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铜线的冶炼
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1. 简介: 铜以其良好的导电和导热能力成为电子和电力工业领域里的首选和主要材料。为了达到所要求的性能标准,使用的几乎都是高纯度的铜。这篇文章主要讨论了这样做的原因,同时还特别关注了一些根本的冶炼原则。其目的是要针对过去十年铜线领域里的相关发展展开进一步的讨论。

2. 导体要求:

近年来在解释贵重金属(即铜、银和金)的电子属性上已经取得了巨大的进步。这些元素显示出了很高的导电性能,因为它们的导电电子对于电场的运动几乎没有什么抵抗力。铜尤其是一种优良的导体,因为最外围的电子之间有很大的自由空间,以致于不会发生任何碰撞。而它的电阻率则与这宽大的空间成反比。

有几种导电金属都比铜轻,但是输送同样多的电流,它们所要求的横截面更大,所以如果要求节约空间的话,这些金属是不可取的。(例如:在一些小型电力马达)。所以当超重成为问题时,人们就开始使用铝。铜具有商业应用所需要的最好的性能特征,因此银就因为它昂贵的价格而不被采用。

3. 应用:

铜是以其纯净形式而不是合金形式而具有最广泛用途的稀有金属之一。大约有五十多种不同的锻压合金中铜的最小含量是 99.3%,虽然只有一小部分在工业上用作电导体。这些低合金中最常用的是电解韧铜,它由这纯度的金属构成,这种金属可与氧在100-650ppm的范围内结成合金。但是在氢气环境中人们建议不要使用ETP铜,因为当它暴露于这些温度时会受到氢脆裂的影响。在这样的环境下,要么使用无氧铜,要么就使用无氧电子铜。 含银铜中电源电压器中的应用相当有限,因为它在温度提高时具有较高的强度和较弱的抵抗力。

4. 铜棒和铜线的生产:

二十世纪七十年代以前,几乎所有的铜都是通过分批法生产的,分批法的具体步骤是:将熔化铜浇注并凝固成为叫做“线锭”的特种铸块,然后在稍微受到限制的保护氛围将棒再加热,而后在通过热压法在空气中将这一铸造的树形结构分解成棒的形式。接下来,就将其投放在10%的硫酸里来清除上面的氧化物,通过将一端对接在另一端而形成较长的线圈。现在,实际上所有的铜棒都是通过连续铸造和轧制程序制成的。连续铸造的好处是:较小的杂质微分离、减少了表面的铜氧化物颗粒、在与轧辊接触的过程中钢含量减少、几乎避免了所有的焊缝、降低了整个加工成本。

刻意地将氧和铜制成合金,作为溶解氢和硫磺的净化剂,从而在熔化中形成H2O和SO2这两种气体。如果氧成分有一定控制的话,那么就会形成小型汽泡,在合适的条件下,这些汽泡会抵消从液态向固态转变过程中约4%的收缩量。如果所形成的毛孔不十分大的话,它们完全可以在热压期间被消除掉。
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