紫铜退火工艺研究

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                      一 紫铜管压型开裂分析
情况描叙
2011年7月13日,我公司的产品压扣2(2A80200669G00)在南车电机由用户压接后出现一起开裂现象,14号由我公司提供了10件相同产品,经试压后再次出现开裂现象。该产品的退火设备为真空退火炉,退火温度为620~650℃,保温120分钟,装炉方式为插装,单炉数量约为300件。图片如下:
后续我们采用了箱式退火炉,退火温度设定为700℃,保温90分钟,单炉退火数量约为50件
左右,退火后压扁也有部分开裂。这一批次的紫铜退火后表面氧化严重,且开裂的铜管表面多有气泡粗拉道且表面有较大晶粒。这些症状是紫铜管在还原性气体中退火后的常见一种毛病,名为“氢病”,其化学反应方程式如下
  Cu20+CO→2Cu+CO2↑        (1)
  Cu20+H22Cu+H2O      (2)
在反应中生成的CO2、H2O在晶界上聚积,铜中含O元素较多时,生成的气体压力超过晶界强度,导致晶体开裂。
原因分析:
真空退火或箱式退火均是沿用以前的工艺,退火温度设定,保温时间及冷却方式都没有问题,而恰巧该批铜管材料为新进材料,和以往并非同批次。我们可以初步判定这批材料含O元素较高。促使了氢病的产生。
问题1:真空炉退火怎么也会产生氢病?
真空退火炉的工作原理是,在真空中对紫铜管进行退火,以防止紫铜管中的O元素与空气中HC元素等发生反应。
然而我们观察发现真空退火炉密封槽上有大量金属锈迹,且密封垫圈存在有缺口划痕毛刺等,这将严重影响真空炉气密性。无法达到真空退火的效果。
在后续的工作中,我们更换了密封胶条,并铲除了密封槽里的铁锈,并采用填充氮气的工艺对一批材料取样重新进行退火并压型.对比如下图。
什么是全球化
                           
漏气 真空炉退火图                          修善后 真空退火图
从图中可以看出 修善后真空炉退火后压型无开裂 ,且表面无黑氧化物。
问题2:为何箱式退火开裂情况会比真空退火少?
稀土永磁同步电机箱式退火炉没有抽真空,也并非密封无法杜绝(1)(2)化学反应,理论上应该开裂更严重,然而箱式退火保温时间为90分钟,保温结束后采取迅速水冷。而真空退火炉保温时间为120分钟,保温结束后进行自然冷却,时间为4小时,总时间为6小时病毒分析
退火方式
安徽省第九次党代会保温时间
冷却时间
总时间
真空退火
2小时
取出真空胆 在真空胆中自然冷却(4小时)
6小时
箱式退火
1.5小时
水冷
1.5小时
在真空炉漏气的情况下  箱式退火的时间远远小于“真空炉”退火朔黄线大大缩短了(1)(2)反应的时间,从而箱式退火效果要比漏气的真空炉退火效果好。
总结
通过各种对比试验 ,我们论证了铜管压型开裂的问题所在:
1.真空退火炉密封槽上有大量金属锈迹,且密封垫圈存在有缺口、划痕、毛刺等严重影响真空炉气密性。无法达到真空退火的效果。
2.该批次材料中氧含量较高,促使了退火中“氢病”的产生。
改进措施:   
1.对真空炉的修善(已解决)
2.从材料上控制。和供应商协商,用无氧紫铜替代以前的T2-Y。
 
二 紫铜管真空退火工艺优化
情况描叙
在我们的紫铜管压型开裂分析中,我们发现了一个附带问题,高温退火后,产品表面出现
晶粒,非常粗糙。这不仅影响产品美观,更会在镀银后引起皮露铜等现象。如下图所示
   
                镀银后起皮、露铜
理论分析及试验
我们需要的优化后的工艺是要求退火后,铜管内部晶粒组织细小(内部晶粒组织细小则外表光滑、镀银后不易起皮及露铜)且硬度低于60HB(硬度低适于压型)。由于退火温度不同,
导致紫铜的微观组织及硬度不同:退火温度低的,硬度高,组织细而密,不易于压力加工;退火温度高的硬度低,组织粗而大,易于压型,但影响外观。我们的目的是一个最佳的退火温度,确保晶粒细小且硬度合适。为此,我们用φ37X4.5的材料做了以下三组试验

本文发布于:2023-08-16 09:40:43,感谢您对本站的认可!

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标签:退火   真空   开裂   真空炉   压型   箱式
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