关于罐式退火铜线变色问题的探讨

林书武

摘要:本文结合笔者多年的工作经验,主要对罐式退火铜线变色问题进行了探讨分析,可供大家参考。

关键词: 铜丝退火；操作要点；原因分析；处理措施

中图分类号：C29文献标识码：A 文章编号：

铜丝退火可以连拉连退，也可以采用罐式退火。采用罐式退火生产方式，铜丝性能比较稳定，延伸率大，电阻率较小，一般中小企业和布电线产品采用的较多。但在生产过程中，经常会出现退火铜丝表面发黑或放置后变色现象，严重影响产品质量，需引起生产企业的重视。

1、铜丝退火开机步骤及操作要点

1.1 开机前的准备

（1）准备好生产用的量具及工具，并检查校对计量器具是否准确。

（2）检查吊车，真空泵，仪器，仪表等生产设备是否完好正常，还应检查退火炉中的发热元件有否损坏，如有损坏应及时修理。

（3）铜单线退火时，应检查退火钢罐是否漏气。如有漏气应清理密封槽及密封胶圈。

1.2 操作要点

（1）将检验好的铜单线用起吊铁钩吊起，缓慢地吊入退火钢罐中，防止碰伤导体。

（2）将铜单线装满罐后，盖上罐盖，拧紧罐盖螺栓。

（3）启动真空泵，把真空软管接上退火钢罐阀门，抽真空使真空压力表指示到工艺要求压力时关上阀门，再关真空泵取下软管，再接上二氧化碳软管，打开阀门充二氧化碳使真空压力表指示在工艺要求压力为止。充气时先开气瓶低压阀，后开气瓶高压阀。关气时应先关高压阀，后关低压阀。

（4）将充好气体的退火钢罐吊入电热炉中，按工艺要求温度进行加热，并接上罐盖冷却水管打开水制，在加热过程中要检查炉温和气压。升温至工艺要求的退火温度后，必须继续保温，保温时间按工艺规定执行。

（5）在退火过程中如发现罐内的气压不是逐步上升，而是逐步下降时，说明钢罐漏气，必须采取充二氧化碳等补救措施。在加热过程中若气压上升超过0.3Mpa必须放气至0.3Mpa。以防气压过大使钢罐变形。

（6）将退火钢罐从电热炉中吊出置于地面，让其在空气中冷却至到达工艺要求的自然冷却时间再放入水池中冷却，按工艺要求的浸水时间进行浸水，到达时间后开罐出线，出线要小心轻放，防止碰伤铜线。

（7）每罐出线都必须按品字形堆放在指定位置，防止碰伤，检查外观质量，并通知检验员抽样检验铜线的机械性能和电性能，经验收合格的产品都挂上合格标签，并且要认真做好记录。

2、罐式退火工艺条件下铜丝变色的原因分析

在罐式退火工艺条件下，造成铜电线在罐内和出罐后表面变色、发黑的常见原因如表1 所示。

表1退火铜线表面变色、发黑的原因

铜线退火后立即出现或经一段时间后出现表面变色、发黑的现象，可以认为是一种腐蚀 过程。根据金属的腐蚀理论，金属腐蚀是金属表面或界面上进行的化学或电化学多相反应，使金属转入了氧化状态。由腐蚀过程的特点看，可把金属腐蚀分为化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀。铜线退火过程中出现的表面变色、发黑的现象，可以认为是化学腐蚀为始，继而发生电化学腐蚀。退火产品降温出罐后，其表面出现的腐蚀现象以继续进行的电化学腐蚀为主 。金属的腐蚀是十分复杂的过程。环境介质的组成、性质、温度、金属的表面状态、化学成 分、组织结构、应力状态都可对腐蚀造成很大的影响。铜在空气中的氧化，常温下就可以进行，在铜表面生成一层很薄的氧化膜。在退火罐内，高温下最易引起铜化学腐蚀的原因是罐内含有一定浓度的氧，如罐内未抽净的空气、保护气中含有的氧气、冷却过 程中罐内保护气压低于大气压时因密封不严而渗入的空气等。

3、铜丝罐式退火变色问题的处理措施

3.1 原材料本身问题的处理

铜杆本身的杂质含量较高，特别的铜杆含氧，氧的存在给在退火时的高温氧化提供了条件。这就要求我们要选择合格的供应商，严把进货关。选择生产资质全，质量保证能力强，产品稳定性好的企业，并做好进货检验。使用低氧杆或无氧杆可以有效消除由于原材料本身问题带来的铜丝氧化变色现象。

3.2 铜丝表面污染的处理

铜丝表面存在水、油污等污染物时，这些污染物在高温下与铜发生化学反应，使铜丝氧化而变色。这些污染物是在生产过程中或是由于环境因素而产生的。拉丝时，吹干效果差或者拉丝成品模具破损，这样会在铜丝表面残留有部分拉丝液，拉丝液不但含有多种有机成分，还含有水分等。还有在搬运过程中，带有水分或油污的工具或手套的接触等都可以造成铜丝表面的污染。这些物质在高温下都可以便铜氧化变色。因此，要经常检查拉丝模具和吹干设备的完好情况，检查铜丝表面是否存在污染物或水分，操作者或在运输过程中应避免污染物与铜丝的接触。另外，就是在空气湿度比较大的季节，铜丝不要裸置较长时间，再去退火。

3.3 退火罐内定期清洁

退火罐在使用的过程中，在长期高温条件下，其罐壁也会产生一些杂质，这些杂质同样是一种污染物，在高温作用下，与铜作用，使铜丝表面氧化变色。因此，退火罐使用一段时间后，一定要进行清洗，将罐壁清洗干净，并烘干待用。

3.4 罐体漏气的处理

退火罐的密封胶垫是橡胶制品，在高温条件下和罐体(铁)长期接触催化下，容易出现老化，老化的密封垫失去弹性或缺损，密封不严，从而产生漏气。空气进

入退火罐内，空气中含有水分和氧气，这些物质在高温下都可以使铜氧化变色。因此，不但要经常检查密封胶垫的完好性，还要在抽真空后一段时间观察压力变化，确定密封完全后再继续升温屋火。

3.5 加强抽真空操作的控制

抽真空的目的就是要将罐体内的空气抽掉，清除罐内空气中含有的氧气等，可以在加热到一定温度时进行抽真空的。这就要求控制好温度，并且要达到一定的真空度，而且在充入二氧化碳时一定要缓慢进行。主要是由于，铜在2000C以上就可以和氧发生作用，生成氧化铜，因此，抽真空前温度一定要控制在200 0C以内，一般在1500C左右。真空度越高说明罐内的空气越少，因此应尽量将罐内的空气抽完，当然，完全真空是不可能的，一般接近-0.1MPa 就可以了。

3.6 出罐温度不能过高

退火保温后，要经过冷却，将罐内铜丝降至一定温度后，方可打开罐休，将铜丝取出。如果，冷却不好，铜丝温度过高，与空气中的氧和水分接触，则容易发生氧化反应，使铜丝变色。因此，冷却也是很关键的，为了加快冷却，可以采用水冷的方式，但必须将温度降低到一定程度，一般不高于500C。

3.7 出罐后的保护措施

铜虽然不是活泼金属(金属活泼性在铅之后) .一般条件下不与普通的酸、碱发生反应。但是，在空气中可与空气的氧气发生氧化反应，在铜丝本身内部其他金属和空气中的水分、氧气的共同作用下，更容易发生电化学氧化反应。因此，铜丝出罐经过完全冷却后应采用包装膜将铜丝包装好，减少与空气的接触，特别是在空气湿度较大的季节。

3.8其他改进措施

在生产中，为了减少或消除退火铜丝的变色现象，我们不仅要严格按照操作规程来进行操作，还可以对工艺进行相应的改进，比如，可以在罐体内放入小块的干净的木炭，木炭可以和氧反应生成一氧化碳或二氧化碳，从而避免氧对铜的氧化作用。

4 、结束语

通过上述注意事项的解决和改进措施的落实，可以有效减少或完全消除罐式退火铜丝变色的现象。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。