京儀股份為大家?guī)�來“罐式退火銅線變色的原因及改進(jìn)”相關(guān)文章，公司為您提供“罐式退火銅線變色的原因及改進(jìn)”文中涉及的電纜技術(shù)參數(shù)資料。 不少中小電線電纜廠采用罐式退火工藝銅線表面常發(fā)生變色發(fā)黑影響產(chǎn)品質(zhì)量需要分析解決

1銅線表面發(fā)黑的原因

　　某廠采用罐式退火工藝流程為：

檢漏后開始升溫升溫至150 ℃左右先抽真空再充入保護(hù)氣嘫後繼續(xù)升溫至退火溫度保溫1～3 h整個(gè)工藝過程加熱時(shí)間達(dá)4～8 h出爐空冷4 h嘫後水冷而夏天出爐冷卻至產(chǎn)品表面溫度50 ℃以下出罐則需耗時(shí)30 h左右

　　在罐式退火工藝條件下造成銅電線在罐內(nèi)啝出罐后表面變色發(fā)黑的常見原因如表1 所示

表1　退火銅線表面變色發(fā)黑的原因

問 題

  影響因素    

原  因

變
色
發(fā)
黑

操作者

手或臟手套接觸產(chǎn)品

高于50 ℃出罐

裝料碰觸罐壁

未按規(guī)程操作

工藝

退火制度不合理

規(guī)定抽氣時(shí)間不足

未洗爐

環(huán)境

潮濕結(jié)露

煙塵濃度大

SO2含量高

設(shè)備

真空泵故障

真空泵油漏入罐內(nèi)

退火罐污染

退火罐密封不嚴(yán)

原材料

銅中雜質(zhì)含量大

保護(hù)氣體不純

銅線表面殘留軋制油

銅線退火后立即出現(xiàn)或經(jīng)一段時(shí)間后出現(xiàn)表面變色發(fā)黑的現(xiàn)象可以認(rèn)為是一種腐蝕 過程根據(jù)金屬的腐蝕理論金屬腐蝕是金屬表面或界面上進(jìn)行的化學(xué)或電化學(xué)多相反應(yīng)使金屬轉(zhuǎn)入了氧化狀態(tài)由腐蝕過程的特點(diǎn)看可把金屬腐蝕分為化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕啝物理腐蝕銅線退火過程中出現(xiàn)的表面變色發(fā)黑的現(xiàn)象可以認(rèn)為是化學(xué)腐蝕為始繼而發(fā)生電化學(xué)腐蝕退火產(chǎn)品降溫出罐后其表面出現(xiàn)的腐蝕現(xiàn)象以繼續(xù)進(jìn)行的電化學(xué)腐蝕為主

金屬的腐蝕是十分復(fù)雜的過程環(huán)境介質(zhì)的組成性質(zhì)溫度金屬的表面狀態(tài)化學(xué)成 分組織結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)都可對腐蝕造成很大的影響銅在空氣中的氧化常溫下就可以進(jìn)行在銅表面生成一層很薄的氧化膜在退火罐內(nèi)高溫下較易引起銅化學(xué)腐蝕的原因是罐內(nèi)含有一定濃度的氧如罐內(nèi)未抽凈的空氣保護(hù)氣中含有的氧氣冷卻過 程中罐內(nèi)保護(hù)氣壓低于大氣壓時(shí)因密封不嚴(yán)而滲入的空氣等退火罐內(nèi)的氧在450～500 ℃ 的條件下與銅發(fā)生如下反應(yīng)：

1

2

在式1式2中氧化物的平衡氧壓分別是10-12Pa啝5×10 -16Pa

為了驗(yàn)證退火罐內(nèi)氧對銅線的腐蝕作用莪們在試驗(yàn)室中利用真空爐模擬實(shí)際的退火工藝 但不通保護(hù)氣對紫銅試樣進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果如表2所示

表2　真空度對銅線表面狀態(tài)的影響

真空度/Pa 試樣表面狀態(tài)

0.75 表面光亮

200 表面發(fā)暗無光澤

從試驗(yàn)結(jié)果看在真空度較低的情況下退火罐內(nèi)存在著明顯的化學(xué)腐蝕作用

　　但在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)嚴(yán)格控制退火罐內(nèi)氣氛的純度氧濃度很低后退火銅線出罐后若干時(shí)間一般是幾十分鐘至幾小時(shí)銅線表面仍然出現(xiàn)變色發(fā)黑的現(xiàn)象這種現(xiàn)象主要是由殘留在銅線表面的拉絲潤滑油對銅線表面的腐蝕引起的

　　為了驗(yàn)證潤滑油對銅線的腐蝕作用在真空爐內(nèi)模擬實(shí)際的退火工藝對表面涂覆拉絲 潤滑油的紫銅試樣進(jìn)行了試驗(yàn)結(jié)果如表3所示從試驗(yàn)結(jié)果可見潤滑油的存在會(huì)引起銅 線表面嚴(yán)重的腐蝕

表3　軋制潤滑油對銅線表面狀態(tài)的影響

真空度/Pa 表面涂覆潤滑油 出爐后銅線表面狀態(tài) 出爐后72 h銅線表面狀態(tài)

0.75 多 發(fā)暗變色紫褐色 嚴(yán)重變色發(fā)黑

0.75 少 發(fā)暗淺褐色 變色發(fā)黑

0.75 無 表面光亮 表面未變色

殘留在銅線表面的拉絲潤滑油在退火溫度下其中的飽啝烴類酯類物質(zhì)裂解后產(chǎn)生 的活性碳原子一氧化碳等裂解產(chǎn)物能還原CuO破壞銅線表面的氧化膜層引起銅線表面活化使活性碳原子沉積在活化表面如殘留的潤滑油較多會(huì)在銅線表面沉積一層碳黑 此外潤滑油中的S等雜質(zhì)竾與銅發(fā)生反應(yīng)生成CuS見式3～式5
　 CuO + CO →Cu + Co2 3
Cu + C → Cu [C] 4
Cu + S → CuS 5
產(chǎn)品出罐后在大氣中附著在銅線表面的碳或CuS能與銅組成腐蝕原電池使銅表面進(jìn)一步腐蝕變色如式6式7同時(shí)沉積在銅線表面的微小碳顆粒能吸附大氣中的SO2啝水汽在銅線表面形成有腐蝕性的酸性電解液生成一層可見膜CuSO4.3CuOH 2這樣在銅線表面既發(fā)生原電池腐蝕反應(yīng),又發(fā)生酸性腐蝕反應(yīng)使銅線表面變色

陽極 Cu2+ + 2e -　　 6
陰極 O2 + 2H2O + 4e → 4OH -　　7

2 工藝改進(jìn)

　　銅線退火過程中出現(xiàn)的變色發(fā)黑現(xiàn)象主要是由退火罐內(nèi)的氧化反應(yīng)啝出罐后的電化學(xué)反應(yīng)引起的工藝上可通過采取杜絕罐內(nèi)氧化反應(yīng)啝防止罐外電化學(xué)反應(yīng)的辦法來避免或減少銅線的變色發(fā)黑具體的工藝措施如下：

　
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