Dans le domaine de la fabrication d'appareillages de commutation de puissance et d'appareils électriques à haute tension-, le cuivre, avec son excellente conductivité électrique, sa conductivité thermique et ses performances de traitement, est devenu le matériau de base pour la fabrication de contacts, de connecteurs et de composants conducteurs de disjoncteurs. L'extrusion à froid, en tant que technologie de formage des métaux très efficace et précise, peut produire des tampons en cuivre aux formes complexes et avec une précision dimensionnelle élevée tout en préservant l'intégrité des lignes de grain du matériau. Cependant, la qualité de l’extrusion à froid du cuivre dépend largement du niveau du processus de prétraitement. Un prétraitement scientifique et systématique peut non seulement éliminer les contaminants de surface et les couches d'oxyde, mais également améliorer l'état de surface du matériau et optimiser les conditions de lubrification, garantissant ainsi que l'emboutissage du cuivre extrudé à froid- répond aux exigences strictes des applications électriques en matière de conductivité élevée, de forte résistance à l'usure et de résistance à l'arc.
Objectifs fondamentaux du prétraitement
L'objectif fondamental du prétraitement pour l'extrusion à froid des pièces d'emboutissage en cuivre est d'obtenir « trois nettoyages et une optimisation » :
Enlever les taches d'huile: Élimination de la graisse résiduelle, des empreintes digitales et des inhibiteurs de rouille du traitement.
Suppression des couches d'oxyde : élimination des films Cu₂O/CuO formés naturellement ou à haute température.
Élimination des impuretés particulaires: Élimine les débris d’estampage, la poussière et autres substances incrustées.
Optimiser l’état des surfaces : fournit un substrat à haute -adhérence pour le film de lubrification ultérieur, garantissant des lignes d'écoulement de grain continues et aucune déchirure lors de l'extrusion à froid.
Explication détaillée du processus de prétraitement de précision en quatre étapes
1. Dégraissage et nettoyage ciblés: Utilisant une solution dégraissante alcaline composite à 60-70 degrés contenant des agents complexants et des inhibiteurs de corrosion, ce processus émulsionne efficacement la graisse tout en protégeant le substrat de la feuille de cuivre d'estampage de la corrosion. Combiné avec une vibration ultrasonique de 40 kHz, il élimine efficacement les pores profonds, les courbures et les impuretés particulaires supérieures à 5 μm. Après le nettoyage, il subit un rinçage en plusieurs étapes avec de l'eau pure et est testé pour la résistance de surface (inférieure ou égale à 0,5 mΩ, reportez-vous à ASTM B201) pour garantir qu'il ne reste aucun résidu d'ion.
2. Suppression de la couche d'oxyde de dégradé: Le nettoyage traditionnel à l'acide fort peut facilement conduire à une corrosion des joints de grains et même à une fragilisation par l'hydrogène. Le processus moderne utilise un système de micro-gravure composé d'acide sulfurique dilué à 10 % et de peroxyde d'hydrogène, réagissant précisément à température ambiante pendant 90 à 120 secondes pour éliminer uniformément le film d'oxyde sans endommager le substrat d'estampage en cuivre personnalisé. L'innovation clé réside dans l'ajout d'un inhibiteur de corrosion aux limites des grains, qui inhibe efficacement la corrosion intergranulaire et évite les microfissures causées par la concentration des contraintes lors de l'extrusion à froid. Après traitement, une couche d'activation de 0,5 à 1,5 µm se forme sur la surface avec une rugosité modérée, améliorant considérablement l'adhérence des films de phosphatation ultérieurs.
3. Traitement de phosphatation spécifique à l'industrie électrique: Unlike ordinary rust-preventive phosphating, power industry phosphating needs to balance lubricity and conductivity. A medium-temperature (45–55℃) zinc-calcium phosphating solution for Metal Stamping Parts Electric Copper is used to generate a porous phosphate film 5–8 μm thick, with a film weight controlled at 3–5 g/m². By adjusting the formula, the film porosity is maintained at 30%–40%, which can store lubricant without excessively blocking current. Metallographic analysis shows that a high-quality phosphating film is mainly composed of plate-like crystals (accounting for >80 %), qui peut libérer en continu des composants lubrifiants lors de l'extrusion à froid, réduisant ainsi la chaleur de friction et l'adhérence du métal pour l'estampage des feuilles de cuivre.
4. Amélioration immédiate de la lubrification composite: après la phosphatation, un traitement de scellement par saponification est effectué pour les pièces d'emboutissage électriques en cuivre, où une solution de stéarate de sodium pénètre dans les micropores pour former une couche de savon métallique. Ensuite, une dispersion de nano-graphite est recouverte pour former un film lubrifiant solide de 0,2 à 0,5 μm, réduisant le coefficient de frottement de l'extrusion à froid en dessous de 0,08. Enfin, il est séché à l'air chaud dans un environnement à 60 degrés et avec une humidité inférieure ou égale à 15 % pour éviter que la rétention d'humidité ne provoque une oxydation ultérieure.
Alors que les exigences de fiabilité des équipements électriques continuent d'augmenter, le processus de prétraitement pour l'extrusion à froid d'emboutissage de bandes de cuivre est également optimisé en permanence. En termes de prévention des pannes de courant, l'optimisation du modèle de conductivité des pores du film de phosphate réduit la génération de micro-étincelles au niveau des contacts électriques ; La technologie de passivation des limites des grains supprime le risque de fissuration par corrosion sous contrainte dans les composants estampés en cuivre lors de l'extrusion à froid. Ces améliorations améliorent directement la stabilité opérationnelle à long terme des contacts de puissance.
En termes de fabrication verte, l'application d'un système de régénération des liquides résiduaires permet aux taux de récupération des ions cuivre d'atteindre plus de 90 %, répondant ainsi aux exigences de RoHS et d'autres normes environnementales. Simultanément, la durée de vie prolongée du bain réduit la génération de liquides résiduaires, rendant le processus de prétraitement plus respectueux de l'environnement tout en garantissant la qualité.
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