電纜中的銅是一樣的嗎？

銅桿是電纜行業(yè)的主要原料，生產(chǎn)的方式主要有兩種——連鑄連軋法和上引連鑄法。連鑄連軋低氧銅桿的生產(chǎn)方法較多，其特點(diǎn)是金屬在豎爐中融化后，銅液通過保溫爐、溜槽、中間包，從澆管進(jìn)入封閉的模腔內(nèi)，采用較大的冷卻強(qiáng)度進(jìn)行冷卻，形成鑄坯，然后進(jìn)行多道次軋制，生產(chǎn)的低氧銅桿為熱加工組織，原來(lái)的鑄造組織已經(jīng)破碎，含氧量一般為200~400ppm之間。無(wú)氧銅桿國(guó)內(nèi)基本全部采用上引連鑄法生產(chǎn)，金屬在感應(yīng)電爐中融化后通過石墨模進(jìn)行上引連續(xù)鑄造，之后進(jìn)行冷軋或冷加工，生產(chǎn)的無(wú)氧銅桿為鑄造組織，含氧量一般在20ppm以下。由于制造工藝的不同，所以在組織結(jié)構(gòu)、氧含量分布、雜質(zhì)的形式及分布等諸多方面有較大差別。

一、拉制性能

銅桿的拉制性能跟很多因素有關(guān)，如雜質(zhì)的含量、氧含量及分布、工藝控制等。下面分別從以上幾個(gè)方面對(duì)銅桿的拉制性能進(jìn)行分析。

1、熔化方式對(duì)S等雜質(zhì)的影響

連鑄連軋生產(chǎn)銅桿主要是通過氣體的燃燒使銅桿熔化，在燃燒的過程中，通過氧化和揮發(fā)作用，可一定程度減少部分雜質(zhì)進(jìn)入銅液，因此連鑄連軋法對(duì)原料要求相對(duì)低一些。上引連鑄生產(chǎn)無(wú)氧銅桿，由于是用感應(yīng)電爐熔化，電解銅表面的“銅綠”“銅豆”基本都熔入到銅液中。其中熔入的S對(duì)無(wú)氧銅桿塑性影響極大，會(huì)增加拉絲斷線率。

2、鑄造過程中雜質(zhì)的進(jìn)入

在生產(chǎn)過程中，連鑄連軋工藝需通過保溫爐、溜槽、中間包轉(zhuǎn)運(yùn)銅液，相對(duì)容易造成耐火材料的剝落，在軋制過程中需要通過軋輥，造成鐵質(zhì)的脫落，會(huì)給銅桿造成外部夾雜。而熱軋中皮上和皮下氧化物的軋入，會(huì)給低氧桿的拉絲造成不利的影響。上引連鑄法生產(chǎn)工藝流程較短，銅液是通過聯(lián)體爐內(nèi)潛流式完成，對(duì)耐火材料的沖擊不大，結(jié)晶是通過石墨模內(nèi)進(jìn)行，所以過程中可能產(chǎn)生的污染源較少，雜質(zhì)進(jìn)入的機(jī)會(huì)較少。

O、S、P是與銅會(huì)生產(chǎn)化合物的元素。在熔態(tài)銅中，氧可以溶解一部分，但當(dāng)銅冷凝時(shí)，氧幾乎不溶解于銅中。熔態(tài)時(shí)所溶解的氧，以銅=氧化亞銅共晶體析出，分布在晶粒晶界處。銅-氧化亞銅共晶體的出現(xiàn)，顯著降低了銅的塑性。

硫可以溶解在熔體的銅中，但在室溫下，其溶解度幾乎降低到零，它以硫化亞銅的形式出現(xiàn)在晶粒晶界處，會(huì)顯著降低銅的塑性。

3、氧在低氧銅桿和無(wú)氧銅桿中分布形式及其影響

氧含量對(duì)低氧銅桿的拉線性能有著明顯的影響。當(dāng)氧含量增加到最佳值時(shí)，銅桿的斷線率最低。這是因?yàn)檠踉谂c大部分雜質(zhì)反應(yīng)的過程中都起到了清除器的作用。適度的氧還有利于去除銅液中的氫，生成水蒸氣溢出，減少氣孔的形成。最佳的氧含量為拉線工藝提供了最好的條件。

低氧銅桿氧化物的分布：在連續(xù)澆鑄中凝固的最初階段，散熱速率和均勻冷卻是決定銅桿氧化物分布的主要因素。不均勻冷卻會(huì)引起銅桿內(nèi)部結(jié)構(gòu)本質(zhì)上的差異，但后續(xù)的熱加工，柱狀晶通常會(huì)遭到破壞，使氧化亞銅顆粒細(xì)微化和均勻分布。氧化物顆粒聚集而產(chǎn)生的典型情況是中心爆裂。除氧化物顆粒分布的影響外，具有較小氧化物顆粒的銅桿顯示出較好的拉線特性，較大的Cu2O顆粒容易造成應(yīng)力集中點(diǎn)而斷裂。

無(wú)氧銅含氧量超標(biāo)，銅桿變脆，延伸率下降，拉伸式樣端口顯暗紅色，結(jié)晶組織疏松。當(dāng)氧含量超出8ppm時(shí)，工藝性能變差，表現(xiàn)為鑄造及拉伸過程中斷桿及斷線率極具增高。這是由于氧能與銅生成氧化亞銅脆性相，形成銅-氧化亞銅共晶體，以網(wǎng)狀組織分布在境界上。這種脆性相硬度高，在冷變形時(shí)將會(huì)與銅機(jī)體脫離，導(dǎo)致銅桿的機(jī)械性能下降，在后續(xù)加工中容易造成斷裂現(xiàn)象。氧含量高還能導(dǎo)致無(wú)氧銅桿導(dǎo)電率下降。因此，必須嚴(yán)格控制上引連鑄工藝及產(chǎn)品質(zhì)量。

4、氫的影響

在上引連鑄中，氧含量控制較低，氧化物的副作用唄**降低，但氫的影響成為較顯著的問題。吸氣后熔體中存在平衡反應(yīng)：H2O(g)=[O]+2[H]；

氣體及疏松是在結(jié)晶的過程中，氫從過飽和的溶液中析出并聚集而形成的。在結(jié)晶前析出的氫又可還原氧化亞銅而生成水氣泡。由于上引鑄造的特點(diǎn)是銅液自上而下的結(jié)晶，形成的液**形狀近似錐型。銅液結(jié)晶前析出的氣體在上浮過程中被堵在凝固組織內(nèi)，結(jié)晶時(shí)在鑄桿內(nèi)形成氣孔。上引的含氣量少時(shí)，析出的氫存在于晶界處，形成疏松；含氣量多時(shí)，則聚集成氣孔，因此，氣孔和疏松是氫氣和水蒸氣兩者形成的。

氫來(lái)源于上引生產(chǎn)過程中的各個(gè)工藝環(huán)節(jié)，如原料電解銅的“銅綠”、輔料木炭**、氣候環(huán)境**、石墨結(jié)晶器未干燥等。因此，熔化爐中的銅液表面應(yīng)覆蓋經(jīng)烘烤的木炭，電解銅應(yīng)盡量去除“銅綠”、“銅豆”“耳朵”，對(duì)提高無(wú)氧銅桿質(zhì)量非常重要。

在連鑄連軋工藝中，往往采用適度控制氧含量來(lái)控制氫。Cu2O+H2=2Cu+H2O

由于銅液在鑄造過程中是自下而上結(jié)晶，銅液中的氧和氫所產(chǎn)生的水蒸氣很容易上浮跑出，銅液中的氫大部分能被有效去除，因而對(duì)銅桿的影響較小。

二、表面質(zhì)量

在生產(chǎn)電磁線等產(chǎn)品的過程中，對(duì)銅桿的表面質(zhì)量也需提出要求。需要拉制后的銅絲表面無(wú)毛刺、銅粉少、無(wú)油污。并通過扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)測(cè)量表面銅粉的質(zhì)量和扭轉(zhuǎn)后觀察銅桿的復(fù)原情況來(lái)判定其好壞。

在連鑄連軋過程中，從鑄造到軋制前，溫度高，完全暴露于空氣中，使鑄坯表面形成較厚的氧化層，在軋制過程中，隨著軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)，氧化物顆粒軋入銅線表面。由于氧化亞銅是高熔點(diǎn)脆性化合物，對(duì)于軋入較深的氧化亞銅，當(dāng)成條狀的聚集物遇模具拉伸時(shí)，就會(huì)是銅桿外表面產(chǎn)生毛刺，給后續(xù)的涂漆造成麻煩。

而上引連鑄工藝制造的無(wú)氧銅桿，由于鑄造和冷卻完全與氧隔絕，后續(xù)亦無(wú)熱軋過程，銅桿表面無(wú)軋入表面的氧化物，質(zhì)量較好，拉制后銅粉少，上述問題較少存在。

無(wú)氧銅桿也分進(jìn)口設(shè)備做的和國(guó)產(chǎn)設(shè)備做的,但目前進(jìn)口產(chǎn)品已無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)，銅桿產(chǎn)品出來(lái)后區(qū)別不是很大,只要銅板選的好,生產(chǎn)控制比較穩(wěn)定,國(guó)產(chǎn)設(shè)備也能產(chǎn)出可拉伸0.05的銅桿.進(jìn)口設(shè)備一般是芬蘭奧托昆普的設(shè)備,國(guó)產(chǎn)設(shè)備最好的應(yīng)該是上海的海軍廠的了，生產(chǎn)時(shí)間最長(zhǎng)，軍工企業(yè)，質(zhì)量可靠。

低氧銅桿進(jìn)口設(shè)備國(guó)際主要有兩種,一種是美國(guó)南線設(shè)備,英文是SOUTHWIRE,國(guó)內(nèi)廠家是南京華新,江西銅業(yè),另一種是德國(guó)CONTIROD設(shè)備,國(guó)內(nèi)廠家是常州金源,天津大無(wú)縫。

無(wú)氧及低氧桿從含氧量上容易區(qū)別,無(wú)氧銅是含氧量在10-20個(gè)PPM以下,但目前有的廠家只能做到50個(gè)PPM以下.低氧銅桿在200-400個(gè)PPM,好的桿子一般含氧量控制在250個(gè)PPM左右,無(wú)氧桿一般采取的是上引法,低氧桿是連鑄連軋,兩種產(chǎn)品相對(duì)而言低氧桿對(duì)漆包線性能更適應(yīng)些,如柔軟性,回彈角,繞線性能.但低氧桿對(duì)拉絲條件相對(duì)要苛刻些,同樣拉伸0.2的細(xì)絲,如果伸線條件不好,普通的無(wú)氧桿可拉而好的低氧桿就斷線,但如果放在好的伸線條件,同樣的桿子,低氧桿說(shuō)不定就能拉到雙零五,而普通無(wú)氧桿最多只能拉伸到0.1而已,當(dāng)然做的最細(xì)的如雙零二卻非得依靠進(jìn)口的無(wú)氧銅桿了.目前有企業(yè)嘗試用剝皮的方式來(lái)處理低氧桿來(lái)伸0.03線.但有關(guān)這方面的內(nèi)容我還不是很清楚。

低氧銅桿

音響線一般反而喜歡用無(wú)氧桿,這和無(wú)氧桿是單晶銅,低氧桿是多晶銅有關(guān)。

低氧銅桿和無(wú)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(diǎn)。

一、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(jìn)入是在銅的液態(tài)下吸入的，而上引法無(wú)氧銅桿則相反，氧在液態(tài)銅下保持相當(dāng)時(shí)間后，被還原而脫去，通常這種桿的含氧量都在10—50ppm以下，最低可達(dá)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(duì)低氧銅桿而言可以說(shuō)是常見的但對(duì)無(wú)氧銅桿則很少見。氧化銅以?shī)A雜形式在晶界出現(xiàn)對(duì)材料的韌性產(chǎn)生負(fù)面影響。而無(wú)氧銅中的氧很低，所以這種銅的組織是均勻的單相組織對(duì)韌性有利。在無(wú)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。

二、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(lái)的鑄造組織已經(jīng)破碎，在8mm的桿時(shí)已有再結(jié)晶的形式出現(xiàn)，而無(wú)氧銅桿屬鑄造組織，晶粒粗大，這是為什么，無(wú)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?yàn)?，再結(jié)晶發(fā)生在晶粒邊界附近，無(wú)氧銅桿組織晶粒粗大，晶粒尺寸甚至能達(dá)幾個(gè)毫米，因而晶粒邊界少，即使通過拉制變形，但晶粒邊界相對(duì)低氧銅桿還是較少，所以需要較高的退火功率。對(duì)無(wú)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(shí)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(duì)低氧銅和無(wú)氧銅切實(shí)區(qū)別執(zhí)行不同的退火工藝，以保證在制品和成品導(dǎo)線的柔軟性。

三、夾雜，氧含量波動(dòng)，表面氧化物和可能存在的熱軋缺陷的差別

無(wú)氧銅桿的可拉性在所有線徑里與低氧銅桿相比都是優(yōu)越的，除上述組織原因外，無(wú)氧銅桿夾雜少，含氧量穩(wěn)定，無(wú)熱軋可能產(chǎn)生的缺陷，桿表氧化物厚度可達(dá)≤15A。在連鑄連軋生產(chǎn)過程中如果工藝不穩(wěn)定，對(duì)氧監(jiān)控不嚴(yán)，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(bǔ)外，但比較麻煩的是有相當(dāng)多的氧化物存在于“皮下”，對(duì)拉線斷線影響更直接，故而在拉制微細(xì)線，超微細(xì)線時(shí)，為了減少斷線，有時(shí)要對(duì)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。

四、低氧銅桿和無(wú)氧銅桿的韌性有差別

兩者都可以拉到0.015mm，但在低溫超導(dǎo)線中的低溫級(jí)無(wú)氧銅，其細(xì)絲間的間距只有0.001mm.

五、從制桿的原材料到制線的經(jīng)濟(jì)性有差別。

制造無(wú)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(shí)，低氧銅桿的優(yōu)點(diǎn)比較明顯，而無(wú)氧銅桿顯得更為優(yōu)越的是拉制直徑<0.5mm的銅線。

六、低氧銅桿的制線工藝與無(wú)氧銅桿的有所不同。

低氧銅桿的制線工藝不能照搬到無(wú)氧銅桿的制線工藝上來(lái)，至少兩者的退火工藝是不同的。因?yàn)榫€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(jiǎn)單地說(shuō)低氧銅或無(wú)氧銅誰(shuí)軟誰(shuí)硬。

附：低氧銅桿和無(wú)氧銅桿簡(jiǎn)介

1、低氧銅桿

低氧銅桿是什么銅桿？低氧銅桿生產(chǎn)工藝是什么？低氧銅桿簡(jiǎn)介有哪些？首先看看低氧銅桿定義：以銅為原料經(jīng)過連鑄連軋方法生產(chǎn)出來(lái)含氧量200(175)~400(450)ppm之間銅桿材。

低氧銅桿簡(jiǎn)介-低氧銅桿工藝流程：

低氧銅桿采用連鑄連軋工藝進(jìn)行生產(chǎn)，其工藝流程為：電解銅→豎爐→保溫爐→澆鑄機(jī)→連軋機(jī)→清洗→收桿機(jī)→成品（ф8mm）電解銅連續(xù)加料，經(jīng)豎爐連續(xù)熔化后放出銅水，經(jīng)澆鑄機(jī)鑄成大截面的梯形錠，進(jìn)入軋機(jī)進(jìn)行熱軋，軋成ф8銅桿坯料。

工藝缺陷

(1)豎爐：A.由于豎爐體積小，電解銅邊加入邊熔化，熔化銅水沒有條件進(jìn)行充分還原。.B.整個(gè)熔化過程及出銅水過程，不能隔氧，所以含氧量非常高。.C.熔銅燃料一般都為氣體，氣體燃燒過程中，會(huì)直接影響銅液化學(xué)成分理處，影響較大有硫和氫等。

(2)澆鑄機(jī)：澆鑄機(jī)結(jié)晶輪將銅液成為固體過程中，無(wú)法進(jìn)行隔氧，所以澆鑄過程中進(jìn)行第二次大量吸氧。

(3)溫度控制：A.銅液溫度，由于軋制量大，又受到多種因素制約，該溫度不太容易控制。B.進(jìn)軋機(jī)鑄錠溫度，該溫度要求控制在850℃，上下偏差越大，對(duì)銅桿質(zhì)量影響越大，而此溫度很難控制。C.出軋機(jī)銅桿溫度，該溫度要求控制在600℃，也是上下偏差越大，對(duì)銅桿質(zhì)量影響越大，由于受到前道工序制約，此溫度也很難控制。D.整個(gè)過程中有很多環(huán)節(jié)，而某個(gè)環(huán)節(jié)稍出現(xiàn)些問題，都會(huì)影響溫度控制。

(4)其它：A.由于存在以上一些缺陷，會(huì)造成銅桿質(zhì)量不穩(wěn)定，所以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：連鑄連軋低氧銅桿出廠前，必須要做扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)。但有生產(chǎn)廠根本不做，或不按規(guī)定批量做（每批不應(yīng)超過60噸），或扭轉(zhuǎn)不合格批量照樣出廠。B.含氧高，會(huì)影響拉線工序，銅線越拉越硬，中間要增加退火。含氧量高，還會(huì)影響導(dǎo)電性能。C.為解決工藝缺陷，需盡可能提高機(jī)組性能，所以機(jī)組價(jià)格昴貴。如美國(guó)南線公司年產(chǎn)2.4萬(wàn)噸～4萬(wàn)噸機(jī)組，價(jià)格為690萬(wàn)美元，德國(guó)克虜勃公司更貴。而用戶自己配套設(shè)施也要幾十萬(wàn)仍至上百萬(wàn)美元。

工藝優(yōu)點(diǎn)：(1)產(chǎn)量高，一般小型機(jī)組每小時(shí)產(chǎn)量可達(dá)10～14噸。(2)銅桿卸線采用梅花式，便于拉線機(jī)放線。(3)收線重量大，一般每盤可達(dá)4噸。

低氧銅桿簡(jiǎn)介-銅桿生產(chǎn)工藝方法：

1、浸涂成型法：能生產(chǎn)大長(zhǎng)度光亮無(wú)氧銅桿、導(dǎo)電率為101～102%IACS，含氧量20ppm以下，銅桿圈重3.5～10噸。

浸涂成型利用冷銅桿吸熱能力，用一根較細(xì)冷純銅芯桿（或稱種子桿），垂直通過一只能保持一定液位高低銅水池，使銅水與該移動(dòng)種子桿表面銅熔合在一起，并逐步凝固結(jié)合成較粗鑄造狀態(tài)銅桿，然后經(jīng)冷卻、熱軋、冷卻、繞制成圈，整個(gè)過程封閉、有惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行。

2、上引冷軋法：能生產(chǎn)大長(zhǎng)度光亮無(wú)氧銅桿、導(dǎo)電率為101～101.6%IACS，含氧量10ppm以下，銅桿圈重2噸。

它是利用一種管式銅套（即石墨結(jié)晶器）其下端伸入并浸沒在熔化銅液面下，上端與真空泵連通，開始時(shí)將結(jié)晶器內(nèi)空氣抽出，真空作用下，使管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，銅液徐徐吸引向上，并在引升器附近很快凝固成光亮鑄錠。然后經(jīng)冷軋或冷拉成桿。上引法生產(chǎn)銅桿含氧量10ppm以下，表面光亮。

3、連鑄連軋法：能生產(chǎn)大長(zhǎng)度光亮低氧銅桿、導(dǎo)電率為101～102%IACS，含氧量200～300ppm，銅桿圈重達(dá)5噸。

4、回線軋制法：生產(chǎn)短長(zhǎng)度有氧化皮黑銅桿，導(dǎo)電率為99.5～100.5%IACS，含氧量200～500ppm，銅桿圈重只有86～136公斤。(因受船形銅錠重量限制)

低氧銅桿簡(jiǎn)介-低氧銅桿牌號(hào)及特性：

低氧銅桿牌號(hào)有三種，T1、T2、T3，低氧銅桿都為熱軋，所以為軟桿，代號(hào)為R。

（1）T1：用高純電解銅為原料（含銅量大于99.9975%）生產(chǎn)低氧銅桿。

（2）T2：用1#電解銅為原料（含銅量大于99.95%）生產(chǎn)低氧銅桿。

（3）T3：用2#電解銅為原料（含銅量大于99.90%）生產(chǎn)低氧銅桿。因高純電解銅和2#電解銅市場(chǎng)上很少，一般都用1#電解銅為原料，所以一般低氧銅桿牌號(hào)為：T2R。

2、無(wú)氧銅桿

由于生產(chǎn)銅桿的工藝不同，所生產(chǎn)的銅桿中的含氧量及外觀就不同。上引生產(chǎn)的銅桿，工藝得當(dāng)氧含量在20ppm以下，叫無(wú)氧銅桿；連鑄連軋生產(chǎn)的銅桿是在保護(hù)條件下的熱軋，氧含量在200-500ppm范圍內(nèi)，但有時(shí)也高達(dá)700ppm以上，一般情況下，此種方法生產(chǎn)的銅外表光亮，俗稱光亮桿。

無(wú)氧銅桿是不含氧也不含任何脫氧劑殘留物的純銅。但實(shí)際上還是含有非常微量氧和一些雜質(zhì)。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，氧的含量不大于0.02%，雜質(zhì)總含量不大于0.05%，銅的純度大于99.95%。

一般用電解銅生產(chǎn)，電阻率低于低氧銅桿，因此在生產(chǎn)對(duì)電阻要求比較苛刻的產(chǎn)品中，無(wú)氧銅桿比較經(jīng)濟(jì)；制造無(wú)氧銅桿要求質(zhì)量較高的原材料；無(wú)氧銅桿顯得更為優(yōu)越的是拉制直徑<0.5mm的銅線。6MM的無(wú)氧銅桿用于生產(chǎn)銅扁線。3mm的無(wú)氧銅桿用于拉絲，生產(chǎn)電線銅芯，漆包線。主要應(yīng)用于電線電纜和電機(jī)。

根據(jù)含氧量和雜質(zhì)含量，無(wú)氧銅桿又分為TU1和TU2銅桿。TU1無(wú)氧銅桿純度達(dá)到99.99%，氧含量不大于0.001%；TU2無(wú)氧銅純度達(dá)到99.95%，氧含量不大于0.002%。