本发明公开了一种太阳能电池组件用铜带的生产工艺。属于有色金属加工技术领域，包括以下步骤：上引连铸无氧铜杆：以优质电解铜为原料，在1150℃±10℃下熔化保温，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面保证熔化时的真空状态，并经在线除气、脱氧、搅拌，用牵引机组离合式真空上引无氧铜杆；连续挤压铜带坯料：以无氧铜杆为原料，采用连续挤压机组生产铜带坯料，铜带坯料挤出后经真空防氧化管及水槽冷却、吹干后卷取；将上述连续挤压的铜带坯料，经粗轧、中轧、中间退火、精轧、脱脂清洗、成品退火、清洗磨面钝化、纵剪分切后得成品。本发明制得的产品纯度高、含氧量低和导电率高。
1.一种太阳能电池组件用铜带的生产工艺，包括以下步骤：
(1)、上引连铸无氧铜杆：以电解铜为原料，在1150℃±10℃下熔化保温，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面保证熔化时的真空状态，并经在线除气、脱氧、搅拌，所述的在线除气、脱氧、搅拌，通过在线除气脱氧搅拌装置，向铜液内充入99.996％的氩气或氮气，通过受控的旋转石墨轴和转子，将氩气或氮气压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀的分散在3
铜液中，气源出口压力0.5MPa，流量1～1.25Nm/h，然后用牵引机组离合式真空上引无氧铜杆，引杆速度500～1500mm/s，引杆直径为Φ20～Φ30mm；
(2)、连续挤压铜带坯料：以无氧铜杆为原料，采用连续挤压机组生产铜带坯料，连续挤压机转速为4～12r/min，腔体温度450-550℃，带坯宽度达到320mm，铜带坯料挤出速度：
5～15m/min，铜带坯料挤出后经真空防氧化管及水槽冷却、吹干后卷取；
(3)、将上述连续挤压的铜带坯料，经粗轧、中轧、中间退火、精轧、脱脂清洗、成品退火、清洗磨面钝化、纵剪分切后得成品。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池组件用铜带的生产工艺，其特征在于：所述的连续挤压铜带坯料，设计扩展腔的形状和尺寸，垫片安装在模具的上部，垫片为哑铃形，增加垫片厚度，延长挤压通道。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池组件用铜带的生产工艺，其特征在于：所述的粗轧采用四辊可逆液压AGC冷轧机组对铜带坯料进行粗轧，粗轧加工道次设计为：
16-9.5-6-4-2.8-2mm，共5个道次，总加工率为70～90％。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池组件用铜带的生产工艺，其特征在于：所述的中轧采用四辊可逆液压AGC冷轧机组对铜带坯料进行中轧，中轧加工道次设计为：
2-1.5-1-0.8mm，共3个道次，总加工率为70～90％。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池组件用铜带的生产工 艺，其特征在于：所述的中间退火采用光亮退火设备对无氧铜带进行中间退火，退火温度250℃～400℃，退火时间2～6h。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池组件用铜带的生产工艺，其特征在于：所述的精轧采用六辊可逆液压AGC冷轧机组对铜带坯料进行精轧，精轧张力控制在5～15KN，精轧加工道次设计为：0.8-0.4-0.26-0.18-0.135-0.103mm，共5个道次，总加工率为25～
80％，精轧时，采用抗氧化冷却润滑液，防止铜带受热氧化。
7.根据权利要求6所述的一种太阳能电池组件用铜带的生产工艺，其特征在于：精轧后进行脱脂清洗，采用脱脂剂，其浓度2～6％，并添加0.2～1％的表面活性剂，温度控制在30℃～50℃，去除铜带表面残留的润滑液及各种油污，控制卷取张力。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能电池组件用铜带的生产工艺，其特征在于：所述的成品退火采用钟罩式分层退火的方式，将铜带分层置于耐热不锈钢货架上，盖上钟罩式-3炉壳，经气态密封，用真空泵抽尽空气至10 Pa，充入氢气、氮气或氢气与氮气的混合气的任意一种气体，经加热保温冷却等三个阶段，退火温度150℃～250℃，退火时间2～6h。
9.根据权利要求8所述的一种太阳能电池组件用铜带的生产工艺，其特征在于：成品退火后进行清洗磨面钝化，将退火后的无氧铜带进入清洗磨面钝化机组进行表面处理，利用碱液对无氧铜带进行脱脂处理，脱脂储液箱采用油水分离技术，采用5％～10％的硫酸溶液对铜带进行酸洗，采用带400～500目磨料的针刷，在刷洗的同时，对铜带正反面进行抛光，抛光挤干后进入热水冲洗，然后经70℃～80℃、0.2％～0.5％的苯丙三氮唑水溶液钝化处理，烘干卷取。
太阳能电池组件用铜带的生产工艺
技术领域
[0001] 本发明属于有色金属加工技术领域，尤其涉及一种太阳能电池组件用铜带的生产工艺。
背景技术
[0002] 太阳能作为一种分布广泛、取之不尽、用之不竭的绿色无污染清洁能源，是人类社会可持续发展的首选能源；太阳能电池是利用光电效应将太阳能转换为电能的一种装置。铜带是制作太阳能电池组件涂锡焊带的基材，其性能要求：导电率≥100％IACS、伸长率≥40％、抗拉强度240～260MPa、硬度HV≤50、含氧量小于10ppm。由于其性能要求高，含氧量不稳定且加工困难，目前国内需要进口。
发明内容
[0003] 本发明提供一种太阳能电池组件用铜带的生产工艺，为解决太阳能电池组件用铜带性能要求高，含氧量不稳定且加工困难的难题，通过严格控制含氧量，优化加工工艺制造替代进口的太阳能电池组件用铜带，为适应太阳能行业不断提升的高品质、高性能需求而研制和开发。
[0004] 本发明采取的技术方案如下，一种太阳能电池组件用铜带的生产工艺，包括以下步骤：
[0005] (1).上引连铸无氧铜杆：以优质电解铜为原料，在1150℃±10℃下熔化保温，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面保证熔化时的真空状态，并经在线除气、脱氧、搅拌，用牵引机组离合式真空上引无氧铜杆；
[0006] (2).连续挤压铜带坯料：以无氧铜杆为原料，采用连续挤压机组生产铜带坯料，连续挤压机转速为4～12r/min，腔体温度450-550℃，带坯宽度可达到320mm，铜带坯料挤出速度：5～15m/min，铜带坯料挤出后经真空防氧化管及水槽冷却、吹干后卷取；
[0007] (3).将上述连续挤压的铜带坯料，经粗轧、中轧、中间退火、精轧、脱脂清洗、成品退火、清洗磨面钝化、纵剪分切后得成品。
[0008] 本发明的进一步的设置如下：
[0009] 所述的在线除气、脱氧、搅拌，通过在线除气脱氧搅拌装置，向铜液内充入99.996％的氩气或氮气，通过受控的旋转石墨轴和转子，将计量的氩气或氮气压入铜液中
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并打散成微小气泡，使其均匀的分散在铜液中，气源出口压力0.5MPa，流量1～1.25Nm/n，然后用牵引机组离合式真空上引无氧铜杆，引杆速度500～1500mm/s，引杆直径为Φ20～Φ30mm。
[0010] 所述的连续挤压铜带坯料包括合理设计扩展腔的形状和尺寸，垫片安装在模具的上部，垫片为哑铃形，增加垫片厚度，延长挤压通道，保证带坯质量。
[0011] 所述的粗轧采用四辊可逆液压AGC冷轧机组对铜带坯料进行粗轧，粗轧加工道次设计为：16-9.5-6-4-2.8-2mm，共5个道次，总加工率为70～90％。
[0012] 所述的中轧采用四辊可逆液压AGC冷轧机组对铜带坯料进行中轧，中轧加工道次设计为：2-1.5-1-0.8mm，共3个道次，总加工率为70～90％。
[0013] 所述的中间退火采用光亮退火设备对无氧铜带进行中间退火，退火温度250℃～400℃，退火时间2～6h。
[0014] 所述的精轧采用六辊可逆液压AGC冷轧机组对铜带坯料进行精轧，精轧张力控制在5～15KN，精轧加工道次设计为：0.8-0.4-0.26-0.18-0.135-0.103mm，共5个道次，总加工率为25～80％，精轧时，采用抗氧化特制冷却润滑液，防止铜带受热氧化。
[0015] 精轧后进行脱脂清洗，采用优质脱脂剂，其浓度2～6％，并添加0.2～1％的表面活性剂，温度控制在30℃～50℃，去除铜带表面残留的润滑液及各种油污，控制卷取张力，保证退火后铜带质量。
[0016] 所述的成品退火采用钟罩式分层退火的方式，将铜带分层置于耐热不锈钢货架-3上，盖上钟罩式炉壳，经气态密封，用真空泵抽尽空气至10 Pa，充入氢气、氮气或氢气与氮气的混合气的任意一种气体，经加热保温冷却等三个阶段，退火温度150℃～250℃，退火时间2～6h。
[0017] 成品退火后进行清洗磨面钝化，将退火后的无氧铜带进入清洗磨面钝化机组进行表面处理，利用碱液对无氧铜带进行脱脂，脱脂储液箱采用油水分离技术，采用5％～10％的硫酸溶液对铜带进行酸洗，采用带400～500目磨料的针刷，在刷洗的同时，对铜带正反面进行抛光，抛光挤干后进入热水冲洗，然后经70℃～80℃、0.2％～0.5％的苯丙三氮唑水溶液钝化处理。
[0018] 本发明采用上述方案具有如下有益效果：
[0019] 1.纯度高、含氧量低和导电率高。利用铜液精炼技术、在线除气、脱氧设备以及独特的搅拌装置，保证坯料纯度高、含氧量低和导电率高；本发明制备的铜带：Cu+Ag≥99.98％，含氧量小于8ppm，导电率≥101％IACS，最高可达102％IACS。
[0020] 2.采用独特的模具和扩展腔设计，大幅度提高带坯的宽度和质量。本发明通过合理设计模具垫片的形状及厚度，提高流动的均匀性，解决了大扩展比和大宽厚比挤出工艺难题，目前利用630连续挤压机可以生产宽度为320mm的带坯，带坯为软态，可以直接轧制，可以省略加热、铣面等工序。
[0021] 3.力学性能和表面质量优越。通过合理配置后道加工工艺，采用粗轧、中轧及小张力精轧，控制张力的均匀性和稳定性，铜带的精度高。同时优化退火工艺，保证无氧铜带优越的力学性能，伸长率≥40％、抗拉强度240～260MPa、硬度HV≤50。
[0022] 4、在成品退火前进行脱脂清洗，成品退火后的进行脱脂、酸洗、研磨和钝化等工艺处理，保证其表面无物理损伤，其表面光亮、无震纹、色泽均匀、无氧化、无残液斑痕等，并具有一套废水、废气收集系统，无污染环境。附图说明：
[0023] 图1为本发明一种太阳能电池组件用铜带的生产工艺流程图；
[0024] 图2为本发明除气脱氧搅拌装置的结构示意图；
[0025] 图3为本发明腔体和模具安装示意图
[0026] 图4为本发明模具和垫片的结构示意图。
[0027] 图中标号：1、熔炼炉；2、保温炉；3、旋转石墨轴和转子；40、腔体面板；41、挡料块、42、扩展腔；43、垫片；44、模具；45、盖板。
具体实施方式：
[0028] 如图1所示，本发明采用工艺方案流程如下：上引连铸无氧铜杆——连续挤压铜带坯料——粗轧——中轧——中间退火——精轧——脱脂清洗——成品退火——清洗磨面钝化——纵剪分切——包装入库
[0029] 1.上引连铸无氧铜杆
[0030] 选用A级电解铜为原料，将电解铜预热烘干后，在熔炼炉中1150℃±10℃进行熔化，结晶器水压2～4MPa，结晶器出水温度控制在35℃～50℃，保温炉进行保温，铜液温度1150℃±10℃。利用图2所示的在线除气脱氧搅拌装置，铜液内充入99.996％的氩气或氮气，通过受控的旋转石墨轴和转子，将计量的氩气或氮气压入铜液中并打散成微小气泡，使
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其均匀的分散在铜液中。气源出口压力0.5MPa，流量1～1.25Nm/n。铜液表面覆盖经过烘干的木炭及石墨鳞片。用牵引机组离合式真空上引无氧铜杆，然后无氧铜杆进入收线装置。
引杆速度500～1500mm/s，引杆直径为Φ20～Φ30mm，本发明采用铜液精炼技术、在线除气、脱氧设备以及独特的搅拌装置，制备的无氧铜杆：Cu+Ag≥99.98％，含氧量小于8ppm，导电率≥101％IACS。
[0031] 2.连续挤压铜带坯料
[0032] 以Φ20～Φ30mm无氧铜杆为原料，采用TJL630连续挤压机组生产铜带坯料，生产铜带坯料规格320×15mm。
[0033] 无氧铜杆经过矫直后，送入压实轮与挤压轮之间，挤压轮槽内的铜杆在摩擦力的作用下被连续送入挤压腔，坯料在腔体挡料块前面沿圆周运动，经过摩擦剪切变形区、镦粗变形区、粘着区、直角弯曲挤压区等区域，最后进入腔体通过模具挤出铜带坯料，在挤压过程中，连续挤压机转速为4～12r/min，腔体温度450-550℃，铜带坯料挤出速度：5～15m/min。铜带坯料挤出模具后经过真空防氧化管及水槽冷却、吹干至20℃～30℃，卷取。
[0034] 本发明为了提高流动的均匀性和模具的使用寿命，减少“填不满”和尺寸偏差大等缺陷，改进了扩展腔42和垫片43的结构，如图3、图4所示，本发明独特的模具和扩展腔设计包括腔体由腔体面板40、扩展腔42、垫片43、模具44和盖板45组成；垫片43安装在模具44的上部，垫片43为哑铃形。本发明将垫片43安装在模具44的上部，增加了挤压通道，合理设计垫片43的形状，如图4所示的哑铃形，有效地增加垫片43的边部尺寸，从而减小流动速度的差异，通过上述改进，本发明生产带坯的宽度可达到320mm，带坯为软态，可以直接轧制，从而省略了加热、铣面等工序。同时，采用真空水冷装置，使坯料在高温挤出后进入真空管冷却，在整个变形过程中隔断了与氧的接触，避免吸氧，保证铜带低含氧量。
[0035] 3.粗轧
[0036] 采用四辊可逆液压AGC冷轧机组对铜带坯料进行粗轧，同时配有液压压下、液压弯辊、分段冷却及厚度自动控制装置和板形自动控制装置。粗轧道次加工率控制在25％～50％，本实施方式粗轧加工道次设计为：16-9.5-6-4-2.8-2mm，共5个道次，总加工率为
70～90％。
[0037] 4.中轧
[0038] 采用四辊可逆液压AGC冷轧机组对铜带坯料进行中轧，同时配有液压压下、液压弯辊、分段冷却及厚度自动控制装置和板形自动控制装置。本实施方式中轧加工道次设计为：2-1.5-1-0.8mm，共3个道次，总加工率为70～90％。
[0039] 5.中间退火
[0040] 用光亮退火设备对无氧铜带进行中间退火，退火温度250℃～400℃，退火时间2～6h。
[0041] 6.精轧
[0042] 采用六辊可逆液压AGC冷轧机组对铜带坯料进行精轧，精轧张力控制在5～15KN，同时配有液压压下、液压弯辊、分段冷却及厚度自动控制装置和板形自动控制装置。
优选采用抗氧化特制冷却润滑液，防止铜带受热氧化。本实施方式精轧加工道次设计为：
0.8-0.4-0.26-0.18-0.135-0.103mm，共5个道次，总加工率为25～80％。
[0043] 7.脱脂清洗
[0044] 采用优质脱脂剂，其浓度2～6％，并添加0.2～1％的表面活性剂，温度控制在30℃～50℃，去除铜带表面残留的润滑液及各种油污，控制卷取张力，保证退火后铜带质量。
[0045] 8.成品退火
[0046] 采用钟罩式分层退火的方式，将铜带分层置于耐热不锈钢货架上，盖上钟罩式炉-3壳，经气态密封，用真空泵抽尽空气至10 Pa，充入氢气、氮气或氢气与氮气的混合气的任意一种气体，经加热保温冷却等三个阶段。退火温度150℃～250℃，退火时间2～6h。
[0047] 9.清洗磨面钝化
[0048] 将退火后的无氧铜带进入清洗磨面钝化机组进行表面处理。利用碱液对无氧铜带进行脱脂处理，脱脂储液箱采用油水分离技术，可实现废油回收，保证脱脂效果。采用5％～10％的硫酸溶液对铜带进行酸洗，采用带400～500目磨料的针刷，在刷洗的同时，对铜带正反面进行抛光，使其表面更加光亮。抛光挤干后进入热水冲洗，然后经70℃～80℃、
0.2％～0.5％的苯丙三氮唑水溶液钝化处理。机列速度10～100m/min，稳态速度精度：
±0.2％，开卷张力0.34～5.04KN，卷取张力0.51～7.56KN。卷取后铜带塔形度≤±1mm，层错量≤±0.5mm。
[0049] 10.纵剪分切
[0050] 将经退火处理的无氧铜带通过纵剪机分切，采用长距离、多切片分切工艺，优化牵引张力和距离，分切宽度为30～300mm。
[0051] 11.包装入库
[0052] 按国家标准和用户要求，对产品进行机械性能测试、电气性能测试、尺寸公差、表面质量的检测。检测合格后包装入库。
