一、无氧铜

1.概述

1号、2号无氧铜板TU1、TU2是含氧量极少的铜，拥有纯度高，导电，导热性高的特点，无“氢病”或极少“氢病”。含磷量极低的无氧铜，与玻璃封结性好，加工机能，焊接性，耐蚀性，耐寒性均好。无氧铜重要用于电真空仪器仪表用零件，宽泛用于汇流排，导电条，波导管，同轴电缆，真空密封件，真空管，晶体管的部件等。

2.无氧铜物理化学成份

TU1，铜含量：99.97以为，杂质总和≤0.03

TU2：铜含量：99.97以上，杂质总和≤0.05

①无氧铜热机能

熔点：1082.5～1083℃。

热导率：20℃时为391W/(m·℃)。

比热容：20℃时为385J/(kg·℃)。

②TU1无氧铜质量个性： 无氧铜20℃时，凝固时的收缩率为4.92%，密度为8.94g/cm?。

③无氧铜电机能 20℃时导电率为g=101.4% IACS,700℃退火，30min后测定。 20℃时电阻率为ρ=0.0171μΩ·m。

④无氧铜磁机能： 无氧铜为抗磁性，室温质量磁化率为-0.085×10-6m3/kg。

⑤无氧铜化学机能

抗氧化机能：铜在高温时氧化速度显著提高，在大气中，与室温下即缓慢氧化。

耐侵蚀机能：无氧铜在大气、纯净淡水、流速不大的海水中均耐侵蚀，对非氧化性酸类也有优良的抗力，但对氧化性酸类、湿氨、湿卤素、硫化物和含铵离子溶液抗侵蚀性很低。

⒊无氧铜热加工处置规范

无氧铜热加工与热处置规范为：

退火温度：375～650℃.

热加工温度：750～875℃.

⒋无氧铜力学机能

⑴无氧铜技术尺度划定的力学机能

凭据GU/T14953-1994划定，线材反复弯曲机能试验尺度为：直径不幼于0.3mm的线材在氢气退火后反复弯曲试验，弯曲试验次数不少于10次。

⑵无氧铜室温及各类温度下的力学机能

①硬度：室温硬度：HBS35～45(M态)，HBS85～95(Y态)。

②拉伸机能：

室温下TU2铜板材的拉伸机能为：σb=350～390MPa，δ=3%～5%（Y态）

σb=220～235MPa，δ=45%～55%（M态）

③冲击机能：冲击韧性：αKU=1560～1760kJ/㎡

④旋转和剪切机能：剪切强度：τ=210MPa（Y态）：τ=150MPa（M态）

⑤委顿机能：高周委顿强度极限为：TU2板材，冷变形50%。循环次数108周，σD=119MPa。

⑥弹性机能：弹性模量：E=117.2GPa。切变模量：G=44.1GP

目前，随着我国真空电子器件、电气、微电子等高科技领域的发展，市场对无氧铜的需要量越来越大，对材质提出的要求也越来越高。若何出产高品质无氧铜（TU0、TU1）满足市场必要，是铜加工企业面对的一大课题。

二、影响无氧铜质量的重要成分

1.重要成分

① 原资料质量

② 氧的影响

③ 熔炼设备的密封

无氧铜出产遵循“精料、密封、精辟”的工艺准则，严把原辅资料质量关，严格工艺造度和操作规程，采取有效检测伎俩，提高无氧铜质量，是目前无氧铜出产中可行的有效节造伎俩。

2.无氧铜氧含量影响成分及其节造

氧含量是无氧铜材的一项极度的重要指标，影响无氧铜氧含量的成分较多，以下是重要的影响成分及节造措施：

(1)原料阴极铜  

氧含量的确存在较大差距（***低3ppm，***高90ppm）。高品质（TU0、LC1011、TU1）无氧铜出产对原料阴极铜的要求高，通常应选用高纯阴极铜。

(2)熔体覆盖与；  

2.1 熔体覆盖

木炭是无氧铜熔炼***好的覆盖剂。木炭覆盖在熔体表表上，不仅有防氧、防吸气的作用，还能起到很好的脱氧作用。木炭的脱氧反映是：

Cu₂O +C=2Cu+ CO

Cu₂O + CO =2Cu + CO₂

木炭的质量对熔体的脱氧成效有较大的影响，对各类木炭进行了分析，了局见表2。应选用栎木等木材烧出的白炭作为无氧铜的脱氧剂。此表，木炭应煅烧（500℃～800℃）且不宜久放，应即烤即用。

2.2 气体；

在熔炼炉和保温炉内（保温炉炉头部位也应通入氮气）通入惰性气体（氮气），起到断绝空气，防吸氧、吸气以及削减木炭损耗的作用；在铜液转注过程中，流槽内的熔体流速快，颠簸大，使用固体覆盖剂易袒露液面，应选取惰性气体（氮气）或煤气进行；。

(3)密封  

目前国内无氧铜熔炼设备与国表有肯定差距，关键是在密封技术上。如选取进口无氧铜炉组（密封好，仅用不煅烧的通常木炭）出产的C10200无氧铜铸锭氧含量在10ppm以下的占99%以上，而其它国产设备（用煅烧木炭）出产的C10200无氧铜铸锭氧含量在10ppm以下的不及90%。这一点注明设备密封情况对无氧铜铸锭氧含量的节造是多么关键。

(4)精辟脱氧  

通常来说，即便是高纯阴极铜，其基础氧含量大多在10ppm以上，要满足部门客户要求的氧含量在5ppm以下的无氧铜必要，必须进行精辟脱氧处置。

除用优质的煅烧木炭脱氧处置表，参与适量的Cu-P合金脱氧，来保障无氧铜的氧含量要求。另表，为进一步达到除氧成效，近几年发展的一项无氧铜熔体除氧技术——通过透气砖往炉膛内通入一氧化碳和氮气，利用一氧化碳的还原作用，达到对铜液中氧的除去主张。

(5)铸锭加热  

为满足用户对无氧铜氧含量的要求，无氧铜锭在后续的加工过程中，还需预防表表渗氧。在无氧铜锭的加热过程中，需节造好加热温度和加热功夫。

无氧铜铸锭的加热渗氧与加热温度和加热功夫关系亲昵，图1为无氧铜铸锭在空气前提下渗氧深杜纂加热温度和加热功夫的关系。

三、无氧铜缩尾问题及节造

1.无氧铜缩尾问题  

高品质无氧铜（如LC1011、TU1）棒材大多用在真空开关及其它一些电真空器件上，若是棒材存在缩尾缺点，势必会影响到这些高真空器件的质量及使用寿命，因而无氧铜资料绝对不允许存在缩尾缺点。

2.缩尾产生的原因  

① 铸锭表表质量不好；

② 挤压速度过快；

③ 挤压筒算帐不净；

④ 压余厚度不够。

3.缩尾的重要节造措施  

（1）定期建磨挤压筒，挤压时逐根算帐挤压筒；

（2）加强设备的检建和维建，确保设备和工模具的精度；

（3）留够适当的压余；

（4）适当加大挤压的扒皮量；

（5）挤压速度要节造适当，不宜过快；

（6）节造铸锭表表质量；

（7）选取探伤查抄把关。

四、实现语

氧含量作为无氧铜的一项重要的质量指标，在出产过程中，要满足用户对这一指标越来越高的要求，必须精选高品质的阴极铜原料、确保设备处于优良的密封状态、器重精辟脱氧环节的工艺节造，追求新的工艺技术来提高脱氧成效；用于电真空器件的高品质无氧铜棒材的缩尾缺点，严重影响到用户的产品质量，应引起有关技术质量部门的高度器重，在相应的缩尾检验把关环节，应选取***有效的检验步骤，充实检验人员力量，加强检验人员的培训与治理，加强质量意识，落实责任，保障无氧铜的产品质量。

起源：《理化检验-物理分册》微信公家号 选自：《理化检验-物理分册》 Vol.52 2016.10 作者：李湘海

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