无氧铜杆和低氧铜杆的区别

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⽆氧铜杆低氧铜杆的区别
导读:经常有⼈把⽆氧铜杆和低氧铜杆混淆,为了减少这种情况的发⽣,本⽂根据从业者多年实际使⽤经验,帮助⼤家正确判断。⼆者在性能上有着⾮常⼤的差别,从外观进⾏仔细辨别的话,也可以发现⼀些可以区分它们的地⽅。
⽆氧铜杆和低氧铜杆的⽣产⼯艺不同,根据名称就可以听出来,⼆者主要区别在于含氧量。这时有⼈要说了,我知道⼀个含氧,⼀个不含氧。这话虽然听起来还挺正确,但其实是错的。虽然叫⽆氧铜,这个材料也是含氧的,只不过含量⾮常少,可以忽略不计。另外由于制造⼯艺不同,性能上也存在⼀定差别,⽆氧铜杆外观更加光亮,因此在同时遇到两种产品时,⼀般亮度⽐较好的就是⽆氧铜杆了。
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定义
以铜为原料,经过连铸连轧法⽣产出来含氧量200(175)-400(450)ppm之间铜杆材,被称为低氧铜杆。
经过上引法⽣产,氧含量在20ppm以下⽣产的铜杆叫做⽆氧铜杆。⽆氧铜杆是不含氧也不含任何脱氧剂残留物的纯铜,但实际上含有⾮常微量氧和⼀些杂质。按标准规定,氧含量不⼤于0.02%,杂质总含量不⼤于0.05%,铜的纯度⼤于99.95%。根据含氧量和杂质含量,⽆氧铜杆⼜分为TU1和TU2铜杆。TU1
⽆氧铜杆纯度达到99.99%,氧含量不⼤于0.001%;TU2⽆氧铜纯度达到99.95%,氧含量不⼤于0.002%。
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⽣产⼯艺挤压成型
铜杆是电缆⾏业的主要原料,其⽣产⽅式有两种:连铸连轧法、上引连铸法。
连铸连轧法⽣产低氧铜杆的⽅法较多,含氧量⼀般为200-400ppm。其特点是⾦属在竖炉中融化后,铜液通过保温炉、溜槽、中间包,从浇管进⼊封闭的模腔内,采⽤较⼤的冷却强度进⾏冷却,形成铸坯,然后进⾏多道次轧制,原来的铸造组织已经破碎,⽣产的低氧铜杆为热加⼯组织。
国内基本全部采⽤上引连铸法⽣产⽆氧铜杆,含氧量⼀般在20ppm以下。⾦属在感应电炉中融化后通过⽯墨模进⾏上引连续铸造,之后进⾏冷轧或冷加⼯,⽣产的⽆氧铜杆为铸造组织。
低氧铜杆为热加⼯组织,在8mm杆时已有再结晶形式出现。⽽⽆氧铜杆为铸造组织,晶粒粗⼤,这就是⽆氧铜杆再结晶温度较⾼、需要较⾼退⽕温度的原因。由于再结晶发⽣在晶粒边界附近,⽆氧铜杆组织晶粒粗⼤,晶粒尺⼨甚⾄能达⼏个毫⽶,因⽽晶粒边界少,即使通过拉制变形,但晶粒边界相对低氧铜杆还是较少,所以需要较⾼的退⽕功率。
vlanid对⽆氧铜成功的退⽕要求是:由杆经拉制,但尚未铸造组织的线时的第⼀次退⽕,其退⽕功率应⽐同样情况的低氧铜⾼10-15%。经继续拉制,在以后阶段的退⽕功率应留有⾜够的余量和对低氧铜和⽆氧铜切实区别执⾏不同的退⽕⼯艺,以保证在制品和成品导线的柔软性。
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含氧量
⽆氧及低氧杆从含氧量上容易区别,⽆氧铜杆含氧量在10-20ppm以下,但⽬前有的⼚家只能做到50ppm以下。低氧铜杆在200-400ppm,好的铜杆⼀般含氧量控制在250ppm左右。去毛刺工具
⽣产铜杆的阴极铜含氧量⼀般在10-50ppm,在常温下氧在铜中的固溶度约2ppm。低氧铜杆的含氧量⼀般在200(175)-400(450)ppm,因此氧是在铜液态状态下吸⼊的。⽽上引法⽣产⽆氧铜杆则相反,氧在液态铜下保持相当时间后,被还原⽽脱去,通常这种杆的含氧量都在10-50ppm以下,最低可达1-2ppm。
从组织上看,低氧铜杆中的氧以氧化铜的状态,存在于晶粒边界附近,这对低氧铜杆来说常见,但对⽆氧铜杆很少见。氧化铜以夹杂形式在晶界出现,会对材料的韧性产⽣负⾯影响。⽽⽆氧铜中的氧很低,所以这种铜的组织是均匀的单相组织,对韧性有利。在⽆氧铜杆中多孔性是不常见的,但在低氧铜杆中则是常见的⼀种缺陷。
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拉制性能
铜杆的拉制性能与很多因素有关,如杂质含量、氧含量及分布、⼯艺控制等。
⽆氧杆⼀般采⽤上引法,低氧杆是连铸连轧。相对⽽⾔低氧杆对漆包线性能更适应些,如柔软性、回弹⾓、绕线性能,但低氧杆对拉丝条件相对要苛刻些。同样拉伸0.2的细丝,如果伸线条件不好,普通的⽆氧杆可拉,⽽好的低氧杆就断线;但如果放在好的伸线条件,同样的杆⼦,低氧杆说不定就能拉到双零五,⽽普通⽆氧杆最多只能拉伸到0.1⽽已。当然做的最细的如双零⼆却⾮得依靠进⼝的⽆氧铜杆了。两者都可以拉到0.015mm,但在低温超导线中的低温级⽆氧铜,其细丝间的间距只有0.001mm。
▎熔化⽅式对S等杂质的影响
连铸连轧法主要通过⽓体的燃烧使铜杆熔化,在燃烧过程中,通过氧化和挥发作⽤,可⼀定程度减少部分杂质进⼊铜液,因此对原料要求相对较低。上引连铸法是⽤感应电炉熔化,电解铜表⾯的“铜绿”“铜⾖”基本都会熔⼊到铜液中,其中熔⼊的S对⽆氧铜杆塑性影响极⼤,会增加拉丝断线率。
▎铸造过程中杂质的进⼊
在⽣产过程中,连铸连轧⼯艺需通过保温炉、溜槽、中间包转运铜液,相对容易造成耐⽕材料的剥落,在轧制过程中需要通过轧辊,造成铁质的脱落,会带来外部夹杂。⽽过程中氧化物的轧⼊,对低氧杆的拉丝造成不利影响。上引连铸法⽣产⼯艺流程较短,铜液是通过联体炉内潜流式完成,对耐⽕材料的冲击不⼤,结晶是通过⽯墨模内进⾏,所以过程中可能产⽣的污染源较少,杂质进⼊的机会较少。
▎氧的分布形式及其影响
氧含量对铜杆的拉线性能有着明显的影响。当氧含量为最佳值时,铜杆断线率最低。这是因为氧在与⼤部分杂质反应的过程中都起到清除器的作⽤。适度的氧还有利于去除铜液中的氢,⽣成⽔蒸⽓溢出,减少⽓孔的形成。
低氧铜杆氧化物的分布:在连续浇铸中凝固的最初阶段,散热速率和均匀冷却是决定铜杆氧化物分布的主要因素。不均匀冷却会引起铜杆内部结构本质上的差异,但后续的热加⼯,柱状晶通常会遭到破坏,使氧化亚铜颗粒细微化和均匀分布。氧化物颗粒聚集产⽣的典型情况是中⼼爆裂。除氧化物颗粒分布的影响外,具有较⼩氧化物颗粒的铜杆显⽰出较好的拉线特性,较⼤的氧化亚铜颗粒容易造成应⼒集中点⽽断裂。
⽆氧铜杆含氧量超标,铜杆变脆、延伸率下降,拉伸式样端⼝显暗红⾊,结晶组织疏松。当氧含量超
出8ppm时,⼯艺性能变差,表现为铸造及拉伸过程中断杆及断线率极具增⾼。这是由于氧能与铜⽣成氧化亚铜脆性相,形成铜-氧化亚铜共晶体,以⽹状组织分布在境界上。这种脆性相硬度⾼,在冷变形时将会与铜机体脱离,导致铜杆的机械性能下降,在后续加⼯中容易造成断裂现象。氧含量⾼还能导致⽆氧铜杆导电率下降。因此,必须严格控制上引连铸⼯艺及产品质量。
▎氢的影响
在上引连铸中,氧含量控制较低,氧化物副作⽤降低,氢的影响成为较显着的问题。
吸⽓后熔体中存在平衡反应:H₂O(g)=[O]+2[H]。⽓体及疏松是在结晶的过程中,氢从过饱和的溶液中析出并聚集⽽形成的。在结晶前析出的氢⼜可还原氧化亚铜⽽⽣成⽔⽓泡。由于上引铸造的特点是铜液⾃上⽽下的结晶,形成的液体形状近似锥型。铜液结晶前析出的⽓体在上浮过程中被堵在凝固组织内,结晶时在铸杆内形成⽓孔。上引的含⽓量少时,析出的氢存在于晶界处,形成疏松;含⽓量多时,则聚集成⽓孔,因此,⽓孔和疏松是氢⽓和⽔蒸⽓两者形成的。
氢来源于上引⽣产过程中的各个⼯艺环节,如原料电解铜的“铜绿”、辅料⽊炭、⽓候环境潮湿、⽯墨结晶器未⼲燥等。
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氢来源于上引⽣产过程中的各个⼯艺环节,如原料电解铜的“铜绿”、辅料⽊炭、⽓候环境潮湿、⽯墨
结晶器未⼲燥等。因此,熔化炉中的铜液表⾯应覆盖经烘烤的⽊炭,电解铜应尽量去除“铜绿”、“铜⾖”“⽿朵”,对提⾼⽆氧铜杆质量⾮常重要。
在连铸连轧⼯艺中,往往采⽤适度控制氧含量来控制氢(Cu₂O+H₂=2Cu+H₂O)。由于铜液在铸造过程中是⾃下⽽上结晶,铜液中的氧和氢所产⽣的⽔蒸⽓很容易上浮跑出,铜液中的氢⼤部分能被有效去除,因⽽对铜杆的影响较⼩。
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表⾯质量
在⽣产电磁线等产品的过程中,对铜杆的表⾯质量也需提出要求。需要拉制后的铜丝表⾯⽆⽑刺、铜粉少、⽆油污,并通过扭转试验测量表⾯铜粉质量和扭转后观察铜杆的复原情况来判定其好坏。
在连铸连轧过程中,从铸造到轧制前,温度⾼,完全暴露于空⽓中,使铸坯表⾯形成较厚的氧化层,在轧制过程中,随着轧辊的转动,氧化物颗粒轧⼊铜线表⾯。由于氧化亚铜是⾼熔点脆性化合物,对于轧⼊较深的氧化亚铜,当成条状的聚集物遇模具拉伸时,就会是铜杆外表⾯产⽣⽑刺,给后续的涂漆造成⿇烦。低氧铜杆进⼝设备主要有两种:美国南线设备(SOUTHWIRE),国内⼚家是南京华新、江西铜业;另⼀种是德国CONTIROD设备,国内⼚家是常州⾦源、天津⼤⽆缝。
⽽上引连铸⼯艺制造的⽆氧铜杆,由于铸造和冷却完全与氧隔绝,后续亦⽆热轧过程,铜杆表⾯⽆轧⼊表⾯的氧化物,质量较好,拉制后铜粉少,上述问题较少存在。
⽆氧铜杆也分进⼝设备⽣产和国产设备⽣产,但⽬前进⼝产品已⽆明显优势,⽣产出的铜杆产品区别不⼤,只要铜板选的好,⽣产控制稳定,国产设备也能产出可拉伸0.05的铜杆。进⼝设备⼀般是芬兰奥托昆普的设备,国产设备最好的应该是上海的海军⼚,⽣产时间最长、质量可靠。
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应⽤
低氧铜杆和⽆氧铜杆都是电⼯⽤,不外乎就是电线电缆、漆包线、扁线、铜排,应⽤领域没太⼤区别。
⽆氧铜杆⼀般⽤电解铜⽣产,电阻率和加⼯性能优于低氧铜杆,因此⽣产⾼要求的电⼯材料⼀般采⽤⽆氧杆,⽐如做漆包线,⽆氧杆做的肯定电阻更⼩,应⽤于电机时发热情况肯定优于低氧杆。
制造⽆氧铜杆要求质量较⾼的原材料,⼀般拉制直径>1mm的铜线时,低氧铜杆优点⽐较明显,⽆氧铜杆显得更为优越的是拉制直径<0.5mm的铜线。6mm的⽆氧铜杆⽤于⽣产铜扁线,3mm的⽆氧铜杆⽤于拉丝,⽣产电线铜芯、漆包线,主要应⽤于电线电缆和电机。⽽低氧杆拉丝时,很难拉制低于0.5
mm以下的细丝。
所以,现在基本上是⼤规格、电阻要求低的电⼯产品⽤低氧杆;⼩规格、电阻要求⾼的⽤⽆氧杆。⽽⾳响线⼀般反⽽喜欢⽤⽆氧杆,这和⽆氧杆是单晶铜、低氧杆是多晶铜有关。
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价格优势
现如今,越来越多的电缆企业倾向于采⽤⽆氧铜杆作为制作电缆的原材料。那么,与普通铜杆相⽐,⽆氧铜杆在性能上有哪些优势呢?
“相较普通铜杆,⽆氧铜杆拥有更优异的延展性和更⾼的导电率,是电线电缆、电⼯电⽓⾏业最理想的原材料。”⼀位资深⽆氧铜杆制造商表⽰。相较于普通铜杆,⽆氧铜杆具有纯度⾼、含氧量低、导电率⾼、加⼯性能好等优良特性,且外观光洁,表⾯圆整,⽆⽑刺、裂纹、起⽪及夹杂缺陷。
普通铜杆中往往有相当部分的氧化铜杂质,会对材料的韧性产⽣负⾯影响。⽽品质优良的⽆氧铜杆中⼏乎没有杂质的存在,具有优良的韧性。⽽且,优良的⽆氧铜杆组织均匀、晶体粗⼤,不但克服了普通铜杆中最常见的多孔性缺陷,还拥
脱模剂原料
在,具有优良的韧性。⽽且,优良的⽆氧铜杆组织均匀、晶体粗⼤,不但克服了普通铜杆中最常见的多孔性缺陷,还拥有着在所有线径⾥最为优越的可拉性。
那么,拥有如此优异性能的⽆氧铜杆是否意味着⾼昂的价格呢?业内⼈⼠对此的回答是否定的。⼀⽅⾯,⽬前国内制作⽆氧铜杆主要采⽤的是上引法,这种主流⼯艺本⾝就具有⼯艺流程短、成材率⾼、成本低、投资少等优点,所以⽆氧铜杆的价格相较普通铜杆的价格不会⾼出太多;另⼀⽅⾯⽆氧铜制作⼯艺历经近20年的发展,操作⽅法和⼯艺等均有诸多改进,如在上引法⽣产程序中增加精炼⼯序,利⽤上引法⼯频炉溶炼⽣产过程中产⽣的废铜线,免除了额外的加⼯费和运输费。凭借完善的技术⼯艺和⽣产流程,⼀家成熟的⽆氧铜杆制造完全可以让⽆氧铜杆与普通铜杆的成本相差⽆⼏。(⽹络)

本文发布于:2023-05-20 13:52:27,感谢您对本站的认可!

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