高精光伏銅帶成品退火工藝對組織性能的影響

吳 語，蔣黎明，陳建濤，鐘強強

(1.江西銅業(yè)集團技術(shù)中心銅加工部，江西南昌 330096;2.國家銅冶煉及加工工程技術(shù)研究中心，江西南昌 330096;3.江西銅業(yè)集團公司銅板帶有限公司，江西南昌 330096;4.江西理工大學材料科學與工程學院，江西贛州 341000)

1 引言

新能源中，太陽能是最潔凈、來源豐富的理想能源，因此，世界各國也都在大力發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)［1］。2013年，我國在經(jīng)受光伏危機之后和歐盟重新達成貿(mào)易協(xié)議，迎來我國光伏產(chǎn)業(yè)的又一個春天。無論是當前應(yīng)用較多的單晶硅太陽能電池，還是發(fā)展前景被廣泛看好的薄膜太陽能電池，高精光伏銅帶都是用于制作匯流帶和互聯(lián)排必不可少的材料。受下游客戶使用要求［2］，高精光伏銅帶需具備良好的綜合性能，如:電導率≥101%IACS;在抗拉強度≥220MPa(目的是防止太陽能電池制作過程中被拉斷)、延伸率≥25%的前提下，表面硬度＜50HV(目的是減小焊接過程產(chǎn)生的應(yīng)力，降低碎片率)。因此，高精光伏銅帶一般選用普通紫銅或無氧銅作為原材料，如何保證成品退火后的產(chǎn)品性能皆滿足上述要求是高精光伏銅帶加工過程中的重點。

本文研究了軋制變形后的高精光伏銅帶經(jīng)不同工藝參數(shù)的成品退火后，金屬力學性能和微觀組織的變化，并對其進行了分析討論。

2 實驗

實驗以TU1作為研究對象。選擇無氧銅桿為原料，在50kg中頻感應(yīng)爐內(nèi)進行熔化精煉，熔煉溫度1080～1100℃，澆注溫度1070～1080℃，鐵模澆鑄。實際成分檢測結(jié)果見表1，均在行業(yè)標準(YS/T 808-2012)要求范圍內(nèi)。

表1 實驗合金各元素實際含量(質(zhì)量分數(shù):%)

TU1的冷軋是在Φ185×250mm不可逆二輥軋機上實現(xiàn)的，終軋加工率為65%。成品退火實驗在RX3-30-9箱式電阻爐內(nèi)進行，具體工藝參數(shù)如表2所示，隨爐冷卻。金相試樣均采用5gFeCl3+25mlHCl+100mlH2O 溶液侵蝕［3］，利用 vhx1000 光學顯微鏡進行金相采集;采用DM-5維氏硬度計和WDW3200微控電子萬能實驗機，對試樣分別進行硬度和力學性能檢測;采用SIGMASCOPE SMP10型導電儀對試樣進行電導率檢測。

表2 成品退火工藝參數(shù)

3 實驗結(jié)果與討論

圖1、圖2、圖3分別是終軋加工率為65%的帶材，經(jīng)不同成品退火工藝處理后，抗拉強度、延伸率、硬度的變化曲線。圖4是金屬經(jīng)不同成品退火工藝后的微觀組織。

圖1、圖2、圖3顯示，(1)相同保溫時間的條件下，帶材抗拉強度和硬度隨退火溫度的升高而持續(xù)下降。這是由于更高的溫度為金屬的回復(fù)再結(jié)晶提供了更充足的動力，金屬內(nèi)部的位錯重新調(diào)整程度及位錯發(fā)團釋放的程度都更大，導致位錯密度下降，表現(xiàn)為強度、硬度的降低;(2)保溫時間為2h和3h時，金屬抗拉強度和硬度曲線斜率在400～450℃時變化很快，而金屬延伸率在350～400℃出現(xiàn)峰值，而后下降。根據(jù)金屬學經(jīng)典理論，這說明在400℃左右，金屬回復(fù)再結(jié)晶行為完成［4-6］。溫度繼續(xù)升高，晶粒長大而粗化，呈現(xiàn)出圖中抗拉強度、硬度和延伸率的共同下降。(3)從滿足使用性能要求，并綜合考慮節(jié)能降耗的角度看，退火溫度400℃，保溫時間2h是終軋加工率為65%的金屬較為恰當?shù)某善吠嘶鸸に?，此時帶材抗拉強度240MPa、延伸率38%、硬度48HV。

圖1 成品退火工藝與帶材抗拉強度關(guān)系曲線

圖2 成品退火工藝與帶材延伸率關(guān)系曲線

圖3 成品退火工藝與帶材硬度關(guān)系曲線

圖4 不同成品退火工藝后金屬微觀組織

表1 鉬礦帶資源儲量統(tǒng)計對照表

根據(jù)該礦的勘探報告提供的勘探數(shù)據(jù)，在國家認可的礦山軟件surpac平臺上建立符合該礦礦床地質(zhì)特征的礦體三維模型，對鉬礦體重新進行資源儲量估算，并將軟件估算的結(jié)果與地質(zhì)資源儲量結(jié)果相對比，估算結(jié)果在正常誤差允許范圍之內(nèi)，surpac軟件估算的資源量結(jié)果基本可靠。

6 結(jié)論

本文利用surpac建立了三維實體模型和塊體模型，并與傳統(tǒng)儲量統(tǒng)計進行了比對。在礦產(chǎn)資源勘探后，創(chuàng)建鉆孔數(shù)據(jù)庫，建立礦體三維模型，在三維環(huán)境下實現(xiàn)了地質(zhì)體的可視化，實現(xiàn)了信息系統(tǒng)管理和提供必要的決策支持，該系統(tǒng)為工程師提供標準化、結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，可快速瀏覽數(shù)據(jù)與感受數(shù)據(jù)關(guān)系，可動態(tài)直觀的反映了礦體空間形態(tài)、分布特征，體現(xiàn)三維可視化的優(yōu)越性，為礦山資源合理開發(fā)和綜合利用提供科學依據(jù)。

［1］Surpac Vision.使用手冊［M］.北京:Surpac Software International國際軟件公司，2008.0-35.

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［4］朱良峰 ，吳信才，劉修國，等.基于鉆孔數(shù)據(jù)的三維地層模型的構(gòu)建［J］.地理與地理信息科學，2004(3):26-30.

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