रोल्ड कॉपर फ़ॉइल को एनीलिंग करना: उन्नत अनुप्रयोगों के लिए बेहतर प्रदर्शन का मार्ग प्रशस्त करना

इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण, नवीकरणीय ऊर्जा और एयरोस्पेस जैसे उच्च तकनीक उद्योगों में,लुढ़का हुआ तांबे पन्नीइसकी उत्कृष्ट चालकता, लचीलापन और चिकनी सतह के लिए इसे बेशकीमती माना जाता है। हालांकि, उचित एनीलिंग के बिना, रोल्ड कॉपर फ़ॉइल कार्य कठोरता और अवशिष्ट तनाव से ग्रस्त हो सकता है, जिससे इसकी उपयोगिता सीमित हो जाती है। एनीलिंग एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है जो सूक्ष्म संरचना को परिष्कृत करती हैतांबे की पन्नी, मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए इसके गुणों को बढ़ाता है। यह लेख एनीलिंग के सिद्धांतों, सामग्री के प्रदर्शन पर इसके प्रभाव और विभिन्न उच्च-अंत उत्पादों के लिए इसकी उपयुक्तता पर गहराई से चर्चा करता है।

1. एनीलिंग प्रक्रिया: बेहतर गुणों के लिए सूक्ष्म संरचना में परिवर्तन

रोलिंग प्रक्रिया के दौरान, तांबे के क्रिस्टल को दबाया और बढ़ाया जाता है, जिससे अव्यवस्था और अवशिष्ट तनाव से भरी एक रेशेदार संरचना बनती है। इस कार्य कठोरता के परिणामस्वरूप कठोरता में वृद्धि, लचीलापन में कमी (केवल 3%-5% की वृद्धि), और चालकता में लगभग 98% IACS (अंतर्राष्ट्रीय एनील्ड कॉपर मानक) की मामूली कमी होती है। एनीलिंग इन मुद्दों को एक नियंत्रित "हीटिंग-होल्डिंग-कूलिंग" अनुक्रम के माध्यम से संबोधित करता है:

1. तापन चरण: दतांबे की पन्नीपरमाणु गति को सक्रिय करने के लिए इसे पुनःक्रिस्टलीकरण तापमान तक गर्म किया जाता है, जो आमतौर पर शुद्ध तांबे के लिए 200-300 डिग्री सेल्सियस के बीच होता है।
2. होल्डिंग चरणइस तापमान को 2-4 घंटे तक बनाए रखने से विकृत कण विघटित हो जाते हैं, तथा नए, समरूप कण बनते हैं, जिनका आकार 10-30μm तक होता है।
3. शीतलन चरण: ≤5°C/मिनट की धीमी शीतलन दर नए तनावों के आगमन को रोकती है।

सहायक डेटा:

• एनीलिंग तापमान सीधे अनाज के आकार को प्रभावित करता है। उदाहरण के लिए, 250°C पर, लगभग 15μm के दाने प्राप्त होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप 280 MPa की तन्य शक्ति प्राप्त होती है। तापमान को 300°C तक बढ़ाने से दाने 25μm तक बढ़ जाते हैं, जिससे ताकत 220 MPa तक कम हो जाती है।
• उचित होल्डिंग समय महत्वपूर्ण है। 280 डिग्री सेल्सियस पर, 3 घंटे की होल्डिंग 98% से अधिक पुनःक्रिस्टलीकरण सुनिश्चित करती है, जैसा कि एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण द्वारा सत्यापित किया गया है।

2. उन्नत एनीलिंग उपकरण: परिशुद्धता और ऑक्सीकरण रोकथाम

प्रभावी तापानुशीतन के लिए समान तापमान वितरण सुनिश्चित करने और ऑक्सीकरण को रोकने के लिए विशेष गैस-संरक्षित भट्टियों की आवश्यकता होती है:

1. भट्ठी डिजाइनबहु-क्षेत्रीय स्वतंत्र तापमान नियंत्रण (जैसे, छह-क्षेत्रीय विन्यास) सुनिश्चित करता है कि पन्नी की चौड़ाई में तापमान भिन्नता ± 1.5°C के भीतर बनी रहे।
2. सुरक्षात्मक वातावरणउच्च शुद्धता वाले नाइट्रोजन (≥99.999%) या नाइट्रोजन-हाइड्रोजन मिश्रण (3%-5% H₂) का प्रयोग करने से ऑक्सीजन का स्तर 5 पीपीएम से नीचे रहता है, जिससे कॉपर ऑक्साइड (ऑक्साइड परत की मोटाई <10 एनएम) के निर्माण को रोका जा सकता है।
3. परिवहन प्रणालीतनाव मुक्त रोलर परिवहन पन्नी की समतलता को बनाए रखता है। उन्नत ऊर्ध्वाधर एनीलिंग भट्टियां 120 मीटर प्रति मिनट तक की गति से काम कर सकती हैं, जिनकी दैनिक क्षमता 20 टन प्रति भट्टी है।

केस स्टडी: एक ग्राहक जो गैर-अक्रिय गैस एनीलिंग भट्ठी का उपयोग कर रहा था, उसे लाल रंग का ऑक्सीकरण का अनुभव हुआ।तांबे की पन्नीसतह (ऑक्सीजन की मात्रा 50 पीपीएम तक) में वृद्धि, जिससे नक़्काशी के दौरान गड़गड़ाहट होती है। सुरक्षात्मक वातावरण वाली भट्टी में जाने से सतह खुरदरापन (Ra) ≤0.4μm हो गया और नक़्काशी की पैदावार 99.6% तक बढ़ गई।

3. प्रदर्शन संवर्धन: “औद्योगिक कच्चे माल” से “कार्यात्मक सामग्री” तक

तापानुशीतित ताम्र पन्नीमहत्वपूर्ण सुधार प्रदर्शित करता है:

ये संवर्द्धन तापानुशीतित ताम्र पन्नी को निम्नलिखित के लिए आदर्श बनाते हैं:

1. लचीले मुद्रित सर्किट (एफपीसी): 20% से अधिक बढ़ाव के साथ, यह पन्नी 100,000 से अधिक गतिशील झुकने वाले चक्रों का सामना कर सकती है, जो फोल्डेबल उपकरणों की मांगों को पूरा करती है।
2. लिथियम-आयन बैटरी करंट कलेक्टरनरम पन्नियाँ (HV<90) इलेक्ट्रोड कोटिंग के दौरान टूटने से बचाती हैं, तथा अति पतली 6μm पन्नियाँ ±3% के भीतर भार स्थिरता बनाए रखती हैं।
3. उच्च आवृत्ति सब्सट्रेट: 0.5μm से नीचे की सतह खुरदरापन सिग्नल हानि को कम करती है, जिससे 28 GHz पर सम्मिलन हानि 15% कम हो जाती है।
4. विद्युतचुंबकीय परिरक्षण सामग्री: 101% IACS की चालकता 1 GHz पर कम से कम 80 dB की परिरक्षण प्रभावशीलता सुनिश्चित करती है।

4. सिवेन मेटल: उद्योग जगत में अग्रणी एनीलिंग प्रौद्योगिकी

सिवेन मेटल ने एनीलिंग प्रौद्योगिकी में कई प्रगति हासिल की है:

1. बुद्धिमान तापमान नियंत्रणइन्फ्रारेड फीडबैक के साथ पीआईडी ​​एल्गोरिदम का उपयोग, ±1°C की तापमान नियंत्रण परिशुद्धता प्राप्त करना।
2. उन्नत सीलिंगगतिशील दबाव प्रतिपूरण के साथ दोहरी परत वाली भट्ठी की दीवारें गैस की खपत को 30% तक कम कर देती हैं।
3. अनाज अभिविन्यास नियंत्रणग्रेडिएंट एनीलिंग के माध्यम से, उनकी लंबाई के साथ अलग-अलग कठोरता के साथ पन्नी का उत्पादन, 20% तक स्थानीयकृत ताकत अंतर के साथ, जटिल मुद्रांकित घटकों के लिए उपयुक्त।

मान्यकरण: CIVEN METAL के RTF-3 रिवर्स-ट्रीटेड फॉयल को, पोस्ट-एनीलिंग के बाद, 5G बेस स्टेशन PCB में उपयोग के लिए ग्राहकों द्वारा मान्य किया गया है, जिससे 10 GHz पर डाइइलेक्ट्रिक हानि 0.0015 तक कम हो गई है और ट्रांसमिशन दर 12% बढ़ गई है।

5. निष्कर्ष: कॉपर फ़ॉइल उत्पादन में एनीलिंग का रणनीतिक महत्व

एनीलिंग एक “हीट-कूल” प्रक्रिया से कहीं अधिक है; यह सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग का एक परिष्कृत एकीकरण है। अनाज की सीमाओं और अव्यवस्थाओं जैसी सूक्ष्म संरचनात्मक विशेषताओं में हेरफेर करके,तांबे की पन्नी"कार्य-कठोर" अवस्था से "कार्यात्मक" अवस्था में संक्रमण, 5G संचार, इलेक्ट्रिक वाहन और पहनने योग्य प्रौद्योगिकी में प्रगति को रेखांकित करता है। जैसे-जैसे एनीलिंग प्रक्रियाएँ अधिक बुद्धिमत्ता और स्थिरता की ओर विकसित होती हैं - जैसे कि CIVEN METAL द्वारा हाइड्रोजन-संचालित भट्टियों का विकास जो CO₂ उत्सर्जन को 40% तक कम करता है - रोल्ड कॉपर फ़ॉइल अत्याधुनिक अनुप्रयोगों में नई संभावनाओं को अनलॉक करने के लिए तैयार है।