浅析当前无氧铜生产工艺和质量控制

2018-01-31任雷张海霞

中国科技纵横 2018年1期

关键词：生产工艺质量控制

任雷+张海霞

摘要：本文对无氧铜的性能以及用途进行了介绍，并对无氧铜的生产工艺、影响无氧铜质量的因素进行了分析，提出了对无氧铜质量进行控制的相关措施。

关键词：无氧铜；生产工艺；质量控制

中图分类号：TG146.1+1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）01-0091-02

在铜加工行业当中，无氧铜生产是一种较难掌握的生产工艺。现如今，我国还没有能够对无氧铜进行自行设计制造的大型生产线，而通过对无氧铜生产线的学习，也能够使得我国的铜加工行业获得更好的发展。

1 无氧铜的性能以及无氧铜的用途

随着我国不断对电网的建设，使得我国的电力设施也得到了更好的发展，在这样的背景下，对于无氧铜也有了更多的需求。导电排、转子线圈等，都需要对大量的无氧铜进行应用，因此，无氧铜现如今已经拥有了十分广阔的市场。

所谓的无氧铜，其实就是不含养或者是氧含量极低的纯铜。无氧铜当中不包含有无氧化亚铜，同时也没有对任何脱氧剂有所残留，一般来讲，无氧铜通常对比一般紫铜，无氧铜当中的铜成分大于99.95%，其氧气的含量小于0.003%。无氧铜自身的特点就是有着较高的纯度，同时有着极低的含氧量，除此之外，导热性以及较高的导电性也都是无氧铜的重要特点，其导电率能够达到IACS100%之上。而从其他的角度来看，无氧铜还有很强的抗氢脆性，并能够产生具有较强附着性的氧化膜。之所以能够在电气行业、电子行业当中进行十分广泛的应用，这都与无氧铜的这些特点有着十分密切的联系，因此，对于铜加工企业来讲，如何才能够生产出高质量的无氧铜已经成为了十分重要的课题。

2 无氧铜的生产工艺以及质量情况

一般来讲，要对无氧铜进行生产，通常需要采用干燥的纯极阴铜，如果有更加严格的需求，则需要进行清洗、切边等处理。在熔炼过程当中，还需要将木炭作为覆盖剂，保证炉盖盖严，使其能够有效的保温，避免空气当中氧气的二次吸入，而这也是无氧铜最为常见的生产方法，在生产过程当中，由于有着比较多的氧气来源，因此一旦不能够有效的控制，常常会生产出“有氧铜”。有氧铜的主要特点为有着比较高的氧气含量，同时导电率难以达到需求，有着比较严重的气孔情况，而之所以会造成这些问题，都是由于其中较高的氧气含量。

3 氧的来源

3.1 原料——阴极铜

想要对无氧铜的质量进行保证，熔铸是其中十分重要的条件，在实际的熔炼过程当中，为了防止出现铜液氧化的情况，也为了防止铜液的导电性受到降低，一般都不会允许对脱氧剂进行添加。而想要使得铸锭能够获得更高的含铜量，就对材料本身的纯净提出了更高的需求。除此之外，作为无氧铜的重要生产材料，阴极铜还应该具有干净、干燥的状态，作为阴极铜当中最为常见的杂质之一，水在高温的环境下还会变成水蒸气，并对氧、氢进行分解，使得铜出现氧化的现象，或者是使铜吸氧。

其化学公式为：2Cu+H2O=Cu2O+2[H]

在氧化之后，铜会形成氧化亚铜，并形成有着较低熔点的晶体，铜材之所以会在加工过程当中产生裂纹，这是主要的原因之一。

3.2 覆盖剂——木炭

在实际的熔炼过程当中，保护剂木炭也会对铜体造成比较严重的氧污染。木炭超市或者是没有严格的覆盖，都会导致铜体吸入氧气，从而使得氧化亚铜的形成，最终导致加工产品产生裂纹等缺陷。

3.3 烟灰、石墨粉

在浇筑过程当中，烛魔页面通常利用燃烧煤气来进行保护，或者是利用石墨粉或者烟灰的覆盖来进行保护，由于煤气本身缺乏足够的纯度，再加上对能源的节约，因此现如今已经基本不对这种方法进行采纳。作为比较常用的方法，覆盖石墨粉、烟灰的干燥程度也会对铸锭的吸氧程度造成严重的影响。

4 提高无氧铜质量的措施

4.1 排除杂质来源

从上述当中我们能够看到，想要对无氧铜的质量进行保证，就必须要利用相关的措施，使得氧气的来源能够得到排除。在对原材料的选择过程当中，应选择具有较高品位的原材料，也就是要保证原材料能够具有符合标准的化学成分，阴极铜表面应保证光滑，此外，还需要清洗铜体表面的铜绿等附着物，如果有必要的话，还应该对铜体周围的挂耳进行切除，从而使得原材料本身带入的杂质能够得到消除。对于木炭的选用，则应该选择煅烧木炭，在对木炭的使用之前，应对木炭进行加热，在炉膛当中填充原料之后，在用木炭对其进行覆盖，其加入量为阴极铜融化后覆盖厚度超过100mm。由于木炭的质量难以得到保证，同时对木炭长时间的使用会对环境造成比较严重的影响，因此，现如今很多厂家都利用石墨球来代替木炭，而石墨球也能够起到更好的效果。在实际的铸造过程当中，覆盖所用的石墨粉、烟灰也需要进行干燥处理，使得覆盖剂的干燥能够得到保证。

4.2 对熔铸工艺进行严格控制

在对无氧铜的熔铸过程当中，应对铸造的工艺参数进行严格的控制，防止无氧铜的铸造出现缺陷。在保证一定规格结晶器长度的情况下，还应该对铸造温度、冷却强度等进行严格的控制。一般来讲，在对无氧铜的铸造过程当中，应保持其温度在1120℃-1180℃之间，由于铜液十分容易吸气，因此不应该过快或者过慢的对无氧铜进行铸造，如果铸造速度过快，则会导致铜水在还没有凝固的情况下就出模，而如果铸造速度过慢，则会导致铜体形成表面冷隔。

5 國内外无氧铜生产的比较

现如今，我国制造的无氧铜质量正在不断的与国外所辖差距，这与原材料的选择、设备的改进都有着十分密切的联系，但综合来看，国内生产的无氧铜仍然与国外生产的无氧铜有着较大的差距，主要能够从以下几个方面进行体现：

第一，在对原材料的选择上来看，国外对无氧铜的制造全部都选择了A级的阴极铜，而我国对无氧铜的制造只有一部分选择对A级阴极铜进行采用。endprint

第二，从设备的角度上来看，国外有着比较大规模的无氧铜生产，多采用专用熔炼炉来对无氧铜进行生产，这能够使得无氧铜的生产质量得到较好的保障，但我国对无氧铜的生产，仍然存在这各种不同牌号熔炼炉混用的情况。

第三，国外较为重视对原材料以及辅助材料的预处理，而在该环节当中也对专门的设备有所配备，但我国对于原材料、辅助材料的预处理仍然比较欠缺。

第四，现如今，国外仍然在不断的提高改进无氧铜的熔炼炉，诸多先进技术的使用，使得无氧铜的质量也得到了不断的提升，但是，我国目前并没有在这一方面取得较大的突破，仍然需要继续创新。

6 结语

在分析了无氧铜熔铸过程之后，本文认为，想要使得无氧铜的质量得到有效的提高，必须要做好以下几个方面的工作：

第一，原材料。原材料应选择具有较高纯度，且杂质含量较低的阴极铜，只有采用高质量的生产原料，才能够保证无氧铜的生产质量。此外，在生产过程当中，还需要根据原材料的实际情况，对原材料进行有效的预处理，例如对原材料进行必要的清洗干燥等。

第二，辅助材料。应对木炭、石墨粉等辅助材料的质量进行控制，并對辅助材料进行必要的烘干处理。

第三，熔铸工艺。在生产过程当中，应按照相关规定，严格控制铸造温度、冷却强度等。

第四，熔铸设备。在熔铸过程当中，应材料专门的熔炼炉，使得无氧铜生产的质量能够得到有效控制，此外，有关部门、企业还应该对新型设备的研制进行加强，保证新设备的结构具有较强的气密性，使得外在的污染源能够得到排除，从而最终得到稳定的无氧铜。