無氧銅是指不含氧也不含任何脫氧劑殘留物的純銅。實際上還是含有非常微量氧和一些雜質(zhì)。按標準規(guī)定,氧的含量不大于0.03%,雜質(zhì)總含量不大于0.05%,銅的純度大于99.95%。 根據(jù)含氧量和雜質(zhì)含量,無氧銅又分為一號和二號無氧銅。一號無氧銅純度達到99.97%,氧含量不大于0.003%,雜質(zhì)總含量不大于0.03%;二號無氧銅純度達到99.95%,氧含量不大于0.003%,雜質(zhì)總含量不大于0.05%。無氧銅無氫脆現(xiàn)象,導電率高,加工性能和焊接性能、耐蝕性能和低溫性能均好。 OFC(無氧銅):純度為99.995% 的金屬銅。
不含氧也不含任何脫氧劑殘留物的純銅。但實際上還是含有非常微量氧和一些雜質(zhì)。按標準規(guī)定,氧的含量不大于0.003%,雜質(zhì)總含量不大于0.05%,銅的純度大于99.95%。無氧銅制品主要用于電子工業(yè)。常制成無氧銅板、無氧銅帶、無氧銅線等銅材。無氧銅無氫脆現(xiàn)象,導電率高,加工性能和焊接性能、耐蝕性能和低溫性能均好。各國對于含氧量的標準也不*相同,存在一定的差異。OFC(無氧銅):純度為99.995% 的金屬銅。一般用于音響器材、真空電子器件、電纜等電工電子應(yīng)用之中。其中無氧銅中又有 LC-OFC(線形結(jié)晶無氧銅或結(jié)晶無氧銅):純度在99.995%以上和OCC(單晶無氧銅):純度最高,在99.996%以上,又分為PC-OCC和UP-OCC 等。無氧銅采用UP-OCC技術(shù)(Ultra Pure Copper by Ohno Continuous Casting Process)制造的單結(jié)晶無氧銅,無方向性、高純度、防腐蝕、極低的電氣阻抗使得線材適合高速優(yōu)質(zhì)的傳輸信號。
根據(jù)含氧量和雜質(zhì)含量,無氧銅又分為一號和二號無氧銅。一號無氧銅純度達到99.97%,氧含量不大于0.003%,雜質(zhì)總含量不大于0.03%;二號無氧銅純度達到99.95%,氧含量不大于0.005%,雜質(zhì)總含量不大于0.05%。
無氧銅無氫脆現(xiàn)象,導電率高,加工性能和焊接性能、耐蝕性能和低溫性能均好。各國對于含氧量的標準也不*相同,存在一定的差異。
無氧銅
OFC(無氧銅):純度為99.995% 的金屬銅。一般用于音響器材、真空電子器件、電纜等電工電子應(yīng)用之中。其中無氧銅中又有 LC-OFC(線形結(jié)晶無氧銅或結(jié)晶無氧銅):純度在99.995%以上和OCC(單晶無氧銅):純度最高,在99.996%以上,又分為PC-OCC和UP-OCC 等。
采用UP-OCC技術(shù)(Ultra Pure Copper by Ohno Continuous Casting Process)制造的單結(jié)晶無氧銅,無方向性、高純度、防腐蝕、極低的電氣阻抗使得線材適合高速優(yōu)質(zhì)的傳輸信號。
[1] 嚴格區(qū)分,無氧銅應(yīng)分為普通無氧銅和高純無氧銅。普通無氧銅可以在工頻有鐵心感應(yīng)電爐中進行熔煉,高純無氧銅的熔煉則應(yīng)該在真空感應(yīng)電爐中進行。
采用半連續(xù)鑄造方式時,熔體在熔煉爐和保溫爐內(nèi)的精煉過程可以不受時間約束。連續(xù)鑄造則不同,銅液的質(zhì)量不僅依賴于熔煉爐和保溫爐的精煉質(zhì)量,更重要的是還需要依賴于整個系統(tǒng)和全過程的穩(wěn)定性。
為了不使熔體被污染,無氧銅熔煉一般不采用任何添加劑的方式熔煉和精煉,熔池表面覆蓋木炭以及所形成的還原性氣氛是普遍采用的熔煉氣氛。
感應(yīng)電爐
熔煉無氧銅的感應(yīng)電爐應(yīng)該具有良好的密封性。
熔煉無氧銅應(yīng)該以優(yōu)質(zhì)陰極銅作為原料。熔煉高純無氧銅,應(yīng)該以高純陰極銅作為原料。陰極銅在進入爐膛之前,如果先經(jīng)過干燥和預熱,可以除去其表面可能吸附的水分或潮濕空氣。
熔煉無氧銅時爐內(nèi)熔池表面上覆蓋的木炭層厚度,應(yīng)該比熔煉普通純銅時加倍,并需要及時更新木炭。木炭覆蓋盡管有許多優(yōu)點,例如保溫、隔絕空氣和還原作用,然而它同時存在一定的缺點。例如木炭容易吸附潮濕空氣,甚至直接吸收水分,從而成為可能使銅液大量吸收氫的渠道。
木炭或一氧化碳對氧化亞銅具有還原作用,但對于氫則*無能為力。因此,木炭在加入爐內(nèi)之前,應(yīng)該進行仔細挑選和煅燒。
在熔煉、轉(zhuǎn)注、保溫以及整個鑄造過程中,對熔體采取全面的保護是無氧銅生產(chǎn)的必要條件。許多現(xiàn)代化的無氧銅熔煉鑄造生產(chǎn)線,不僅熔煉,包括爐料的干燥預熱、轉(zhuǎn)注流槽、澆注室等都采取了全面的保護。
現(xiàn)代化的大型無氧銅生產(chǎn)線,有些是以發(fā)生爐煤氣作為保護性氣體,而煤氣發(fā)生爐則大都以天然氣為原料。
國外普遍采用的一種保護性氣體的制造方法是:首先使硫含量比較低的天然氣和94%~96%甲烷用理論值空氣進行燃燒,以氧化鎳為媒介除去氫,制成的氣體主要由氮和碳酸氣組成。然后,通過熱木炭使碳酸氣變成一氧化碳,得到含一氧化碳為20%~30%,其余為氮的無氧氣體。
除發(fā)生爐煤氣外,也有采用氮、一氧化碳或氬等氣體作為無氧銅熔體保護或精煉用介質(zhì)材料。
[2] 真空熔煉
真空熔煉應(yīng)該是熔煉高品質(zhì)無氧銅的最好選擇。
真空熔煉不僅可以使氧含量大大降低,同時也可以使氫以及某些其他雜質(zhì)元素的含量亦同時大大降低。
在真空中頻無芯感應(yīng)爐內(nèi)熔煉時,多采用石墨坩堝和選用經(jīng)過兩次精煉的高純陰極銅或重熔銅作為原料。與陰極銅一起裝入爐內(nèi)的,還包括用以脫氧的鱗片狀石墨粉。其實,脫氧主要是通過石墨坩堝材料中的碳進行。碳的消耗量,可以通過計算得知,例如1 kg銅消耗100 g碳。經(jīng)驗表明,開始時銅液中氧含量越高,熔煉初期脫氧反應(yīng)進行得越迅速。
通過真空熔煉獲得的無氧銅,其氧含量可以低于0.0005%,氫含量低于0.0001%~0.0003%。實際上,只有在一定的真空度下熔煉和鑄造的銅,才可能獲得*不含氧和其他氣體的鑄件,因此生產(chǎn)電子管用銅材所用真空爐的真空度應(yīng)在10
-6以上。
[2] 氧銅桿和無氧銅桿由于制造方法的不同,致使存在差別,具有各自的特點。
1)關(guān)于氧的吸入和脫去以及它的存在狀態(tài)
生產(chǎn)銅桿的陰極銅的含氧量一般在10~50ppm,在常溫下氧在銅中的固溶度約2ppm。低氧銅桿的含氧量一般在200(175)~400(450)ppm,因此氧的進入是在銅的液態(tài)下吸入的,而上引法無氧銅桿則相反,氧在液態(tài)銅下保持相當時間后,被還原而脫去,通常這種桿的含氧量都在10~50ppm以下,可達1~2ppm,從組織上看,低氧銅中的氧,以氧化銅狀態(tài),存在于晶粒邊界附近,這對低氧銅桿而言可以說是常見的但對無氧銅桿則很少見。氧化銅以夾雜形式在晶界出現(xiàn)對材料的韌性產(chǎn)生負面影響。而無氧銅中的氧很低,所以這種銅的組織是均勻的單相組織對韌性有利。在無氧銅桿中的多孔性是不常見的,而在低氧銅桿中則是常見的一種缺陷。
2)熱軋組織和鑄造組織的區(qū)別
低氧銅桿由于經(jīng)過熱軋,所以其組織屬熱加工組織,原來的鑄造組織已經(jīng)破碎,在8mm的桿時已有再結(jié)晶的形式出現(xiàn),而無氧銅桿屬鑄造組織,晶粒粗大,這是為什么,無氧銅的再結(jié)晶溫度較高,需要較高退火溫度的固有原因。這是因為,再結(jié)晶發(fā)生在晶粒邊界附近,無氧銅桿組織晶粒粗大,晶粒尺寸甚至能達幾個毫米,因而晶粒邊界少,即使通過拉制變形,但晶粒邊界相對低氧銅桿還是較少,所以需要較高的退火功率。對無氧銅成功的退火要求是:由桿經(jīng)拉制,但尚未鑄造組織的線時的第一次退火,其退火功率應(yīng)比同樣情況的低氧銅高10~15%。經(jīng)繼續(xù)拉制,在以后階段的退火功率應(yīng)留有足夠的余量和對低氧銅和無氧銅切實區(qū)別執(zhí)行不同的退火工藝,以保證在制品和成品導線的柔軟性。
3)夾雜,氧含量波動,表面氧化物和可能存在的熱軋缺陷的差別
無氧銅桿的可拉性在所有線徑里與低氧銅桿相比都是*的,除上述組織原因外,無氧銅桿夾雜少,含氧量穩(wěn)定,無熱軋可能產(chǎn)生的缺陷,桿表氧化物厚度可達≤15A。在連鑄連軋生產(chǎn)過程中如果工藝不穩(wěn)定,對氧監(jiān)控不嚴,含氧量不穩(wěn)定將直接影響桿的性能。如果桿的表面氧化物能在后工序的連續(xù)清洗中得以彌補外,但比較麻煩的是有相當多的氧化物存在于“皮下",對拉線斷線影響更直接,故而在拉制微細線,超微細線時,為了減少斷線,有時要對銅桿采取不得已的辦法——剝皮,甚至二次剝皮的原因所在,目的要除去皮下氧化物。
4)低氧銅桿和無氧銅桿的韌性有差別
兩者都可以拉到0.015mm,但在低溫超導線中的低溫級無氧銅,其細絲間的間距只有0.001mm.
5)從制桿的原材料到制線的經(jīng)濟性有差別。
制造無氧銅桿要求質(zhì)量較高的原材料。一般,拉制直徑>1mm的銅線時,低氧銅桿的優(yōu)點比較明顯,而無氧銅桿顯得更為*的是拉制直徑<0.5mm的銅線。
6)低氧銅桿的制線工藝與無氧銅桿的有所不同。
低氧銅桿的制線工藝不能照搬到無氧銅桿的制線工藝上來,至少兩者的退火工藝是不同的。因為線的柔軟性深受材料成份和制桿,制線和退火工藝的影響,不能簡單地說低氧銅或無氧銅誰軟誰硬。
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