間隙合適。對(duì)變形擋料塊進(jìn)行調(diào)整, 防止發(fā)生漏氣現(xiàn)象。
2.5 夾雜
2.5.1 原因分析
圖 7 中黑點(diǎn)就是夾雜, 如果存在夾雜, 在后續(xù)拉拔過(guò)程中在夾雜處會(huì)拉斷。原料冶煉時(shí)的氧化物雜質(zhì)存在于擠壓坯料內(nèi)部, 擠壓時(shí)帶到產(chǎn)品中會(huì)形成夾雜。工模具表面的磨損異物, 如擠壓輪表面龜裂、起皮, 輪體表面與壓實(shí)輪發(fā)生磨損, 掉下的碎屑進(jìn)入腔體, 形成雜質(zhì)。擠壓輪溝槽兩側(cè)和腔體之間的溢料被氧化后, 被帶入到模腔形成雜質(zhì)。
2.5.2 解決措施
嚴(yán)格控制坯料的質(zhì)量, 改進(jìn)坯料的生產(chǎn)工藝�？刂茢D壓輪與腔體之間的間隙和刮刀與輪的間隙, 有效去除溢料。適當(dāng)調(diào)整壓實(shí)輪的壓下量, 盡量減少壓實(shí)輪和擠壓輪的磨損。
3.結(jié)論
文章詳細(xì)分析了 H65 黃銅合金異型帶在連續(xù)擠壓過(guò)程中出現(xiàn)的主要缺陷, 并分析了其產(chǎn)生原因,提出了解決措施。采用連續(xù)擠壓技術(shù)生產(chǎn) H65 黃銅合金異型帶, 開(kāi)辟了一種制造引線(xiàn)框架用材料的新方法。該方法工藝簡(jiǎn)單, 采用統(tǒng)一規(guī)格的坯料, 可以連續(xù)生產(chǎn), 且廢料少。