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1、第17卷第4期江西有色金属Vol.17,No.4220803年12月JiangxiNonferrousMetalsDec.2003文章编号:1005-2712(2003)04-0028-04影响无氧铜生产质量的因素与控制措施朱志云,温嵘生(南方冶金学院,江西赣州341000)摘要:针对无氧铜生产的工艺特点,分析了原辅材料、熔铸工艺及检测方法等对无氧铜产品质量的影响,并结合国内无氧铜生产现状,提出了保证和稳定无氧铜产品质量的控制措施。关键词:无氧铜;熔铸;脱氧精炼中图分类号:TF811文献标识码:A气氛中加热
2、时,氢在高温下渗入晶界,与Cu2O发生0前言反应,产生大量水蒸气,使铜产生破裂,出现所谓的无氧铜是一种高传导性纯铜,在化学成分上具“氢脆现象”,失去真空致密性。因此,含氧量是无氧有纯度高,杂质含量少,尤其是含氧量很低的特点。铜最重要的性能指标之一,必须对它进行严格控因此,它具有优良的导电、导热性能,导电率可高达制。102%IACS,被广泛应用于电子、电讯行业。另外,溶解于铜液中的氢,在金属凝固过程中,目前,随着我国在微电子和真空电子器件等高因溶解度下降而向液相中排出,引起液相中气体的科技领域的发展,市场对无
3、氧铜材质提出的要求也不断富集,当达到一定过饱和度时形成氢气泡,或者越来越高。然而,国内无氧铜的生产和产品质量难与Cu2O发生反应生成水汽泡,产生气孔缺陷。于适应这一要求,与工业发达国家相比仍存在一定2无氧铜的生产方法与比较差距,主要表现在:1)无氧铜的生产工艺和设备落后;2)产品质量不稳定;3)检测手段落后。由于无氧生产无氧铜主要采用两种方法:一是真空炉熔铜材的质量主要由其化学成分及组织所决定,因此,炼技术,二是工频感应炉熔炼技术。前一种方法是控制好生产铸锭的熔铸工艺过程,是保证无氧铜材在真空条件下,采用中
4、频无芯感应炉熔炼,生产出来质量的关键。的无氧铜纯度高,含氧量可达0.0005%以下。但真本文结合国内多数无氧铜生产企业的现状,分空系统复杂且维修麻烦,生产成本高,产量低,国外析了生产过程中影响其质量的各种因素,并探讨了一般用于生产高要求的电真空无氧铜。控制和稳定无氧铜质量的措施。后一种方法是目前国外普遍采用的无氧铜生产技术。首先,阴极铜在预热炉内干燥、预热,然后依1影响无氧铜质量的主要因素次加入到专门设计的密封卧式工频感应炉中熔炼和影响无氧铜质量的因素主要有:杂质、氧及氢保温,经立式连铸机铸造成铸锭。其产品
5、质量稳定、气。在无氧铜材的国家质量标准(GB/T5231-2001)可靠。例如,奥托昆普公司采用这种技术生产中对Pb、Bi、Sb、Fe、Sn、P、S等有害杂质作了严格限C10100无氧铜,成分可控制在Cu≥99.997%,O≤制。因为,这些杂质会固溶于金属晶格中,降低材料0.0002%,P≤0.0001%。目前,国内只有洛阳铜加工的导电、导热性能,使无氧铜丧失其特有的品质。其厂采用这种工艺和设备,批量生产质量稳定的TU1、中过量的P还会影响材料的焊接性能,导致真空电TU2无氧铜材。子器件泄漏。而国内大多数无
6、氧铜生产企业由于订货量少等氧在铜中主要以Cu2O形式存在于晶界处。在氢原因,一般采用普通的立式工频感应炉,经密封性改收稿日期:2003-07-11作者简介:朱志云(1968-),男,江西赣州人,讲师,主要从事有色金属熔铸的教学与科研工作。第4期朱志云,等:影响无氧铜生产质量的因素与控制措施29造后进行无氧铜的熔炼。这种方式投资少,密封性412保护性气体能差,在木炭质量不稳定的情况下,产品质量波动大。在铜液转注过程中,流槽内的熔体流速快,波动由于无氧铜的高纯性决定了其熔炼过程中不能大,使用固体覆盖剂易裸露液面
7、,应采用保护性气体采用氧化还原法除去杂质,因此,对国内大多数生产对熔体进行保护。另外,用木炭覆盖的熔池,在投料企业而言,在现有生产设备条件下,遵循“精料密封”时易暴露熔体。往炉内充入保护性气体,能增强隔的工艺原则,严把原辅材料质量关,严格工艺制度和绝空气的作用。操作规程,采取有效检测手段,提高无氧铜生产的质保护性气体的质量往往影响到无氧铜的质量,量和成品率,是目前无氧铜生产中现实可行的有效因此要控制其中的H2O、CO2、H2、O2、CH4等有害气体控制措施。量。国内的木炭发生炉煤气采用一次燃烧工艺产生,煤气
8、成分是:CO>28%,CO2<4%,H2<2%,CH43原材料的选择和处理<0.4%,N2余量。而国外采用二次木炭燃烧工艺制无氧铜的生产对原材料阴极铜的质量要求很取煤气,产生的气体成分为:CO27～28%,CO2≤1%,高。首先,化学成分必须符合GB/T467-1997中规定H2≤0.9%,H2O≤0.5%。比较而言,国外的制取工序的高纯阴极铜(Cu-CATH-1)的标准,杂质总量≤比国内多一道,但气体中的H2O
