铜杆生产工艺（4）--浸涂成型法铜杆

浸涂成型法是一种先进的铜杆生产工艺，主要用于生产高品质的无氧铜杆。以下是浸涂成型法铜杆的生产工艺流程以及对氧含量控制的重要性。

1• 原材料准备：

• 选用高纯度电解铜板，确保原材料的纯度和质量。

• 将电解铜板切割成合适的尺寸，便于后续的熔化处理。

2• 熔化与保温：

• 将切割好的电解铜板放入熔化炉中，加热至铜液熔化。

• 熔化后的铜液通过流槽流入保温炉，保温炉内的温度控制在1130℃至1190℃之间，确保铜液的流动性。

• 在熔化和保温过程中，使用还原性气氛（如天然气还原）来防止铜液氧化。

3• 精炼：

• 在保温炉中进行精炼处理，通过“深氧化、准还原、扒渣尽”的原则，去除铜液中的杂质和氧化物。

• 精炼过程中，将铜液中的氧含量控制在250ppm左右，确保铜液的纯度和质量。

4• 浸涂成型：

• 将一根较细的冷纯铜芯杆（种子杆）垂直通过盛有高温铜液的石墨坩埚。

• 铜液均匀附着在芯杆表面，形成较粗的铜铸杆。

• 控制浸涂速度和温度，确保铜液均匀附着，避免气泡和夹杂物的产生。

5• 冷却与热轧：

• 浸涂后的铜铸杆进入冷却装置，快速冷却至室温，减少氧化。

• 冷却后的铜铸杆进入45°直列式轧机，进行热轧处理，调整至所需尺寸（如8mm、10mm、12.5mm、14mm、16mm）。

• 热轧过程中，严格控制轧制速度和温度，确保铜杆的密度和导电率。

6• 再冷却与绕制：

• 热轧后的铜杆再次冷却至室温，确保表面光洁。

• 冷却后的铜杆绕制成圈，成为光亮无氧铜杆。

• 对成品铜杆进行质量检测，确保其符合标准要求。

1• 导电性能：

• 氧在铜中主要以氧化铜（Cu₂O）的形式存在，会显著降低铜的导电率。根据公式：铜导电率（%IACS）=102.14-0.1001338×[O₂]（其中[O₂]表示氧含量，单位为ppm），氧含量越高，导电率越低。无氧铜杆的氧含量通常控制在10ppm以下，以确保其高导电性能。

2• 机械性能：

• 氧与铜形成的氧化铜（Cu₂O）是一种硬而脆的化合物，会在铜的晶界处形成网状组织。这种脆性相在冷变形过程中容易与铜基体脱离，导致铜杆的机械性能下降，如延伸率降低、拉伸过程中容易断裂。

3• 加工性能：

• 高氧含量的铜杆在拉丝过程中容易断裂，表面可能出现毛刺、裂纹等缺陷。此外，氧含量过高还会导致铜杆在氢气中退火时产生裂纹或针状气泡，这种现象被称为“氢气病”，是由于铜中的氧与氢反应生成高压水蒸气，导致铜材胀裂。

4• 表面质量：

• 低氧含量的铜杆表面通常更加光亮、色泽均匀，而高氧含量的铜杆表面可能会因氧化而发黑、发暗，甚至出现毛刺。

5• 微观结构：

• 无氧铜杆的微观结构是均匀的单相组织，晶粒粗大，晶界少，有利于提高其韧性和加工性能。而低氧铜杆的微观结构中，氧以氧化铜的形式存在于晶界附近，组织为热加工组织，晶粒较细。

6• 高端应用需求：

• 无氧铜杆广泛应用于对铜材性能要求极高的领域，如电子器件、真空电子器件、新能源汽车、高铁、风力发电等。这些领域对铜杆的导电率、机械性能和表面质量都有严格要求，因此必须严格控制氧含量。

仪器参数设置表1 氧分析仪工作参数

1• 还原性气氛保护：

• 在熔化和保温过程中，使用还原性气氛（如天然气还原）来防止铜液氧化。

2• 严格控制温度：

• 在不同阶段将铜液温度控制在1130℃至1190℃之间，避免高温下氧的过度溶解。

3• 精炼过程：

• 通过“深氧化、准还原、扒渣尽”的原则，确保铜液中的氧含量在还原后控制在250ppm左右。

4• 快速冷却：

• 在浸涂成型后，通过快速冷却减少铜杆表面的氧化。

通过以上措施，浸涂成型法能够有效控制铜杆中的氧含量，确保其高品质和高性能，满足高端应用领域的需求。