銅線桿的質(zhì)量影響因素探析

任香山

摘 要：文章對(duì)影響銅線桿質(zhì)量的雜質(zhì)、氧成分、表面質(zhì)量等因素進(jìn)行具體的分析，并對(duì)它們影響銅線桿質(zhì)量的根源進(jìn)行了詳細(xì)的討論，從而提出提高銅桿質(zhì)量的具體方法和措施，為銅線桿的生產(chǎn)提供了有效的技術(shù)支撐，并為銅線桿質(zhì)量的研究提供了有效的借鑒。

關(guān)鍵詞：銅線桿；雜質(zhì)；表面質(zhì)量；影響

引言

隨著現(xiàn)代化的快速發(fā)展，銅線桿作為生產(chǎn)電線電纜、電子線、漆包線的必備材料，需求量也越來越大，質(zhì)量要求越來越高。在電子電氣和通訊行業(yè)中，銅線桿是其最重要的基礎(chǔ)材料之一，具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和加工性能，但在實(shí)際生產(chǎn)中，銅線材的生產(chǎn)質(zhì)量直接受銅線桿的質(zhì)量影響，銅線桿的質(zhì)量又受到雜質(zhì)、表面質(zhì)量、氧成分、稀土元素的影響，而現(xiàn)代電子通訊業(yè)的發(fā)展對(duì)銅線的要求越來越高，銅線桿的質(zhì)量成為限制電子通訊行業(yè)迅速發(fā)展的主要障礙之一，所以文章通過對(duì)銅線桿的雜質(zhì)、氧成分、表面質(zhì)量等方面對(duì)銅線桿的質(zhì)量影響因素進(jìn)行了具體的探討，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法，以期為銅線桿的實(shí)際生產(chǎn)提供有效的技術(shù)指導(dǎo)。

1 銅線桿的質(zhì)量影響因素探討

銅線桿的質(zhì)量影響因素有很多，但對(duì)銅線質(zhì)量影響較大的主要有三個(gè)，分別是雜質(zhì)元素、表面質(zhì)量和稀土元素，下面分別對(duì)這三種因素對(duì)銅線桿的質(zhì)量影響進(jìn)行具體的分析。

1.1 雜質(zhì)因素對(duì)銅線桿的質(zhì)量影響探析

在正常情況下，銅線桿中含有一定量的微量元素是正常的，但銅線桿中的某些雜質(zhì)元素會(huì)改變銅線桿的組織，從而影響銅線桿的性能，最終妨礙銅線桿的正常使用。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可知：影響銅線桿的雜質(zhì)元素一般可以分為三類：固溶于銅的雜質(zhì)元素、很少固溶于銅的雜質(zhì)元素和幾乎不溶于銅的雜質(zhì)元素，下面將這三類元素對(duì)銅線桿的質(zhì)量影響進(jìn)行具體的分析和探討。

固溶于銅的雜質(zhì)元素主要有鋁、鐵、鋅、銀、磷等，這些雜質(zhì)元素在一定范圍內(nèi)對(duì)銅線桿的質(zhì)量幾乎沒有影響，然而一旦超過范圍就會(huì)大大降低銅線桿的塑性和加工性能，降低銅桿的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，甚至使銅線桿無法使用，如：過量的鋁固溶于銅后大大降低銅線桿的電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率；過量的鐵會(huì)降低銅線桿的塑性和導(dǎo)電性；過量的磷會(huì)導(dǎo)致銅線桿冷脆。

很少固溶于銅的雜質(zhì)元素有鉛、鉍、銻、碲和硒等，這些元素會(huì)與銅形成低熔點(diǎn)的共晶體或脆性化合物，降低銅線桿的導(dǎo)電性和塑性，是銅線桿在進(jìn)行熱加工時(shí)產(chǎn)生破裂，給銅線桿帶來巨大的質(zhì)量問題。鉛、鉍、銻三種金屬元素都是低熔點(diǎn)金屬，一旦含量較高就會(huì)降低銅線桿的塑性，在熱加工時(shí)會(huì)出現(xiàn)裂紋，尤其在連鑄連軋生產(chǎn)時(shí)很容易出現(xiàn)裂紋，造成產(chǎn)品不合格，而硒和碲通常是以硒化銅和碲化銅的形式存在，這樣的金屬化合物脆性很高，當(dāng)銅線桿中此類化合物含量較高時(shí)會(huì)大大降低銅線桿的延伸性和焊接性。

幾乎不溶于銅的雜質(zhì)元素通常有氧、硫、氫等，它們會(huì)與銅形成高熔點(diǎn)的脆性化合物，降低銅線桿的塑性。如：氧元素與銅生成氧化銅，氧化銅具有硬而脆的特點(diǎn)，使銅線桿冷變形困難，氧含量過高還會(huì)與氫元素生產(chǎn)水蒸氣，水蒸氣不溶于銅，又無法擴(kuò)散，就會(huì)對(duì)銅造成極大的壓力，破壞內(nèi)部的銅組織，通常氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5×10-5時(shí)就會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，與此同時(shí)，氧與其他大部分雜質(zhì)的反應(yīng)會(huì)達(dá)到清洗雜質(zhì)的作用，所以當(dāng)銅中的含氧量低于1.0×10-6時(shí)，銅中的其它雜質(zhì)就會(huì)增多，綜合而言，銅中的氧含量需要控制在一定的范圍內(nèi)，才對(duì)銅的質(zhì)量提高有益；硫與銅生成的硫化銅脆而硬，使銅線桿變得冷脆，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使銅線桿產(chǎn)生裂紋乃至斷裂；氫元素能夠溶于液態(tài)的銅，并且溶解度會(huì)隨溫度的升高而增大，如果在熱鑄時(shí)吸收過多的氫元素，在冷卻時(shí)會(huì)大量析出，在鑄坯上形成氣泡和微裂紋，同時(shí)還會(huì)與氧氣結(jié)合形成水蒸氣，發(fā)生氫脆現(xiàn)象，影響銅線桿的質(zhì)量。

1.2 銅線桿的表面質(zhì)量對(duì)銅線桿的質(zhì)量影響探析

在常溫條件下，銅線桿表面有一層在加工過程中殘留的氧化膜，這層殘留氧化膜通常是在銅線進(jìn)行熱桿軋制時(shí)形成的，它們對(duì)銅線桿的再次加工相當(dāng)有害，如：在拉絲過程中引發(fā)許多缺陷、使拉絲膜過度磨損、可焊性差以及搪瓷膜與裸導(dǎo)體之間的附著力變?nèi)酢Ｔ诂F(xiàn)代生產(chǎn)中，可以通過在銅液中通電來分析檢測(cè)殘留表面氧化膜的厚度。銅線桿的大多數(shù)缺陷都來源于連續(xù)鑄造和軋制工序，這些缺陷包括殘?jiān)崃选⒘褖K、銅氧化雜物以及銅桿表面氧化顆粒等。下面對(duì)這些缺陷進(jìn)行具體分析：

熱裂通常是在結(jié)晶過程中產(chǎn)生的，在加熱時(shí)沿晶界裂開，裂紋呈現(xiàn)曲折、不規(guī)則的形狀，多分布在鑄錠最后凝結(jié)的區(qū)域，影響銅線桿熱裂紋的因素包括金屬自身的熱脆性、收縮率、抗拉強(qiáng)度、延伸率以及雜質(zhì)含量和分布，鑄造工藝、設(shè)備、工具以及冷卻強(qiáng)度大小。

銅線桿中的殘?jiān)鼤?huì)大大降低銅基體的連續(xù)性和塑性，在實(shí)際生產(chǎn)中殘?jiān)蠖鄟碜砸籽趸氐难趸蛘呱a(chǎn)中的潤(rùn)滑油、涂料過多，鑄造工藝不完善等因素。

在以銅線桿為原料生產(chǎn)銅絲的過程中，大多數(shù)的金屬間化合夾雜物是銅線桿在拉絲過程中裂紋發(fā)生區(qū)域。相對(duì)而言，拉絲的最大缺陷是拉模劃傷、機(jī)械損傷、弧口鑿以及裂片等，而且大多數(shù)的表面損傷是由拉絲機(jī)內(nèi)移動(dòng)線未對(duì)準(zhǔn)或者爐內(nèi)銅精煉的壓制力過大造成的。

1.3 在銅線桿中加入稀土元素對(duì)銅線桿的質(zhì)量影響探析

在最近幾年的人工實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：在熔融銅中加入適量的稀土元素，可以有效的改善銅線桿的性能。目前發(fā)現(xiàn)稀土元素的作用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：（1）對(duì)銅進(jìn)行凈化的作用。在銅線桿中含有的硫和過量的氧是主要的有害物質(zhì)之一，硫元素與銅反應(yīng)生成的硫化銅降低銅線桿的塑性，氧和銅反應(yīng)生產(chǎn)的氧化銅降低了銅線桿的韌性，使銅線桿進(jìn)行熱加工非常困難，而稀土元素與氧和硫結(jié)合的能力高于銅，所以在銅液加入稀土元素可以生產(chǎn)稀土氧化物和稀土硫化物，這些固體廢棄物部分形成渣與銅液分離，另一部分形成晶界網(wǎng)格在熔體中彌漫分布，達(dá)到有效凈化銅液的作用；（2）改變銅的性質(zhì)以及對(duì)銅進(jìn)行微合金化。稀土元素在銅中的主要作用之一是消除銅中的柱狀晶區(qū)，細(xì)化晶粒，即稀土元素與其它元素反應(yīng)生產(chǎn)高熔點(diǎn)的化合物，這些化合物在銅中的懸浮和彌散分布大大提高了銅的塑性和強(qiáng)度，同時(shí)大大減少了銅線桿的表面裂紋及其他缺陷，如：富鈰稀土可以提高銅線桿的延伸率、扭轉(zhuǎn)性能以及導(dǎo)電率等。然而，稀土元素也不能過量加入，否則對(duì)氧親和力較強(qiáng)的稀土元素會(huì)使其它的金屬氧化物脫氧，導(dǎo)致銅線桿的雜質(zhì)增加，降低銅線桿的性能，所以必須將稀土元素的量控制在合理范圍內(nèi)。

就目前而言，加入稀土元素改善銅線桿的性能還處于摸索階段，不同成分的稀土對(duì)銅線桿的影響也各不相同，但稀土元素加入銅中進(jìn)行晶粒細(xì)化和性能改善具有較好的市場(chǎng)前景，可以進(jìn)行大力推廣和研究。

綜合而言，銅線桿的質(zhì)量影響因素還有很多，無法在這里進(jìn)行一一描述。除此之外，隨著高新技術(shù)、在線監(jiān)測(cè)方法、設(shè)備的精度和質(zhì)量的完善，銅線桿的質(zhì)量也日趨提高，越來越適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)銅線桿的高品質(zhì)需求。

2 結(jié)束語

文章通過具體的生產(chǎn)實(shí)踐和理論研究，對(duì)銅線桿質(zhì)量影響較大的雜質(zhì)、氧元素以及稀土元素等因素進(jìn)行了具體的分析和闡述，并對(duì)這些因素對(duì)銅線桿質(zhì)量影響的根據(jù)進(jìn)行了論述，同時(shí)提出了相應(yīng)的銅線桿質(zhì)量提高方法，為銅線桿質(zhì)量的提高提供了有效的技術(shù)支撐，同時(shí)也為銅線桿的推廣應(yīng)用提供了有力的支持。

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