淺析當(dāng)前無(wú)氧銅生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制

任雷+張海霞

摘 要：本文對(duì)無(wú)氧銅的性能以及用途進(jìn)行了介紹，并對(duì)無(wú)氧銅的生產(chǎn)工藝、影響無(wú)氧銅質(zhì)量的因素進(jìn)行了分析，提出了對(duì)無(wú)氧銅質(zhì)量進(jìn)行控制的相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：無(wú)氧銅；生產(chǎn)工藝；質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：TG146.1+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）01-0091-02

在銅加工行業(yè)當(dāng)中，無(wú)氧銅生產(chǎn)是一種較難掌握的生產(chǎn)工藝。現(xiàn)如今，我國(guó)還沒(méi)有能夠?qū)o(wú)氧銅進(jìn)行自行設(shè)計(jì)制造的大型生產(chǎn)線，而通過(guò)對(duì)無(wú)氧銅生產(chǎn)線的學(xué)習(xí)，也能夠使得我國(guó)的銅加工行業(yè)獲得更好的發(fā)展。

1 無(wú)氧銅的性能以及無(wú)氧銅的用途

隨著我國(guó)不斷對(duì)電網(wǎng)的建設(shè)，使得我國(guó)的電力設(shè)施也得到了更好的發(fā)展，在這樣的背景下，對(duì)于無(wú)氧銅也有了更多的需求。導(dǎo)電排、轉(zhuǎn)子線圈等，都需要對(duì)大量的無(wú)氧銅進(jìn)行應(yīng)用，因此，無(wú)氧銅現(xiàn)如今已經(jīng)擁有了十分廣闊的市場(chǎng)。

所謂的無(wú)氧銅，其實(shí)就是不含養(yǎng)或者是氧含量極低的純銅。無(wú)氧銅當(dāng)中不包含有無(wú)氧化亞銅，同時(shí)也沒(méi)有對(duì)任何脫氧劑有所殘留，一般來(lái)講，無(wú)氧銅通常對(duì)比一般紫銅，無(wú)氧銅當(dāng)中的銅成分大于99.95%，其氧氣的含量小于0.003%。無(wú)氧銅自身的特點(diǎn)就是有著較高的純度，同時(shí)有著極低的含氧量，除此之外，導(dǎo)熱性以及較高的導(dǎo)電性也都是無(wú)氧銅的重要特點(diǎn)，其導(dǎo)電率能夠達(dá)到IACS100%之上。而從其他的角度來(lái)看，無(wú)氧銅還有很強(qiáng)的抗氫脆性，并能夠產(chǎn)生具有較強(qiáng)附著性的氧化膜。之所以能夠在電氣行業(yè)、電子行業(yè)當(dāng)中進(jìn)行十分廣泛的應(yīng)用，這都與無(wú)氧銅的這些特點(diǎn)有著十分密切的聯(lián)系，因此，對(duì)于銅加工企業(yè)來(lái)講，如何才能夠生產(chǎn)出高質(zhì)量的無(wú)氧銅已經(jīng)成為了十分重要的課題。

2 無(wú)氧銅的生產(chǎn)工藝以及質(zhì)量情況

一般來(lái)講，要對(duì)無(wú)氧銅進(jìn)行生產(chǎn)，通常需要采用干燥的純極陰銅，如果有更加嚴(yán)格的需求，則需要進(jìn)行清洗、切邊等處理。在熔煉過(guò)程當(dāng)中，還需要將木炭作為覆蓋劑，保證爐蓋蓋嚴(yán)，使其能夠有效的保溫，避免空氣當(dāng)中氧氣的二次吸入，而這也是無(wú)氧銅最為常見(jiàn)的生產(chǎn)方法，在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，由于有著比較多的氧氣來(lái)源，因此一旦不能夠有效的控制，常常會(huì)生產(chǎn)出“有氧銅”。有氧銅的主要特點(diǎn)為有著比較高的氧氣含量，同時(shí)導(dǎo)電率難以達(dá)到需求，有著比較嚴(yán)重的氣孔情況，而之所以會(huì)造成這些問(wèn)題，都是由于其中較高的氧氣含量。

3 氧的來(lái)源

3.1 原料——陰極銅

想要對(duì)無(wú)氧銅的質(zhì)量進(jìn)行保證，熔鑄是其中十分重要的條件，在實(shí)際的熔煉過(guò)程當(dāng)中，為了防止出現(xiàn)銅液氧化的情況，也為了防止銅液的導(dǎo)電性受到降低，一般都不會(huì)允許對(duì)脫氧劑進(jìn)行添加。而想要使得鑄錠能夠獲得更高的含銅量，就對(duì)材料本身的純凈提出了更高的需求。除此之外，作為無(wú)氧銅的重要生產(chǎn)材料，陰極銅還應(yīng)該具有干凈、干燥的狀態(tài)，作為陰極銅當(dāng)中最為常見(jiàn)的雜質(zhì)之一，水在高溫的環(huán)境下還會(huì)變成水蒸氣，并對(duì)氧、氫進(jìn)行分解，使得銅出現(xiàn)氧化的現(xiàn)象，或者是使銅吸氧。

其化學(xué)公式為：2Cu+H2O=Cu2O+2[H]

在氧化之后，銅會(huì)形成氧化亞銅，并形成有著較低熔點(diǎn)的晶體，銅材之所以會(huì)在加工過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生裂紋，這是主要的原因之一。

3.2 覆蓋劑——木炭

在實(shí)際的熔煉過(guò)程當(dāng)中，保護(hù)劑木炭也會(huì)對(duì)銅體造成比較嚴(yán)重的氧污染。木炭超市或者是沒(méi)有嚴(yán)格的覆蓋，都會(huì)導(dǎo)致銅體吸入氧氣，從而使得氧化亞銅的形成，最終導(dǎo)致加工產(chǎn)品產(chǎn)生裂紋等缺陷。

3.3 煙灰、石墨粉

在澆筑過(guò)程當(dāng)中，燭魔頁(yè)面通常利用燃燒煤氣來(lái)進(jìn)行保護(hù)，或者是利用石墨粉或者煙灰的覆蓋來(lái)進(jìn)行保護(hù)，由于煤氣本身缺乏足夠的純度，再加上對(duì)能源的節(jié)約，因此現(xiàn)如今已經(jīng)基本不對(duì)這種方法進(jìn)行采納。作為比較常用的方法，覆蓋石墨粉、煙灰的干燥程度也會(huì)對(duì)鑄錠的吸氧程度造成嚴(yán)重的影響。

4 提高無(wú)氧銅質(zhì)量的措施

4.1 排除雜質(zhì)來(lái)源

從上述當(dāng)中我們能夠看到，想要對(duì)無(wú)氧銅的質(zhì)量進(jìn)行保證，就必須要利用相關(guān)的措施，使得氧氣的來(lái)源能夠得到排除。在對(duì)原材料的選擇過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)選擇具有較高品位的原材料，也就是要保證原材料能夠具有符合標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)成分，陰極銅表面應(yīng)保證光滑，此外，還需要清洗銅體表面的銅綠等附著物，如果有必要的話，還應(yīng)該對(duì)銅體周圍的掛耳進(jìn)行切除，從而使得原材料本身帶入的雜質(zhì)能夠得到消除。對(duì)于木炭的選用，則應(yīng)該選擇煅燒木炭，在對(duì)木炭的使用之前，應(yīng)對(duì)木炭進(jìn)行加熱，在爐膛當(dāng)中填充原料之后，在用木炭對(duì)其進(jìn)行覆蓋，其加入量為陰極銅融化后覆蓋厚度超過(guò)100mm。由于木炭的質(zhì)量難以得到保證，同時(shí)對(duì)木炭長(zhǎng)時(shí)間的使用會(huì)對(duì)環(huán)境造成比較嚴(yán)重的影響，因此，現(xiàn)如今很多廠家都利用石墨球來(lái)代替木炭，而石墨球也能夠起到更好的效果。在實(shí)際的鑄造過(guò)程當(dāng)中，覆蓋所用的石墨粉、煙灰也需要進(jìn)行干燥處理，使得覆蓋劑的干燥能夠得到保證。

4.2 對(duì)熔鑄工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制

在對(duì)無(wú)氧銅的熔鑄過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)對(duì)鑄造的工藝參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，防止無(wú)氧銅的鑄造出現(xiàn)缺陷。在保證一定規(guī)格結(jié)晶器長(zhǎng)度的情況下，還應(yīng)該對(duì)鑄造溫度、冷卻強(qiáng)度等進(jìn)行嚴(yán)格的控制。一般來(lái)講，在對(duì)無(wú)氧銅的鑄造過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)保持其溫度在1120℃-1180℃之間，由于銅液十分容易吸氣，因此不應(yīng)該過(guò)快或者過(guò)慢的對(duì)無(wú)氧銅進(jìn)行鑄造，如果鑄造速度過(guò)快，則會(huì)導(dǎo)致銅水在還沒(méi)有凝固的情況下就出模，而如果鑄造速度過(guò)慢，則會(huì)導(dǎo)致銅體形成表面冷隔。

5 國(guó)內(nèi)外無(wú)氧銅生產(chǎn)的比較

現(xiàn)如今，我國(guó)制造的無(wú)氧銅質(zhì)量正在不斷的與國(guó)外所轄差距，這與原材料的選擇、設(shè)備的改進(jìn)都有著十分密切的聯(lián)系，但綜合來(lái)看，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的無(wú)氧銅仍然與國(guó)外生產(chǎn)的無(wú)氧銅有著較大的差距，主要能夠從以下幾個(gè)方面進(jìn)行體現(xiàn)：

第一，在對(duì)原材料的選擇上來(lái)看，國(guó)外對(duì)無(wú)氧銅的制造全部都選擇了A級(jí)的陰極銅，而我國(guó)對(duì)無(wú)氧銅的制造只有一部分選擇對(duì)A級(jí)陰極銅進(jìn)行采用。endprint

第二，從設(shè)備的角度上來(lái)看，國(guó)外有著比較大規(guī)模的無(wú)氧銅生產(chǎn)，多采用專用熔煉爐來(lái)對(duì)無(wú)氧銅進(jìn)行生產(chǎn)，這能夠使得無(wú)氧銅的生產(chǎn)質(zhì)量得到較好的保障，但我國(guó)對(duì)無(wú)氧銅的生產(chǎn)，仍然存在這各種不同牌號(hào)熔煉爐混用的情況。

第三，國(guó)外較為重視對(duì)原材料以及輔助材料的預(yù)處理，而在該環(huán)節(jié)當(dāng)中也對(duì)專門的設(shè)備有所配備，但我國(guó)對(duì)于原材料、輔助材料的預(yù)處理仍然比較欠缺。

第四，現(xiàn)如今，國(guó)外仍然在不斷的提高改進(jìn)無(wú)氧銅的熔煉爐，諸多先進(jìn)技術(shù)的使用，使得無(wú)氧銅的質(zhì)量也得到了不斷的提升，但是，我國(guó)目前并沒(méi)有在這一方面取得較大的突破，仍然需要繼續(xù)創(chuàng)新。

6 結(jié)語(yǔ)

在分析了無(wú)氧銅熔鑄過(guò)程之后，本文認(rèn)為，想要使得無(wú)氧銅的質(zhì)量得到有效的提高，必須要做好以下幾個(gè)方面的工作：

第一，原材料。原材料應(yīng)選擇具有較高純度，且雜質(zhì)含量較低的陰極銅，只有采用高質(zhì)量的生產(chǎn)原料，才能夠保證無(wú)氧銅的生產(chǎn)質(zhì)量。此外，在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，還需要根據(jù)原材料的實(shí)際情況，對(duì)原材料進(jìn)行有效的預(yù)處理，例如對(duì)原材料進(jìn)行必要的清洗干燥等。

第二，輔助材料。應(yīng)對(duì)木炭、石墨粉等輔助材料的質(zhì)量進(jìn)行控制，并對(duì)輔助材料進(jìn)行必要的烘干處理。

第三，熔鑄工藝。在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)按照相關(guān)規(guī)定，嚴(yán)格控制鑄造溫度、冷卻強(qiáng)度等。

第四，熔鑄設(shè)備。在熔鑄過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)材料專門的熔煉爐，使得無(wú)氧銅生產(chǎn)的質(zhì)量能夠得到有效控制，此外，有關(guān)部門、企業(yè)還應(yīng)該對(duì)新型設(shè)備的研制進(jìn)行加強(qiáng)，保證新設(shè)備的結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的氣密性，使得外在的污染源能夠得到排除，從而最終得到穩(wěn)定的無(wú)氧銅。

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