導(dǎo)讀：經(jīng)常有人把無氧銅桿和低氧銅桿混淆，為了減少這種情況的發(fā)生，本文根據(jù)從業(yè)者多年實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，幫助大家正確判斷。二者在性能上有著非常大的差別，從外觀進(jìn)行仔細(xì)辨別的話，也可以發(fā)現(xiàn)一些可以區(qū)分它們的地方。

無氧銅桿和低氧銅桿的生產(chǎn)工藝不同，根據(jù)名稱就可以聽出來，二者主要區(qū)別在于含氧量。這時(shí)有人要說了，我知道一個(gè)含氧，一個(gè)不含氧。這話雖然聽起來還挺正確，但其實(shí)是錯(cuò)的。雖然叫無氧銅，這個(gè)材料也是含氧的，只不過含量非常少，可以忽略不計(jì)。另外由于制造工藝不同，性能上也存在一定差別，無氧銅桿外觀更加光亮，因此在同時(shí)遇到兩種產(chǎn)品時(shí)，一般亮度比較好的就是無氧銅桿了。

  一、定義

  以銅為原料，經(jīng)過連鑄連軋法生產(chǎn)出來含氧量200(175)-400(450)ppm之間銅桿材，被稱為低氧銅桿。

  經(jīng)過上引法生產(chǎn)，氧含量在20ppm以下生產(chǎn)的銅桿叫做無氧銅桿。無氧銅桿是不含氧也不含任何脫氧劑殘留物的純銅，但實(shí)際上含有非常微量氧和一些雜質(zhì)。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，氧含量不大于0.02%，雜質(zhì)總含量不大于0.05%，銅的純度大于99.95%。根據(jù)含氧量和雜質(zhì)含量，無氧銅桿又分為TU1和TU2銅桿。TU1無氧銅桿純度達(dá)到99.99%，氧含量不大于0.001%；TU2無氧銅純度達(dá)到99.95%，氧含量不大于0.002%。

二、生產(chǎn)工藝

銅桿是電纜行業(yè)的主要原料，其生產(chǎn)方式有兩種：連鑄連軋法、上引連鑄法。

連鑄連軋法生產(chǎn)低氧銅桿的方法較多，含氧量一般為200-400ppm。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，原來的鑄造組織已經(jīng)破碎，生產(chǎn)的低氧銅桿為熱加工組織。

國內(nèi)基本全部采用上引連鑄法生產(chǎn)無氧銅桿，含氧量一般在20ppm以下。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)的無氧銅桿為鑄造組織。

低氧銅桿為熱加工組織，在8mm桿時(shí)已有再結(jié)晶形式出現(xiàn)。而無氧銅桿為鑄造組織，晶粒粗大，這就是無氧銅桿再結(jié)晶溫度較高、需要較高退火溫度的原因。由于再結(jié)晶發(fā)生在晶粒邊界附近，無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***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、含氧量

無氧及低氧桿從含氧量上容易區(qū)別，無氧銅桿含氧量在10-20ppm以下，但目前有的廠家只能做到50ppm以下。低氧銅桿在200-400ppm，好的銅桿一般含氧量控制在250ppm左右。

生產(chǎn)銅桿的陰極銅含氧量一般在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，因此氧是在銅液態(tài)狀態(tài)下吸入的。而上引法生產(chǎn)無氧銅桿則相反，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，***低可達(dá)1-2ppm。

從組織上看，低氧銅桿中的氧以氧化銅的狀態(tài)，存在于晶粒邊界附近，這對(duì)低氧銅桿來說常見，但對(duì)無氧銅桿很少見。氧化銅以夾雜形式在晶界出現(xiàn)，會(huì)對(duì)材料的韌性產(chǎn)生負(fù)面影響。而無氧銅中的氧很低，所以這種銅的組織是均勻的單相組織，對(duì)韌性有利。在無氧銅桿中多孔性是不常見的，但在低氧銅桿中則是常見的一種缺陷。

四、拉制性能

銅桿的拉制性能與很多因素有關(guān)，如雜質(zhì)含量、氧含量及分布、工藝控制等。

無氧桿一般采用上引法，低氧桿是連鑄連軋。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，低氧桿說不定就能拉到雙零五，而普通無氧桿***多只能拉伸到0.1而已。當(dāng)然做的***細(xì)的如雙零二卻非得依靠進(jìn)口的無氧銅桿了。兩者都可以拉到0.015mm，但在低溫超導(dǎo)線中的低溫級(jí)無氧銅，其細(xì)絲間的間距只有0.001mm。

1.熔化方式對(duì)S等雜質(zhì)的影響

連鑄連軋法主要通過氣體的燃燒使銅桿熔化，在燃燒過程中，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，因此對(duì)原料要求相對(duì)較低。上引連鑄法是用感應(yīng)電爐熔化，電解銅表面的“銅綠”“銅豆”基本都會(huì)熔入到銅液中，其中熔入的S對(duì)無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)帶來外部夾雜。而過程中氧化物的軋入，對(duì)低氧桿的拉絲造成不利影響。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。

3.氧的分布形式及其影響

氧含量對(duì)銅桿的拉線性能有著明顯的影響。當(dāng)氧含量為***佳值時(shí)，銅桿斷線率***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。

低氧銅桿氧化物的分布：在連續(xù)澆鑄中凝固的***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，較大的氧化亞銅顆粒容易造成應(yīng)力集中點(diǎn)而斷裂。

無氧銅桿含氧量超標(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***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，氧化物副作用降低，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)：H?O(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，形成的液體形狀近似錐型。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)境潮濕、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控制氫(Cu?O+H?=2Cu+H?O)。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。

五、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毛刺、銅粉少、無油污，并通過扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)測量表面銅粉質(zhì)量和扭轉(zhuǎn)后觀察銅桿的復(fù)原情況來判定其好壞。

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。低氧銅桿進(jìn)口設(shè)備主要有兩種：美國南線設(shè)備(SOUTHWIRE)，國內(nèi)廠家是南京華新、江西銅業(yè)；另一種是德國CONTIROD設(shè)備，國內(nèi)廠家是常州金源、天津大無縫。

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

無氧銅桿也分進(jìn)口設(shè)備生產(chǎn)和國產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)，但目前進(jìn)口產(chǎn)品已無明顯優(yōu)勢，生產(chǎn)出的銅桿產(chǎn)品區(qū)別不大，只要銅板選的好，生產(chǎn)控制穩(wěn)定，國產(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，國產(chǎn)設(shè)備***好的應(yīng)該是上海的海軍廠，生產(chǎn)時(shí)間***長、質(zhì)量可靠。

六、應(yīng)用

低氧銅桿和無氧銅桿都是電工用，不外乎就是電線電纜、漆包線、扁線、銅排，應(yīng)用領(lǐng)域沒太大區(qū)別。

無氧銅桿一般用電解銅生產(chǎn)，電阻率和加工性能優(yōu)于低氧銅桿，因此生產(chǎn)高要求的電工材料一般采用無氧桿，比如做漆包線，無氧桿做的肯定電阻更小，應(yīng)用于電機(jī)時(shí)發(fā)熱情況肯定優(yōu)于低氧桿。

制造無氧銅桿要求質(zhì)量較高的原材料，一般拉制直徑>1mm的銅線時(shí)，低氧銅桿優(yōu)點(diǎn)比較明顯，無氧銅桿顯得更為優(yōu)越的是拉制直徑<0.5mm的銅線。6mm的無氧銅桿用于生產(chǎn)銅扁線，3mm的無氧銅桿用于拉絲，生產(chǎn)電線銅芯、漆包線，主要應(yīng)用于電線電纜和電機(jī)。而低氧桿拉絲時(shí)，很難拉制低于0.5mm以下的細(xì)絲。

所以，現(xiàn)在基本上是大規(guī)格、電阻要求低的電工產(chǎn)品用低氧桿；小規(guī)格、電阻要求高的用無氧桿。而音響線一般反而喜歡用無氧桿， 這和無氧桿是單晶銅、低氧桿是多晶銅有關(guān)。

 七、價(jià)格優(yōu)勢

現(xiàn)如今，越來越多的電纜企業(yè)傾向于采用無氧銅桿作為制作電纜的原材料。那么，與普通銅桿相比，無氧銅桿在性能上有哪些優(yōu)勢呢？ 

“相較普通銅桿，無氧銅桿擁有更優(yōu)異的延展性和更高的導(dǎo)電率，是電線電纜、電工電氣行業(yè)***理想的原材料?！币晃?**無氧銅桿制造商表示。相較于普通銅桿，無氧銅桿具有純度高、含氧量低、導(dǎo)電率高、加工性能好等優(yōu)良特性，且外觀光潔，表面圓整，無毛刺、裂紋、起皮及夾雜缺陷。

普通銅桿中往往有相當(dāng)部分的氧化銅雜質(zhì)，會(huì)對(duì)材料的韌性產(chǎn)生負(fù)面影響。而品質(zhì)優(yōu)良的無氧銅桿中幾乎沒有雜質(zhì)的存在，具有優(yōu)良的韌性。而且，優(yōu)良的無氧銅桿組織均勻、晶體粗大，不但克服了普通銅桿中***常見的多孔性缺陷，還擁有著在所有線徑里***為優(yōu)越的可拉性。

那么，擁有如此優(yōu)異性能的無氧銅桿是否意味著高昂的價(jià)格呢？業(yè)內(nèi)人士對(duì)此的回答是否定的。一方面，目前國內(nèi)制作無氧銅桿主要采用的是上引法，這種主流工藝本身就具有工藝流程短、成材率高、成本低、投資少等優(yōu)點(diǎn)，所以無氧銅桿的價(jià)格相較普通銅桿的價(jià)格不會(huì)高出太多；另一方面無氧銅制作工藝歷經(jīng)近20年的發(fā)展，操作方法和工藝等均有諸多改進(jìn)，如在上引法生產(chǎn)程序中增加精煉工序，利用上引法工頻爐溶煉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢銅線，免除了額外的加工費(fèi)和運(yùn)輸費(fèi)。憑借完善的技術(shù)工藝和生產(chǎn)流程，一家成熟的無氧銅桿制造完全可以讓無氧銅桿與普通銅桿的成本相差無幾。

 來源：銅信寶

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