本發(fā)明涉及電工用銅技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿及其加工方法。

背景技術(shù)：

無(wú)氧銅(一般地含氧量在20PPM以下的銅制品)，由于其具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，被廣泛地應(yīng)用于電子、電工、電器件的生產(chǎn)和制造中。電真空器件的高頻發(fā)射管、渡導(dǎo)管、磁控管、真空開(kāi)關(guān)管等產(chǎn)品，都要使用無(wú)氧銅材料。由于電真空器件在制造過(guò)程中都要在氫氣中密封，因此對(duì)銅中的氧含量的控制有很?chē)?yán)格的規(guī)定。隨著產(chǎn)業(yè)技術(shù)的不斷提升，國(guó)際及國(guó)內(nèi)對(duì)無(wú)氧銅桿的要求不斷的提升，尤其是對(duì)無(wú)氧銅桿的含氧量要求不斷提高，現(xiàn)有的連鑄連軋生產(chǎn)的銅桿的性能指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到國(guó)際的要求，其生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的含氧量在200PPM左右，導(dǎo)電率在0.0600以下，而國(guó)際的高純銅桿的含氧量都要求控制在20PPM以?xún)?nèi)，導(dǎo)電率在0.064以上，就以上情況而言，國(guó)內(nèi)無(wú)氧銅桿的制備工藝距離國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)仍有一段差距。迫在眉睫的問(wèn)題就是要解決電解銅在熔鑄過(guò)程中的無(wú)磷脫氧問(wèn)題。

現(xiàn)有的上引法生產(chǎn)的銅桿其含氧量一般在50-100PPM之間，但是其制備工藝的條件苛刻，存在對(duì)原材料要求很高、除氧、隔氧效果不好，傳統(tǒng)使用的插木還原的工藝，消耗了大量的松木，對(duì)環(huán)境造成污染等一系列缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿及其加工方法，其不僅可以得到含氧量≤20PPM，導(dǎo)電率≥0.064的高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿，而且整個(gè)加工方法條件簡(jiǎn)單，適應(yīng)廣泛，且污染較小。

本發(fā)明提出的一種高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿的加工方法，包括如下步驟：

S1、將銅料加入熔煉爐中熔化形成銅液，經(jīng)精煉除雜后，分批加入除氧劑，所述除氧劑和銅料的重量配比為0.001-0.006:100，所述除氧劑按重量份包括鑭40-45份、鈰20-25份、鐠5-10份、六硼化鈣15-30份和氧化鋰15-30份；

S2、將熔煉爐中銅液引流至保溫爐，在熔煉爐和保溫爐之間的流槽中加入陶瓷過(guò)濾擋板，將除氧劑和被氧化后的氧化雜質(zhì)除去，控制保溫爐溫度為1150-1160℃，在所述保溫爐的銅液表面覆蓋一層10-30mm厚的隔氧層；

S3、向保溫爐內(nèi)銅液的液面下方的液面高度1/5-1/4處通入高純氮?dú)膺M(jìn)行沸騰除氣，所述高純氮?dú)獾膲毫?.2-0.3MPa，純度≥99.99％，接著采用上引連鑄法得到所述高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿。

優(yōu)選地，所述銅料為電解銅和紫銅廢料，其中所述紫銅廢料的含量為5-20wt％。

優(yōu)選地，S1中，將銅料加入熔煉爐熔化形成銅液過(guò)程中，先以3-6℃/min的升溫速率將爐溫升至1280-1300℃，保溫至銅料熔化，再降溫至1190-1210℃，保溫30-60min。

優(yōu)選地，S1中，精煉除雜過(guò)程中，先加入低硫焦炭進(jìn)行第一次精煉后除渣，再加入石英、磷銅或氧化硼進(jìn)行第二次精煉后除渣，最后加入石灰進(jìn)行第三次精煉后除渣。

優(yōu)選地，低硫焦炭和銅料的重量配比為2-2.5:1000；石英、磷銅或氧化硼和銅料的重量配比為1.5-2:1000；石灰和銅料的重量配比為1-1.5:1000。

優(yōu)選地，S2中，將熔煉爐銅液引流至保溫爐中時(shí)，將銅液表面覆蓋一層80-100mm厚的煅燒木碳。

優(yōu)選地，S2中，所述隔氧層由鱗片石墨和足球烯組成，鱗片石墨和足球烯的重量配比為20:0.05-0.1。

優(yōu)選地，S3中，采用上引連鑄法得到所述高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿的具體過(guò)程包括：將裝有石墨模內(nèi)有循環(huán)冷卻水的結(jié)晶器插入銅液中，銅液在結(jié)晶器內(nèi)凝結(jié)成固體，將所述固體經(jīng)牽引拉鑄機(jī)連續(xù)不斷拉出，得到所述高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿。

優(yōu)選地，S3中，所述結(jié)晶器中循環(huán)冷卻進(jìn)水溫度≤30℃，且冷卻進(jìn)出水的溫差≤10℃；牽引拉鑄機(jī)引出所述高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿時(shí)，牽引速度為500-1000mm/min；所述無(wú)氧銅桿的直徑為8-30mm。

本發(fā)明提出的一種高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿，采用上述高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿的加工方法制成。

本發(fā)明提出的一種高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿的加工方法，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，銅料的選用除了電解銅以外，還加入了一定量的紫銅廢料，經(jīng)過(guò)精煉除雜以及除氧后，基本達(dá)到陰極銅含氧量的標(biāo)準(zhǔn)，因此既解決了紫銅廢料再生資源利用的問(wèn)題，又降低了生產(chǎn)成本，其方法應(yīng)用廣泛；此外，本發(fā)明在對(duì)銅料進(jìn)行精煉除雜過(guò)程中，為了盡可能多的去除銅液中的金屬雜質(zhì)，通過(guò)三次精煉，選用不同的精煉試劑，層層遞進(jìn)，可以對(duì)銅料中的雜質(zhì)金屬鋅、鉛、錫、鎳、砷等最大限度的去除；此后，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)銅料中氧的去除，通過(guò)采用復(fù)合除氧劑，其中鑭、鈰和鐠復(fù)配的稀土元素用于顯著改善銅的工藝性能，可與銅液中的氧化亞銅充分反應(yīng)，使得氧化亞銅充分還原為銅，六硼化鈣和氧化鋰形成的復(fù)配除氧劑則進(jìn)一步降低銅液中氧的含量，使得產(chǎn)品含氧量進(jìn)一步得到降低；此外為了避免銅重新吸入空氣，在銅液轉(zhuǎn)移時(shí)，在表面覆蓋隔氧木碳，其隔絕銅液與空氣接觸，從根本避免了二次吸氧過(guò)程，整個(gè)除氧過(guò)程徹底，全面，快速；還有，為了保證銅液在上引連鑄時(shí)，避免吸氧，本發(fā)明中除了引入高純氮?dú)膺M(jìn)行沸騰除氧以外，還通過(guò)在銅液表面設(shè)置由鱗片石墨和足球烯的隔氧層，其不僅可以使銅液避免了二次吸氧過(guò)程，而且石墨的高活性性能還能與銅液中的氧化物質(zhì)進(jìn)一步反應(yīng)，且由于石墨和足球烯的比重輕，其始終漂浮在銅液面之上，隔氧效果明顯，因此有利于高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿的生成，其中由于不需要插活木還原，避免了煙霧產(chǎn)生，杜絕了對(duì)大氣的污染。

綜合上述，本發(fā)明對(duì)無(wú)氧銅桿制造過(guò)程中的銅液除氧純化和上引過(guò)程進(jìn)行了探索，通過(guò)采用合理的脫氧操作來(lái)保證銅桿的導(dǎo)電性能，并且研究了上引過(guò)程中銅液溫度和上引速度對(duì)無(wú)氧銅桿的影響，對(duì)上引工藝進(jìn)行了優(yōu)化；基于上述過(guò)程的優(yōu)化，使得無(wú)氧銅桿的純度和導(dǎo)電性能等都得到良好控制，整個(gè)無(wú)氧銅桿的制造過(guò)程形成相互配合的整體。

具體實(shí)施方式

下面，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

本發(fā)明提出的一種高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿的加工方法，包括如下步驟：

S1、將銅料加入熔煉爐中先以3℃/min的升溫速率將爐溫升至1300℃，保溫至銅料熔化，再降溫至1190℃，保溫60min，形成銅液，先加入低硫焦炭進(jìn)行第一次精煉后除渣，低硫焦炭和銅料的重量配比為2:1000，再加入石英進(jìn)行第二次精煉后除渣，石英和銅料的重量配比為2:1000，最后加入石灰進(jìn)行第三次精煉后除渣，石灰和銅料的重量配比為1:1000，再分批加入除氧劑，所述除氧劑和銅料的重量配比為0.006:100，所述除氧劑按重量份包括鑭40份、鈰25份、鐠5份、六硼化鈣30份和氧化鋰15份；

S2、將熔煉爐中銅液引流至保溫爐，在熔煉爐和保溫爐之間的流槽中加入陶瓷過(guò)濾擋板，將除氧劑和被氧化后的氧化雜質(zhì)除去，控制保溫爐溫度為1150℃，在所述保溫爐的銅液表面覆蓋一層30mm厚的隔氧層，所述隔氧層由重量配比為20:0.05的鱗片石墨和足球烯組成；

S3、向保溫爐內(nèi)銅液的液面下方的液面高度1/4處通入高純氮?dú)膺M(jìn)行沸騰除氣，所述高純氮?dú)獾膲毫?.2MPa，純度≥99.99％，接著將裝有石墨模內(nèi)有循環(huán)冷卻水的結(jié)晶器插入銅液中，所述結(jié)晶器中循環(huán)冷卻進(jìn)水溫度為30℃，且冷卻進(jìn)出水的溫差為10℃，銅液在結(jié)晶器內(nèi)凝結(jié)成固體，將所述固體經(jīng)牽引拉鑄機(jī)連續(xù)不斷拉出，牽引速度為500mm/min，得到所述高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿。

實(shí)施例2

本發(fā)明提出的一種高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿的加工方法，包括如下步驟：

S1、將銅料加入熔煉爐中先以6℃/min的升溫速率將爐溫升至1280℃，保溫至銅料熔化，再降溫至1210℃，保溫30min，形成銅液，先加入低硫焦炭進(jìn)行第一次精煉后除渣，低硫焦炭和銅料的重量配比為2.5:1000，再加入氧化硼進(jìn)行第二次精煉后除渣，氧化硼和銅料的重量配比為1.5:1000，最后加入石灰進(jìn)行第三次精煉后除渣，石灰和銅料的重量配比為1.5:1000，再分批加入除氧劑，所述除氧劑和銅料的重量配比為0.001:100，所述除氧劑按重量份包括鑭45份、鈰20份、鐠10份、六硼化鈣15份和氧化鋰30份；

S2、將熔煉爐中銅液引流至保溫爐，在熔煉爐和保溫爐之間的流槽中加入陶瓷過(guò)濾擋板，將除氧劑和被氧化后的氧化雜質(zhì)除去，控制保溫爐溫度為1160℃，在所述保溫爐的銅液表面覆蓋一層10mm厚的隔氧層，所述隔氧層由重量配比為20:0.1的鱗片石墨和足球烯組成；

S3、向保溫爐內(nèi)銅液的液面下方的液面高度1/5處通入高純氮?dú)膺M(jìn)行沸騰除氣，所述高純氮?dú)獾膲毫?.3MPa，純度≥99.99％，接著將裝有石墨模內(nèi)有循環(huán)冷卻水的結(jié)晶器插入銅液中，所述結(jié)晶器中循環(huán)冷卻進(jìn)水溫度為25℃，且冷卻進(jìn)出水的溫差為8℃，銅液在結(jié)晶器內(nèi)凝結(jié)成固體，將所述固體經(jīng)牽引拉鑄機(jī)連續(xù)不斷拉出，牽引速度為1000mm/min，得到所述高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿。

實(shí)施例3

本發(fā)明提出的一種高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿的加工方法，包括如下步驟：

S1、將銅料加入熔煉爐中先以4℃/min的升溫速率將爐溫升至1290℃，保溫至銅料熔化，再降溫至1200℃，保溫45min，形成銅液，先加入低硫焦炭進(jìn)行第一次精煉后除渣，低硫焦炭和銅料的重量配比為2.2:1000，再加磷銅進(jìn)行第二次精煉后除渣，磷銅和銅料的重量配比為1.7:1000，最后加入石灰進(jìn)行第三次精煉后除渣，石灰和銅料的重量配比為1.2:1000，分批加入除氧劑，所述除氧劑和銅料的重量配比為0.003:100，所述除氧劑按重量份包括鑭42份、鈰22份、鐠7份、六硼化鈣20份和氧化鋰25份；

S2、將熔煉爐中銅液引流至保溫爐，在熔煉爐和保溫爐之間的流槽中加入陶瓷過(guò)濾擋板，將除氧劑和被氧化后的氧化雜質(zhì)除去，控制保溫爐溫度為1155℃，在所述保溫爐的銅液表面覆蓋一層20mm厚的隔氧層，所述隔氧層由重量配比為20:0.08的鱗片石墨和足球烯組成；

S3、向保溫爐內(nèi)銅液的液面下方的液面高度1/5處通入高純氮?dú)膺M(jìn)行沸騰除氣，所述高純氮?dú)獾膲毫?.25MPa，純度≥99.99％，接著將裝有石墨模內(nèi)有循環(huán)冷卻水的結(jié)晶器插入銅液中，所述結(jié)晶器中循環(huán)冷卻進(jìn)水溫度為28℃，且冷卻進(jìn)出水的溫差為9℃，銅液在結(jié)晶器內(nèi)凝結(jié)成固體，將所述固體經(jīng)牽引拉鑄機(jī)連續(xù)不斷拉出，牽引速度為700mm/min，得到所述高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿。

實(shí)施例4

本發(fā)明提出的一種高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿的加工方法，包括如下步驟：

S1、將銅料加入熔煉爐中先以5℃/min的升溫速率將爐溫升至1295℃，保溫至銅料熔化，再降溫至1195℃，保溫40min，形成銅液，先加入低硫焦炭進(jìn)行第一次精煉后除渣，低硫焦炭和銅料的重量配比為2.3:1000，再加入石英進(jìn)行第二次精煉后除渣，石英和銅料的重量配比為1.8:1000，最后加入石灰進(jìn)行第三次精煉后除渣，石灰和銅料的重量配比為1.3:1000，分批加入除氧劑，所述除氧劑和銅料的重量配比為0.004:100，所述除氧劑按重量份包括鑭43份、鈰23份、鐠8份、六硼化鈣25份和氧化鋰20份；

S2、將熔煉爐中銅液引流至保溫爐，在熔煉爐和保溫爐之間的流槽中加入陶瓷過(guò)濾擋板，將除氧劑和被氧化后的氧化雜質(zhì)除去，控制保溫爐溫度為1156℃，在所述保溫爐的銅液表面覆蓋一層15mm厚的隔氧層，所述隔氧層由重量配比為20:0.07的鱗片石墨和足球烯組成；

S3、向保溫爐內(nèi)銅液的液面下方的液面高度1/4處通入高純氮?dú)膺M(jìn)行沸騰除氣，所述高純氮?dú)獾膲毫?.24MPa，純度≥99.99％，接著將裝有石墨模內(nèi)有循環(huán)冷卻水的結(jié)晶器插入銅液中，所述結(jié)晶器中循環(huán)冷卻進(jìn)水溫度為29℃，且冷卻進(jìn)出水的溫差為10℃，銅液在結(jié)晶器內(nèi)凝結(jié)成固體，將所述固體經(jīng)牽引拉鑄機(jī)連續(xù)不斷拉出，牽引速度為800mm/min，得到所述高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿。

本發(fā)明提出的一種高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿，采用上述實(shí)施例1-4中所述高純高導(dǎo)無(wú)氧銅桿的加工方法制成。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。