Kupfer – Ein Werkstoff mit Potenzial
EBNER.blog | Anton Oppermann, EBNER | Ryan Gore, HAZELETT
Kupfer ein Werkstoff mit Potenzial.
Vielseitige EBNER Anlagen für alle Halbzeug-Arten leiten unsere Kunden zu höchster Effizienz und Qualität.
Kupfer ermöglicht den technologischen Fortschritt
Kupfer wird bereits seit mehr als 10.000 Jahren genutzt. Selbst Perioden der Menschheitsgeschichte, wie die Kupfersteinzeit und Bronzezeit, wurden nach dem Werkstoff benannt. Heute gewinnt dieser in Bezug auf Elektrifizierung und Digitalisierung mehr Bedeutung denn je.
Die hervorragende elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit, weit vor allen anderen technisch relevanten Werkstoffen, machen Kupfer so erfolgreich. Auch die Umformeigenschaften und Korrosionseigenschaften sind sehr gut. Weitere Eigenschaften, wie zum Beispiel die Festigkeit, lassen sich durch Legierungselemente gut beeinflussen.
Durch die Kombination der besonderen Eigenschaften bietet sich ein breites, wirtschaftliches Anwendungsspektrum für alle Arten von elektrischen Anlagen, Maschinen- und Anlagenbau, Energieversorgung, Telekommunikation und Transport. Der Werkstoff ermöglicht unseren heutigen technologischen Fortschritt im Zeitalter der Elektrifizierung und Digitalisierung.
Kupfer treibt grüne Technologien an
Zunehmende Bedeutung und einen steigenden Bedarf erfährt Kupfer, sowohl für den wachsenden globalen Energieverbrauch, als auch für das Erreichen der Klimaziele mit einer erfolgreichen Energiewende – vielfach ist Kupfer deshalb auch bereits als kritischer Rohstoff eingestuft worden.
Alle Arten der erneuerbaren Energien, insbesondere Windkraft und Solarenergie, kommen ohne Kupfer nicht aus. Elektrofahrzeuge beispielsweise benötigen viermal
mehr Kupfer als die konventionelle Automobilität. Allen Prognosen nach wird der Bedarf in den kommenden Jahren somit stark ansteigen. Auch die Recyclingfähigkeit des Metalls ist gut, so wird in Europa bereits mehr als die Hälfte des jährlichen Bedarfs aus Recyclingmaterial gedeckt.
Zunehmende Miniaturisierung treibt Wachstum von hochfesten Kupferlegierungen
Dem Trend der Miniaturisierung nach werden zunehmend Hochleistungslegierungen entwickelt und verwendet. Diese Legierungen sind ausscheidungshärtend und erreichen hohe Festigkeiten. In vielen Bereichen der Elektronik, z.B. in der Unterhaltungselektronik und Elektromobilität, werden zunehmend hochfeste Kupferlegierungen benötigt. Ein anschauliches Beispiel dafür sind die ab 2024 EU-weit einheitlichen USB-C-Stecker für Smartphones, Tablets, etc., die wohl bald jeder von uns benutzen wird und welche Bänder und Folien (Dicke kleiner 0,15 mm) aus hochfesten Kupferlegierungen beinhalten, welche die elektrische Steckverbindung zwischen Kabel und Buchse herstellen.
Steckverbindungen müssen auf kleinstem Bauraum eine langlebige elektrische Verbindung gewährleisten. Besondere Anforderungen sind neben der hohen Festigkeit die Spannungsrelaxation, vereinfacht gesagt, die Festigkeit der Kontakte bei häufiger Benutzung, beizubehalten. Hergestellt werden sie durch Stanzen, oder bei besonders filigranen Strukturen, sogar durch das sogenannte fotochemische Ätzen. Oftmals werden die Bänder und Folien zum Beispiel durch Verzinnen metallisch beschichtet.
Blankglühlinien für Kupfer und Kupferlegierungen
Der prognostizierte steigende Bedarf an Kupfer spiegelt sich auch in einer zunehmenden Nachfrage nach Glühkapazitäten für Hochleistungslegierungen (auch Hochtemperaturlegierungen genannt) wider. Vorrangig in Asien, wo ein sehr großer Teil der Elektronikindustrie angesiedelt ist, werden diese Materialien verarbeitet.
Mit dem bewährten vertikalen Blankglühkonzept von EBNER können Bänder aus Kupfer und Kupferlegierungen unter hohen Wasserstoffatmosphären geglüht werden. In besonderer Weise eignet sich diese Anlagentechnik für Kupfer-Hochleistungslegierungen, die höchste Glühtemperaturen bedürfen. Dabei werden dünne Bänder und Folien bis hin zu 0,05 mm Dicke nach dem Kaltwalzen in einem Jettunnel und anschließender Strahlungszone auf Zieltemperatur erwärmt und schließlich in Wasserstoffatmosphäre gleichmäßig abgeschreckt. Mittels integrierter EBNER-Bandreinigung werden die Bänder optimal für den Glühprozess vorbereitet, bzw. im Anschluss daran weiterbehandelt (z.B. Passivierung). In einer anschließenden Auslagerungsglühung im HICON® Haubenofen können dann durch Ausscheidungshärtung sehr hohe Festigkeiten eingestellt werden.
Mit dem HICON/H2® Muffelkonzept wird eine hohe Temperaturgleichmäßigkeit erreicht und das Material optimal vor Oxidation geschützt. So können eine gute Bandform und gleichmäßige mechanische Eigenschaften erzielt werden. Durch die Kombination aus Muffelkonzept und vertikaler Ausführung können die Bänder berührungsfrei aufgeheizt und abgekühlt werden. Zusammen mit einem präzisen Zugregelkonzept können so blanke und beschädigungsfreie Oberflächen mit einer optimalen Bandform erreicht werden. Damit können später kleinste Bauteilgeometrien für die Elektronikindustrie hergestellt werden.
Zur Beheizung der Anlage können moderne emissionsarme Erdgasbrenner, CO2-freie Wasserstoffbrenner oder eine gänzlich emissionsfreie Elektroheizung eingesetzt werden.
HAZELETT
EBNER bietet Lösungen für die Verarbeitung aller Arten von Kupfer-Halbzeugen mit verschiedenen Wärmebehandlungsanlagen, von Rollenherdöfen für Stangen und Rohre, über Haubenöfen für Band und Draht bis hin zur vertikalen Blankglühlinie. Seit 2021 ist HAZELETT Teil der EBNER GROUP, wodurch nun auch der kontinuierliche Gießprozess abgedeckt werden kann.
Die Entwicklung der HAZELETT-Technologie zum Gießen von Kupferbasiswerkstoffen begann vor mehr als 90 Jahren und hat sich bis heute zu einem hocheffizienten, umweltfreundlichen Gießverfahren weiterentwickelt. Ständige Verbesserungen in Technologie und Design sowie Prozess-Know-how sind der Schlüssel zum Erfolg. Die Kupfergießanlagen von HAZELETT liefern Produkte von höchster Qualität und sorgen gleichzeitig dafür, dass die Produktionskosten auf ein Minimum reduziert werden.
Mehr als die Hälfte des weltweiten Kupferbedarfs entfällt auf gegossenen und gewalzten Kupferdraht, der als Vorprodukt für die Elektro- und Elektronikindustrie verwendet wird.
Die HAZELETT-Doppelband-Kupferbarrengießmaschine ist einzigartig in der Branche. Die gerade Durchlaufkokille produziert Stangen, die beim Verlassen der Maschine nicht gerichtet werden müssen. Die halbhorizontale Ausrichtung der langen, schmalen Kokille und die Möglichkeit, die Kokille zu verjüngen, um die Schrumpfung der Stange beim Abkühlen auszugleichen, gewährleisten die höchste Qualität der Stangen für das Inline-Walzen. Die Stangen werden in Durchmessern von 8 mm bis 22 mm hergestellt.
Mit 38 HAZELETT-Kupferstangenmaschinen, die in 16 Ländern produzieren, stellen HAZELETT-Kunden einen beträchtlichen Teil des weltweiten Kupferdrahts her.
Die Zweiband-Kupferbandgießmaschine von HAZELETT ist die einzige kontinuierliche Kupferbandgießanlage der Welt mit hoher Produktion. Diese Gießanlage in Europa produziert alle wichtigen Kupfersorten und liefert einen großen Teil der europäischen Kupferbleche und -folien.
