紅銅線淺談廢銅線的冶煉方法
銅以其良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱能力成為電子和電力工業(yè)領(lǐng)域里的首先和主要材料。為了達(dá)到所要求的性能標(biāo)準(zhǔn)，使用的幾乎都是高純度的銅。這篇文章主要討論了這樣做的原因，同時(shí)還特別關(guān)注了一些根本的冶煉原則。其目的是要針對(duì)過(guò)去十年銅線領(lǐng)域里的相關(guān)發(fā)展展開進(jìn)一步的討論。
1． 導(dǎo)體要求：
近年來(lái)在解釋貴重金屬（即銅、銀和金）的電子屬性上已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步。這些元素顯示出了很高的導(dǎo)電性能，因?yàn)樗鼈兊膶?dǎo)電電子對(duì)于電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)幾乎沒(méi)有什么抵抗力。銅尤其是一種優(yōu)良的導(dǎo)體，因?yàn)檩^外圍的電子之間有很大的自由空間，以致于不會(huì)發(fā)生任何碰撞。而它的電阻率則與這寬大的空間成反比。
有幾種導(dǎo)電金屬都比銅輕，但是輸送同樣多的電流，它們所要求的橫截面更大，所以如果要求節(jié)約空間的話，這些金屬是不可取的。（例如：在一些小型電力馬達(dá)）。所以當(dāng)超重成為問(wèn)題時(shí)，人們就開始使用鋁。銅具有商業(yè)應(yīng)用所需要的較好的性能特征，因此銀就因?yàn)樗嘿F的價(jià)格而不被采用。
2． 應(yīng)用：
銅是以其純凈形式而不是合金形式而具有較廣泛用途的稀有金屬之一。大約有五十多種不同的鍛壓合金中銅的較小含量是99.3%，雖然只有一小部分在工業(yè)上用作電導(dǎo)體。這些低合金中較常用的是電解韌銅，它由這純度的金屬構(gòu)成，這種金屬可與氧在100-650ppm的范圍內(nèi)結(jié)成合金。但是在氫氣環(huán)境中人們建議不要使用ETP銅，因?yàn)楫?dāng)它暴露于這些溫度時(shí)會(huì)受到氫脆裂的影響。在這樣的環(huán)境下，要么使用無(wú)氧銅，要么就使用無(wú)氧電子銅。
含銀銅中電源電壓器中的應(yīng)用相當(dāng)有限，因?yàn)樗跍囟忍岣邥r(shí)具有較高的強(qiáng)度和較弱的抵抗力。
3． 銅棒和銅線的生產(chǎn)：
二十世紀(jì)七十年代以前，幾乎所有的銅都是通過(guò)分批法生產(chǎn)的，分批法的具體步驟是：將熔化銅澆注并凝固成為叫做“線錠”的特種鑄塊，然后在稍微受到限制的保護(hù)氛圍將棒再加熱，而后在通過(guò)熱壓法在空氣中將這一鑄造的樹形結(jié)構(gòu)分解成棒的形式。接下來(lái)，就將其投放在10%的硫酸里來(lái)清除上面的氧化物，通過(guò)將一端對(duì)接在另一端而形成較長(zhǎng)的線圈?，F(xiàn)在，實(shí)際上所有的銅棒都是通過(guò)連續(xù)鑄造和軋制程序制成的。連續(xù)鑄造的好處是：較小的雜質(zhì)微分離、減少了表面的銅氧化物顆粒、在與軋輥接觸的過(guò)程中鋼含量減少、幾乎避免了所有的焊縫、降低了整個(gè)加工成本。
刻意地將氧和銅制成合金，作為溶解氫和硫磺的凈化劑，從而在熔化中形成H2O和SO2這兩種氣體。如果氧成分有一定控制的話，那么就會(huì)形成小型汽泡，在合適的條件下，這些汽泡會(huì)抵消從液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變過(guò)程中約4%的收縮量。如果所形成的毛孔不十分大的話，它們完全可以在熱壓期間被消除掉。
大部分連續(xù)鑄造和軋制的產(chǎn)品都裝有非破壞性設(shè)備，而這些設(shè)備往往都進(jìn)行在線應(yīng)用來(lái)檢測(cè)表面諸如裂縫和氧化物等缺陷。對(duì)于某種高質(zhì)量的應(yīng)用，通常要通過(guò)機(jī)械修整來(lái)將表面好多層金屬清除掉。 --紅銅線
大部分圓形和方形銅產(chǎn)品都是通過(guò)用傳統(tǒng)的人工多晶拉模或天然單晶拉模進(jìn)行拉絲而生產(chǎn)的。銅具有良好的成形性，銅棒可以很容易地制成比較細(xì)的銅絲，而不需要任何中間的退火過(guò)程。盡管它具有這種比較理想的特性，但是磁線工業(yè)中的一般做法是在拉絲過(guò)程中將減面率降到90%左右，之后還要進(jìn)行退火。除了減面率以外，金相結(jié)構(gòu)也可能會(huì)發(fā)生變化，從而削弱了銅線的機(jī)械特性。磁線經(jīng)常是通過(guò)所謂的“在線過(guò)程”來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)的，這一過(guò)程包括：“慢速”拉絲，接著進(jìn)行連續(xù)退火，同時(shí)還要上涂料。較終的銅線產(chǎn)品是通過(guò)將退火之間的減面率降低到90%而得到改善的。
4． 雜質(zhì)的作用：
在高導(dǎo)電率形成過(guò)程中化學(xué)性質(zhì)是較重要的變量之一。這些成分中較有害的東西能夠降低導(dǎo)電率、提高退火線的機(jī)械強(qiáng)度、避免再結(jié)晶、有時(shí)在生產(chǎn)銅棒的熱壓過(guò)程中還會(huì)導(dǎo)致熱脆。無(wú)數(shù)的研究調(diào)查表明：極少數(shù)量的溶解物都會(huì)一次性地提高銅的電阻率。許多雜質(zhì)都會(huì)階段性地提高其半硬再結(jié)晶溫度。然而，當(dāng)雜質(zhì)與沉淀物或氧化物而不是溶解物混合在一起時(shí)，對(duì)導(dǎo)電率的有害影響就會(huì)降到較低。表2表明了各種各樣的單一元素添加到只含有200ppm氧的高純度ETP銅所產(chǎn)生的影響。一般來(lái)說(shuō)，每百萬(wàn)分之一雜質(zhì)中的前半部分與相同劑量的后半部分相比影響力更大。然而，需要注意的是，自從建立于1913年的銅電力標(biāo)準(zhǔn)由100%IACS導(dǎo)電率表示以來(lái)，商業(yè)銅的純度就得到了極大地改善。如今，大部分商業(yè)銅負(fù)極的導(dǎo)電率都超過(guò)101%IACS。
