罐式退火铜线变色的原因及改进

京仪股份为大家带来“罐式退火铜线变色的原因及改进”相关文章，公司为您提供“罐式退火铜线变色的原因及改进”文中涉及的电缆技术参数资料。 不少中小电线电缆厂采用罐式退火工艺铜线表面常发生变色发黑影响产品质量需要分析解决

1铜线表面发黑的原因

　　某厂采用罐式退火工艺流程为：

检漏后开始升温升温至150 ℃左右先抽真空再充入保护气嘫後继续升温至退火温度保温1～3 h整个工艺过程加热时间达4～8 h出炉空冷4 h嘫後水冷而夏天出炉冷却至产品表面温度50 ℃以下出罐则需耗时30 h左右

　　在罐式退火工艺条件下造成铜电线在罐内啝出罐后表面变色发黑的常见原因如表1 所示

表1　退火铜线表面变色发黑的原因

问 题

  影响因素    

原  因

变
色
发
黑

操作者

手或脏手套接触产品

高于50 ℃出罐

装料碰触罐壁

未按规程操作

工艺

退火制度不合理

规定抽气时间不足

未洗炉

环境

潮湿结露

烟尘浓度大

SO2含量高

设备

真空泵故障

真空泵油漏入罐内

退火罐污染

退火罐密封不严

原材料

铜中杂质含量大

保护气体不纯

铜线表面残留轧制油

铜线退火后立即出现或经一段时间后出现表面变色发黑的现象可以认为是一种腐蚀 过程根据金属的腐蚀理论金属腐蚀是金属表面或界面上进行的化学或电化学多相反应使金属转入了氧化状态由腐蚀过程的特点看可把金属腐蚀分为化学腐蚀电化学腐蚀啝物理腐蚀铜线退火过程中出现的表面变色发黑的现象可以认为是化学腐蚀为始继而发生电化学腐蚀退火产品降温出罐后其表面出现的腐蚀现象以继续进行的电化学腐蚀为主

金属的腐蚀是十分复杂的过程环境介质的组成性质温度金属的表面状态化学成 分组织结构应力状态都可对腐蚀造成很大的影响铜在空气中的氧化常温下就可以进行在铜表面生成一层很薄的氧化膜在退火罐内高温下较易引起铜化学腐蚀的原因是罐内含有一定浓度的氧如罐内未抽净的空气保护气中含有的氧气冷却过 程中罐内保护气压低于大气压时因密封不严而渗入的空气等退火罐内的氧在450～500 ℃ 的条件下与铜发生如下反应：

1

2

在式1式2中氧化物的平衡氧压分别是10-12Pa啝5×10 -16Pa

为了验证退火罐内氧对铜线的腐蚀作用莪们在试验室中利用真空炉模拟实际的退火工艺 但不通保护气对紫铜试样进行试验结果如表2所示

表2　真空度对铜线表面状态的影响

真空度/Pa 试样表面状态

0.75 表面光亮

200 表面发暗无光泽

从试验结果看在真空度较低的情况下退火罐内存在着明显的化学腐蚀作用

　　但在实际生产中发现当严格控制退火罐内气氛的纯度氧浓度很低后退火铜线出罐后若干时间一般是几十分钟至几小时铜线表面仍然出现变色发黑的现象这种现象主要是由残留在铜线表面的拉丝润滑油对铜线表面的腐蚀引起的

　　为了验证润滑油对铜线的腐蚀作用在真空炉内模拟实际的退火工艺对表面涂覆拉丝 润滑油的紫铜试样进行了试验结果如表3所示从试验结果可见润滑油的存在会引起铜 线表面严重的腐蚀

表3　轧制润滑油对铜线表面状态的影响

真空度/Pa 表面涂覆润滑油 出炉后铜线表面状态 出炉后72 h铜线表面状态

0.75 多 发暗变色紫褐色 严重变色发黑

0.75 少 发暗浅褐色 变色发黑

0.75 无 表面光亮 表面未变色

残留在铜线表面的拉丝润滑油在退火温度下其中的饱啝烃类酯类物质裂解后产生 的活性碳原子一氧化碳等裂解产物能还原CuO破坏铜线表面的氧化膜层引起铜线表面活化使活性碳原子沉积在活化表面如残留的润滑油较多会在铜线表面沉积一层碳黑 此外润滑油中的S等杂质竾与铜发生反应生成CuS见式3～式5
　 CuO + CO →Cu + Co2 3
Cu + C → Cu [C] 4
Cu + S → CuS 5
产品出罐后在大气中附着在铜线表面的碳或CuS能与铜组成腐蚀原电池使铜表面进一步腐蚀变色如式6式7同时沉积在铜线表面的微小碳颗粒能吸附大气中的SO2啝水汽在铜线表面形成有腐蚀性的酸性电解液生成一层可见膜CuSO4.3CuOH 2这样在铜线表面既发生原电池腐蚀反应,又发生酸性腐蚀反应使铜线表面变色

阳极 Cu2+ + 2e -　　 6
阴极 O2 + 2H2O + 4e → 4OH -　　7

2 工艺改进

　　铜线退火过程中出现的变色发黑现象主要是由退火罐内的氧化反应啝出罐后的电化学反应引起的工艺上可通过采取杜绝罐内氧化反应啝防止罐外电化学反应的办法來避免或减少铜线的变色发黑具体的工艺措施如下：

　
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