电工用铜线的性能和提高铜线质量的对策

（６）低氧韧铜杆的制线工艺应与无氧铜杆的有所不同 低氧韧铜杆的制线工艺不能照搬到无氧铜杆卜来，至少两 者的退火工艺是不同的。因为线的柔软性深受材料成分、制杆、 制线和退火工艺的影响，不能简单地说低氧或无氧铜谁软谁硬。 鉴于低氧韧铜杆和无氧铜杆各有其特点和不足，从今后 的技术发展趋势看，有可能是两者合面为一，也即在改进的连 铸连轧生产线上可生产超低氧含量（含氧ｌＯ～１７５ｐｐｍ）甚至无 氧铜杆。对这种设想，国外事实上已在进行工作，只是还末到 宣布的时候而已。这个方法如能实现，将对提高制杆、制线 的“三性”——可轧性、可拉性和可退火性是有利的。低氧 韧铜杆中含氧量的进一步降低将对细线、微细线、超微细线 的生产和减少氢脆更为有利。 １．３铜中杂质元素对铜线性能和可退火性的影响 “可退火性”的含意不仅仪表现在线的“柔软性，，＇实质上 还涉及到结晶组织、线的脆性和再结晶温度等。铜线的“可 退火性”是铜杆、铜线、电工装备和器件等生产厂所关心的 一个重要特性，这特性特别对电磁线、电子用线和通信线中使 用的铜线是一个极为重要的因素，或者说是一项特殊的要求。 铜中杂质对退火特性的影响一般可分为下列四组： （１）无害的——铭、铁、锡、磷、硅： （２）较小的——银： （３）有害的一～铅、硫、砷、锑： （４）严重的——铋、碲、硒。 根据“ＩＳ０”资料，硒和铋的存在对降低完全退火的铜 的ｓＥＮ（螺旋伸长数）值具有重要的作用。当杆中含有少量 （（１４ｐｐｍ）的铅和锡时，轧制杆的ｓＥＮ值就会出现不正常的低 下（只有３６３啪），比同样含氧量条件下的高纯铜低了８０咖。 铜中的氧对铜线各种性能的影响一直受到人们的关注， 据Ｈ．ｐｏｐｓ和Ｊ．Ｈｏｌｌｏｍｎ研究，随着含氧量的增加，铜杆再结 晶温度呈线性的下降。因此，可使用ｓＰ８５０法来作为测量的手 段，以预示热轧铜杆的可退火性。不同牌号的铜、杂质元素 对ＳＰ８５０值是有影响的，较高的含氧量，其影响是明显的。含氧 量高于２５０９／ｔ的铜杆是很少用于拉细线的。阴极铜材料纯度 高，ＳＰ８５０值亦高，因此可预示那种阴极铜牌号由于ＳＰ８５０值 低下而不适于拉制细线。含氧量对轧制铜杆可退火性的影 响。亦可采用硬度法和ｓＥＮ法进行枪测。 ～般认为，氧可降低铜杆的导电率、扭到断裂时的扭转 数、抗拉强度和韧性。氧对退火性能的影响如图３所示。图 ３示出了含氧量对最终退火性能的整个影响。铜线在完全退
２．１提高铜杆质量、合理选杆分等使用和制订电缆行 业铜杆标准及采购规范
在铜价暴涨、大量废杂铜直接制杆（特别是连铸连轧光亮 低氧铜杆）的情况下．电缆行业为提高铜线质量，提高制线的技 术经济效益，提高铜杆的４三性”具有很现实的意义。所谓合
理选杆，指的是应按线、缆产品的技术要求和标准，选择材料 的品种、杆的等级，以取得最佳的技术经济效果。在电缆行业 中，线缆产品对铜线的质量要求事实上是不同的，因此首先应 按铜杆质量分等使用，实行优质优价。制订铜杆分等判别标准 是制订切合的、行业所需的铜杆标准和采购规范的先导和基 础，需要供、需双方切实研究、统计和分析，以期在生产中实 用和取得效果。对铜杆的分等既是铜杆生产厂的需要，也是制 线厂的实际需要，但目前国内外无明确的铜杆分等标准可循， 这给制订线缆产品专用标准带来了困难。标准虽无，但铜杆制 造厂一般都有自己的分等标准的，甚至在选料投产时早就考虑 了用户对铜杆质量（等级）的要求，至于该批订货做出来什么质 量，要看制杆工艺的稳定性，稳定性好成品率就高。制线厂根 据最终线、缆产品的要求，也要考虑选购质量（等级）合适的铜 杆，但现在制线Ｊ一的难度就在于没有可靠的可预告铜杆质量判 别的（进厂）检验方法。所以往往只能在拉线进程中用”中程断 头率”淘汰法来进一步选材，以获得最终的线径和性能要求， 并取得较高的生产效率和技术经济效果。
表ｌ示出了ｌ～３级低氧铜杆分等的质量指标，仪供同行研 究、讨论参考，为行业制订标准和采购规范起剑抛砖引玉的作用。
２．２推荐采用几项判别可退火性的试验方法 在电磁线生产中，特别是漆包线对裸铜线的要求最高，不 仅一般的机、电性能还有表面质量和柔软性（可退火性）的特 殊要求。裸铜线表面质龟除与拉线加工有一定的关系外，主 要墩决于铜杆的表面质量（特别是低氧铜的表画质量）。所谓 铜杆的表面质量主要指的是在铸、轧过程中引起的表面缺 陷，如气孔、金属和非金属夹杂、轧件复边、导卫刮伤、轧 入氧化皮、皮下氧化物、表面氧化膜厚度和表面“均方根粗 糙度眦ｓ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）”等。据近年来 用原子力显微镜ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｂｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐ）研究表明， 铜杆表商的均方根粗糙度与连铸连轧后连续清洗时所用的清 洗液有关，最好的是ＨｚＳＯ一＋Ｈｚｏｚ清洗液，其次，依次分别为 Ｈ２ｓ０４，酒精清洗液和不清洗的上引法铜杆。裸铜线（包括涂 漆后的漆包线）的柔软性，除与退火前的总加工率（一般不大 于７０％～８０９６为宜）、无氧铜与低氧铜应采取不同的退火工艺 和原材料铜杂质元素有关外，也受到退火工艺参数（温度、时 间）、控制的退火程度（应包括在拉线机上的中间退火和涂漆 前在漆包机Ｅ的成品退火）——完全退火或不完全退火（当然 过退火是不容许的）和退火设备的明显影响。但柔软性也不 是越软越好。要据产品应用的要求而定。 退火工艺对导线柔软性的影响是很大的，但仅用伸长率、 回弹角等国标中所规定的指标来表征柔软性，来衡鼍电磁线质 量的好坏。已不能满足生产厂和用户的实际需要。然而，很遗 憾的是，至今，我国和国外都还无电磁线用专用的铜杆和铜线
１．４ 非金属火杂物、外来的铁和内在的铋等杂质对拉 线断头率的影响通过对拉线断口，特别对由连铸连轧法生产的 低氧光亮铜杆拉制的细线尺寸以下的铜线，经分析筛选表明，
面移｝硬缩串／％ ａ）与低应力仲长（ＬＳＥ）的关系
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ｂ）与抗拉强度（ｕＴｓ）和屈伏极限（ＹＳ）的哭系
ｒ）与伸长串的艾系 图４ 面积减缩牢对完全退火线的机饭性能的影响
２∞８．４ ７４
火状态下可达到高导电和柔韧件的最佳结合。特别ＬｓＥ值（低 戍力仲长值）在电磁线中的应用是所有试验中最有用的，因为 这个指数对氧的变化呈现出晟敏感的响应。由图３中可以看 出，随着含氧量的增加，图中的曲线显示出稳定的下降趋势。 氧的含量、不同的工艺变化（如退火间的面积减缩率、退火 温度和晶粒尺寸）都可影响退火线的性能。
电工文摘／技术前沿
罔２ 尤铤铜和低轼韧钢的铸造组织
③铜杆中存在的缺陷——在无氧铜杆巾多孔性是不常见 的．而在低氧韧铜杆中则是常见的一种缺陷。
万方（２数）杆据的连轧组织和铸造组织是不同的
８。Ｏ咖的低氧韧铜杆属热加丁组织，而无氧铜杆属铸造 组织，晶粒粗大，这是为什么无氧铜杆的再结晶温度较高，需 要较高退火温度的固有原因。因此，对无氧铜合理的退火要 求是：当铜杆经拉制，此时的线的组织尚属铸造组织，它的第 一次退火的退火功率，应比同样情况的低氧铜杆高１０９６～１５％； 然后再继续拉制，在这阶段的退火功率只需比低氧铜的高 ２％～３％。因此，为了保证在制品和成品导线的柔软性，对低氧 韧铜和无氧铜戍切实区别和执行不同的退火工艺。
图４为面积减缩率对完全退火线的机械性能的影响，所 有的线在２６０℃退火２ｈ。在图４ａ、ｂ、４ｃ中分别示出了面积 减编率与低应力伸长（ＬＳＥ）、抗拉强度和屈伏极限以及伸长 率的关系。从图４中可以看出，当退火前的而积减缩率超过 时，则ＬｓＥ和伸长率急剧下降，而且对不同的含氧量，这些曲 线大体的形状是相似的。在图中也可再次看到随着含氧量的 变化，ＬｓＥ值是最敏感的。为了有助于说明这些趋向，戍注意 测量完伞退火线的平均晶粒尺寸，并绘制ｊ，图５。图５中所绘 的面积减缩牢是对应于线的直径的。从图５中，可以十分清楚 地看到，含氧每和冷加Ｔ都会引起晶粒尺寸的细化和稳定化。
（１）氧在铜中进入和脱去以及它的存在状态是不同的 ①含氧量一一阴极铜的氧含量一般在ｌ ０～５ ０ｐｐｍ
（１ｐｐｍ＝１０。４％，以下相同）．在常温下氧在铜中的固溶度约为 ２ｐｐⅢ，低氧韧铜杆的含氧量一般在２００（１７５）～４００（４５０）ｐｐｍ， 因此氧的进入是在铜的液态下吸入的：而Ｅ引法无氧铜杆的 含氧量都在１０～５ｐｐⅢ以下，最低可达１～２ｐｐｍ，氧是在液态铜 下保持相当时间后被还原而脱去的。
②组织——低氧铜巾的氧，以氧化铜状态存在于晶粒边 界附近，这对低氧韧铜杆而言可以说是常见的，尤氧铜却很少 见：无氧铜中的氧化铜以杂质形式在晶界问出现，这对材料的 韧性产生了负面影响，但是无氧铜的组织是均匀的单相组织 而对韧性有利（见图２）。
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（３）在杆中存在的夹杂数量、含氧量波动，表面氧化物和 热轧缺陷是不同的
在整个制杆过程中，无氧铜杆生产的流程短，污染的可能 性较少，从而使杆中的夹杂少，且含氧量稳定，杆表面氧化物 厚度仅达１５：而低氧韧铜杆则相反。低氧韧铜杆有相当数量 的氧化物存在于“皮下”，这导致拉线断线的几率增加。故而， 在拉微细线、超微细线时，为了减少断线的几率，必要时需对 低氧铜杆不得已地采取一次“剥皮”，甚至二次“剥皮”，其目 的就是要除去“皮下”氧化物。
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电工用铜线的性能 和提高铜线质量的对策
上海电缆研究所 黄崇裰
摘要：２００６年我国的铜导体用量已达到３５４万吨，其中电磁线用铜已接近１００万吨．约占整个电线电缆行业用铜总量
的粼．在电缆行业中．对铜线质量要求最高的也是铜电磁线．特别是微细和超微细漆包线．而且还有柔软性的特殊要求。
影响铜线质量的链是很长的，从原材料铜的冶炼、制杆、制线、退火（包括拉线退火和漆包退火）：合理选材、按铜杆 质量分等使用：加强铜杆进出厂检验、铜线生产过程中间检验、采用特殊的可退火性检验方法．以及制订电线电缆行业 的铜杆标准和采购规范等都是提高铜线质量的有效对策。 关键词：电工铜杆铜线质量对策
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图５ 面积减缩率对退火线的晶粒尺寸的影响 （在２６０下退火２ｈ）