基于各种铜合金线材加工的针孔接触件
在后续成型中的自动化加工研究
彭战良汤如洋侯力
（陕西华达科技股份有限公司昆山市佰奥自动化设备科技有限公司）
摘要本文论述了电连接器用各种铜合金线材加工的针、孔接触件在后续的成型加工中——插合端劈槽及收口组合加工、尾孔及横孔组合加工、尾孔及焊线槽组合加工等实现自动化快速加工的方法，对提高生产效率、降低产品生产成本、保证品质一致性具有一定的现实意义和迫切性。
关键词电连接器接触件后续成型加工自动化
一引言
几乎所有的射频同轴电连接器，还有各类低频电连接器，都大量采用各种铜合金线材（铍青铜线、锡磷青铜线、黄铜线等）来加工各种各样的插针接触件、插孔接触件、内导体、外导体、接触头等圆柱回转体类零件。这类零件分两种类型：
(1) 弹性接触件。其显著特征之一：插合端为孔状，具有两个或两个以上的直槽，常常在孔比较深的情况下（没有槽部分的孔深为孔直径的2倍以上），在靠近孔底部处设计有一个小的排泄孔——横孔，该孔在电镀时是非常有用的；其显著特征之二：尾部有一个用于焊接或压接导线的直孔，同样在孔比较深的情况下，在靠近孔底部处设计有一个小的排泄孔——横孔，该孔既用作电镀时的排泄孔，又用作焊接或压接导线时的观察孔。这类弹性接触件为了叙述方便以下统称“插孔接触件”，其典型结构如图1所示。
图1 典型插孔接触件
(2) 刚性接触件。其显著特征是：插合端为圆柱针状；尾部同插孔接触件一样，有一个用于焊接或压接导线的直孔，同样在孔比较深的情况下，在靠近孔底部处设计有一个小的排泄孔——横孔，该孔既用作电镀时的排泄孔，又用作焊接或压接导线时的观察孔。这类刚性接触件为了叙述方便以下统称插针接触件，其典型结构如图2所示。
图2 典型插针接触件
目前，对于插孔接触件和插针接触件的前道工序——外形毛坯的加工，大多数生产厂无一例外的采用凸轮自动机或数控纵切自动机来加工，加工质量好、稳定，一致性也好，生产过程自动化，生产效率高。但对于插孔劈槽、打横孔（有前横孔、尾横孔、中间横孔之分，中间横孔如射频同轴连接器外导体环氧树脂灌封孔等）、打尾孔、切焊线槽等工序的操作，因受凸轮自动机或数控纵切自动机的限制，大多数生产厂无一例外的采用后续加工，主要有：
A. 制作专用钻模由零件钳工来钻各种横孔；
B. 用电火花线切割机或专用劈槽机来切插孔或接触头头部的直槽、切接触件尾部的弧形焊线槽等；
C. 用专用或特制铰刀来去除由钻横孔、切槽等工序产生的锐边毛刺；
D. 用纯手工或非自动化手段来进行插孔接触件等有槽部位的收口和吊克力测试等。
这几种传统加工方法，生产的零件人工参与较多，离散性大；零件质量和产品性能受操作者技术水平的不同而不同，一致性较差；生产效率低。虽然数控电火花线切割机劈槽或专用劈槽机效率较高，但线切割机劈槽后由于切面受高能量电流脉冲的烧蚀，在切面和孔的底部会残留腐蚀液及皂化液，在后续的强化热处理或时效热处理中经高温烧黑和氧化，使得其后续的电镀工序不易被酸洗及清洗掉，导致电镀后切面和孔底发黑现象，严重时产生零件报废，另外即使不发黑，其镀层附着力差，产品耐盐雾能力降低；专用劈槽机能大大改善腐蚀液残留、清
洗不净、切面及孔底发黑和产品耐盐雾能力的问题，但劈槽精度差，槽、瓣会出现分布不均匀，导致收口歪斜和插拔力漂移；劈槽片铣刀高速旋转会在切面棱边部位产生毛刺，使钳工不易去除干净，操作时表面极易出现缺损或工艺划痕，影响外观等性能。
下面从实现自动化快速加工、克服上述传统加工存在的不良因素角度出发，详细论述了电连接器用各种铜合金线材加工的插孔接触件、插针接触件在后续成型加工中的自动化加工方法，主要有：
插孔接触件插合端劈槽及收口组合自动化加工方法；
尾孔及横孔组合自动化加工方法；
尾孔及焊线槽组合自动化加工方法等。
二插孔接触件插合端劈槽及收口组合自动化加工方法
插孔接触件插合端劈槽及收口组合自动化加工方法是通过“BAZW系列自动化劈槽收口一体机”（由昆山市佰奥自动化设备科技有限公司专门研制，下同）来实现的。如图3所示，该设备由零件夹持机构、零件加工机构、成品收集机构、刀具运动机构四个关键部分组成。
图 3 自动化劈槽收口一体机
零件通过机械手自动夹持，定位后移位滑台分别带动刀具进行零件劈槽加工、去毛刺加工和收口加工；加工后的零件通过成品收集机构进行收集，实现零
件与废屑的分离。实际生产时，可根据零件形状要求通过更换劈槽刀具一次性完成两瓣槽、三瓣槽、四瓣槽、五瓣槽、六瓣槽的劈槽加工，不同槽数的零件只需要更换相应的劈槽刀具及去除毛刺刀具即可。
插孔接触件劈槽收口一体机能适应小批量和大批量两种加工模式：
（1）小批量加工时，操作员手工将待加工零件预先放置到对应的承料板，再将装有待加工零件的承料板送入该设备上料机构的轨道，加工时由取料机械手循环取料。操作员只需一键启动，设备就能按照程序设定参数自动循环完成劈槽、去毛刺及收口组合加工，加工后的成品由收集机构逐一自动收集。
当承料板缺少待加工的零件时，设备能自动检测、判定和报警，提示操作员更换另一块装有待加工零件的承料板，再一键启动继续加工。
（2）大批量加工时，需要把设备的“承料板”换成“振动盘上料器”，操作员只需根据振动盘上料器的操作要求，适宜性的把待加工零件倒入振动盘料兜中，一键启动振动盘上料器后，它就能够把待加工零件在预先设计好的轨道中和轨道终端进行有序“排队”（形同“蚂蚁上树”），等待整机的取料机械手来循环取料。之后再启动劈槽收口一体机，其取料机械手、零件夹持机构、刀具运动机构、零件加工机构和成品收集机构就能按照程序设定参数，有序、协调的自动循环完成劈槽、去毛刺及收口组合加工，加工后的成品由收集机构逐一自动收集。
在振动盘上料器的轨道开始、轨道中间和轨道终端处安装有检测用的光电传感器，当缺少待加工的零件时，设备能自动检测和判定，会等待待加工的零件继续“排好队”，预设的延时条件满足后，设备会继续自动循环加工。在设备整体运行中，任何机构出现故障，设备均能够自动检测、判定和报警，并停止工作，在人机界面显示屏显示故障代码或信息，提示操作员检查或调整。等故障排除后再启动“运行”按钮继续自动循环加工。
在设备的成品收集机构上装有“计数器”，会随时“记录”加工后的成品零件数量，直接显示在人机界面显示屏上。
目前为应对市场需求设备所具备的规格参数如表1所示，可根据用户的不同需求特殊定制其它规格参数。
表 1
这种全新的自动化劈槽、去毛刺及收口组合加工方式，相比传统的加工技术，体现出很多优点，其主要对比如表2所示，加工的典型零件实物图片如图4所示。
表 2
图4 加工的典型零件实物图片
三接触件尾孔及横孔组合自动化加工方法
接触件尾孔及横孔组合自动化加工方法是通过“BAZW系列自动化尾孔横孔一体机”来实现的，设备能加工的典型零件图和设备原理图如图5所示，设备外形图如图6所示。该设备同样由伺服承料板机械手自动供料装置/振动盘上料器机械手自动供料装置、零件定位装置、零件夹持装置、尾孔加工装置、横孔加工装置、冷却润滑装置、成品收集装置、电控系统和辅助系统等部分组成。
图5 尾孔横孔一体机能加工的典型零件图及设备原理图
图6 自动化尾孔横孔加工一体机外形图
接触件尾孔及横孔组合自动化加工一体机，同样能适应小批量和大批量两种加工模式：
（1）小批量加工时，操作员手工将待加工零件预先放置到对应的承料板，再将装有待加工零件的承料板送入该设备上料机构的轨道，加工时由取料机械手循环取料。操作员只需一键启动加工按钮，设备就能按照程序设定参数自动循环完成尾孔加工、横孔加工，加工后的成品由收集装置逐一自动收集。
当承料板缺少待加工的零件时，设备能自动检测、判定和报警，提示操作员更换另一块装有待加工零件的承料板，再一键启动继续加工。
（2）大批量加工时，同样需要把设备的“承料板”换成“振动盘上料器”，操作员只需根据振动盘上料器的操作要求，适宜性的把待加工零件倒入振动盘料兜中，一键启动振动盘上料器后，它就能够把待加工零件在预先设计好的轨道中和轨道终端进行有序“排队”，等待整机的取料机械手来循环取料。之后再启动整机加工按钮，设备就能按照程序设定参数自动循环完成尾孔加工、横孔加工，加工后的成品由收集装置逐一自动收集。
如前所述，同样在振动盘上料器的轨道开始、轨道中间和轨道终端处安装有检测用的光电传感器，当缺少待加工的零件时，设备能自动检测和判定，会等待待加工的零件继续“排好队”，预设的延时条件满足后，设备会继续自动循环加工。在设备整体运行中，任何机构出现故障，设备均能够自动检测、判定和报警，并停止工作，在人机界面显示屏显示故障代码或信息，提示操作员检查或调整。等故障排除后再启动“运行”按钮继续自动循环加工。
在设备的成品收集机构上装有“计数器”，会随时“记录”加工后的成品零件数量，直接显示在人机界面显示屏上。
目前为应对市场需求设备所具备的规格参数如表3所示，可根据用户的不同需求特殊定制其它规格参数。
表 3
这种全新的接触件尾孔及横孔组合自动化加工方式，相比传统的加工技术，体现出很多优点，其主要对比如表4所示。
表 4
四内导体或外导体横孔自动化加工方法
射频同轴连接器尤其是大多数射频微带同轴连接器，在其外导体（外壳）外圆上有一个用于灌封环氧树脂的通孔，在其内导体（或插孔接触件）外圆上有一个或两个用作排泄孔、观察孔或焊接孔等用途的不通孔；同样在部分低频连接器的插孔接触件外圆上有一个或两个用作排泄孔、观察孔或焊接孔等用途的不通孔；等等。这些零件横孔的加工全部可采用“BAZW系列自动化横孔加工机”来实现快速高效的自动化生产。加工方法同本文的“自动化尾孔及横孔组合加工机”类同，只不过去掉了“高速钻削尾孔机构”，但又可以增加“高速钻削横孔机构”，以实现一次性加工多个而且孔径不一样的横孔（一个孔径对应一套高速钻削横孔机构，避免换刀。当然，一套高速钻削横孔机构可以装接多种孔径的刀具）。
该设备的外形如图7所示，它通过机械手和伺服机构快速上料和钻孔，效率高；所加工出来的横孔不产生毛刺，无需再进行去毛刺工序；节省人力，能降低劳动强度；品质一致性好，通用性较强，能扩展适用更多规格的零件生产。
图7 自动化横孔加工机外形图
五接触件尾孔及焊线槽组合自动化加工方法
无论是射频同轴连接器，还是低频连接器，其锡焊式接触件（插针或插孔）尾部均设计有用于容纳导线、便于焊接及焊锡易填充的圆柱孔和圆弧端面（以下简称尾孔及焊线槽），典型结构如图8所示：
图8 接触件尾孔及焊线槽典型结构图
这类尾孔及焊线槽的传统加工方式是，先加工尾孔（仪表车、自动机、打孔机等），再单道工序加工圆弧焊线槽（铣削、磨削，更多的是用线切割切出），其缺点是前后工序分散，效率低，同样由于线切割切面受高能量电流脉冲的烧蚀，
在切面和尾孔的底部会残留腐蚀液及皂化液，在后续的强化热处理或时效热处理
中经高温烧黑和氧化，有时候即使不经过热处理，在后续的电镀工序中，其残留液或发黑氧化层也不易被酸洗及清洗掉，导致电镀后切面和尾孔底部易出现发黑、发暗或有微小黑点的现象，直接造成可焊性降低或焊接不良的隐患。
新开发的“BAZW系列接触件尾孔及焊线槽组合自动化加工机”能较好地解决上述问题，加工效率高，切面高速铣削加工，光滑无毛刺。该设备专为连接器接触件尾孔及焊线槽加工而设计，它的加工原理、性能参数及操作方法和前述设备大同小异，这里不再叙述。
六接触件后续成型自动化加工设备功能扩展及未来开发设想
虽然本文论述的“自动化劈槽收口一体机”能够完成插孔接触件的劈槽、去毛刺和收口的自动化组合加工，但现实的情况是在这道工序之后，热处理或电镀之前，还有一个工序要做，那就是吊克力（或插拔力）的预插拔和测试工作，传统做法是用一个稍大的预插试验针预插，再用带有标准测试针的吊克砝码来手工测试、检验吊克力，相对来说既原始又效率低下了！
所以，这个手工测试、检验吊克力的工作，完全可转由设备的另一个工位（检测测试机构）来完成，当然设备的成本和造价会上升一块，使用单位要权衡考虑性价比了。不过，可以单独研制一台“插拔力自动化检测试验机”，要求它能够完成接触件热处理前、后及镀前、镀后各个阶段的插拔力自动化检测和试验，把不合格品从需要检测的批次中剔除掉。初步的方案有机械法（模拟手工的操作方法把它自动化）和光学法（光学放大做形状尺寸比对测量、眼图模板等）。（这个工作还需要继续论证）。
在未来有关接触件自动化加工设备中，有一种设备目前急需实现国产化（瑞士有生产），那就是MIL-DTL-38999圆形连接器中插针、插孔接触件色环自动化印刷机。所涉及的接触件规格有22D、20、16、12、10、8号插针、插孔接触件和16、12、10、8号插针、插孔同轴接触件等，典型零件如图9所示。以其执行国际标准，型号规格相对较少，生产批量较大，是实现自动化生产设备的又一个选择。
图9 20号插针接触件色环示意图
《铜及铜合金扁线》国家标准 征求意见稿编制说明 1工作简况 1.1任务来源 随着我国国民经济的飞速发展和人民生活水平的日益提高，国内外在电力、电子电讯、仪表、眼镜、拉链、照相器具的知名企业，对铜及铜合金的扁线的需求，已由电力行业扩展到了其他领域，并逐年增加。世界各国为了适应现代工业的发展需要，均已编制和修改了铜及铜合金扁线的标准，其产品的牌号、性能、规格也有已较大的补充。而我国的铜及铜合金扁线的标准，仍延用GB/T 3114-94的标准，已不能满足众多的铜合金扁线生产企业、中间供应商和使用企业的要求。2008年全国有色金属标准化技术委员会在广泛征求意见的基础上，以国标委综合[2008]118号文件下达本标准的起草任务，并由宁波博威集团有限公司负责起草修订，完成年限为2009年。 1.2主要工作过程和工作内容 根据任务落实会会议精神，我公司于2008年1月组建了铜及铜合金扁线国家标准起草小组，主要由总工程师办公室、技术部等技术人员组成。主要进行如下工作：1）确立《铜及铜合金扁线》国家标准起草遵循的基本原则； 2）申报起草该标准的立项报告； 3）对生产、使用厂家进行调研、收集资料； 4）查阅相关标准； 5）确定产品主要技术内容； 6）确定建立仲裁分析方法； 7）根据测试数据确定技术指标取值范围； 8）编写征求意见稿草案。 2标准制定原则和确定标准主要内容的论据 2.1本标准在制定时主要遵循以下原则 （一）充分满足市场要求的原则； （二）划繁就简的原则； （三）经济合理的原则； （四）有利于创新发展并与国际接轨的原则。 2.2标准的主要内容 2.2.1关于范围 本标准的铜及铜合金扁线主要用于电力、电子电讯、仪表、眼镜、拉链、照相器具等行业。本标准中的产品牌号是基于GB/T 5231-2001和GB/T 21652-2008的基础而来的，标准中的一部分牌号是在客户需求的基础上，结合国外实际情况和我国铜及铜合金扁线的实际需要而增加的。
高频对称电缆设计与制造技术 成都普天电缆股份有限公司 肖 飚 摘要: 本文首先介绍了高频对称电缆几个重要电性能指标及其改善措施，然后具体分析 了电缆设计与制造过程中的一些技术, 并提出了对绞线最小退扭率的要求” 。 关键词：串音 回波损耗 退扭率 1.前言 随着计算机网络和数据通信的发展，人们对对称电缆的要求也越来越高，从几年前带宽为100MHz 的五类缆到今天高达1000MHz 的数据缆，无疑是一个巨大的飞跃。众所周知，同轴缆的电磁场是封闭的、规则的，达到1000MHz 的带宽是比较容易的。然而，对称电缆的电磁场是开放的，既不规则也不均匀，要制造高频对称电缆其难度可想而知。很多时候，电缆制造商制造出了符合要求的对称电缆并按正确的布线方法布完线后，检测发现电缆的某些指标恶化了许多，尤其是近端串音衰减和结构回波损耗两项指标。所有这些，归根到底都与电缆结构设计和制造工艺有关。 本文以1对、2对、4对高频对称电缆的设计制造为例，对设计和制造中的一些技术进行了探讨。 2．高频对称电缆的几个重要电性能指标及其改善措施 2.1 串音 串音引起的误码是影响通信距离的主要因素之一。根据串音产生的机理，减少线对间串音的方法有: a 保证绝缘单线的均匀性和对称性，尽可能降低线对间电容不平衡是提高线对抗干扰能力的基础; b 在条件允许情况下,加大线对间的距离; c 采用优化的节距设计是提高串音防卫度的有力措施; d 采用线对屏蔽技术，但此种方法因电磁波的反射，需要适当增加绝缘外径，使用时也需要带屏蔽的接插件。 e 除此之外，保证相邻线对维持TEM 波传输也可有效地减少串音[1] ,这也是高频对称电缆设计中可用的另一种理念。我们知道，传统对绞线结构的电缆中，在对绞线的中心有很强的电场，并有很大一部分泄漏于绝缘层外。如果将对绞线用与绝缘具有相同等效相对介电常数且损耗角正切值低的材料挤一层护套(低压力挤压式)则大部分电磁场分布在绝缘和护套内，有效减少电力线从绝缘体散发出去（见图1），因而从源头上减小了对相邻线对的串音。另一方面，电磁波在绝缘体周围的空气中传播速度（)真空中的速度空气中的速度C C ≈比在绝缘体内的传播速度),/(常数为电缆的等效相对介电其中真空中的速度绝缘体中的速度e e C C εε=快。电磁场的这种不均匀性会同时产生沿传播方向的电磁矢量以及垂直于传播方向的电磁能量，从而引起串音增加。围绕线对的护套愈厚，串音改善就愈明显。然而, 由于介质损耗的原因,用这种方式来控制串音会导致衰减增加，并且也增加电缆成本。
铜及铜合金线材发展概况 山东奥博特铜铝业有限公司技术中心 王涛 2006年3月24日 2007.12.01 总工办 王涛
一、铜及铜合金线材的市场现状及发展 1 二、铜及铜合金线材的品种及特性 6 三、现代铜及铜合金线材生产技术及发展8 1、连铸连轧法8 2、上引铸造－拉伸法10 3、水平连铸－拉伸工艺11 4、挤压－拉伸工艺12 5、OCC工艺12 6、连续挤压法12 7、铜及铜合金线材冷加工成形方法14 四、铜及铜合金线材生产线的设计15 2007.12.01总工办王涛
一、铜及铜合金线材的市场现状及发展 铜及铜合金线材广泛用于电子、电力、仪表、日用五金等工业部门，主要品种有：电力通讯用纯铜导线、电子工业用无氧铜导线、眼镜架用锌白铜线材、汽车电气用黄铜导线、精密加工用电极线、圆珠笔芯用线材、集成电路引线、半导体管脚线、精密弹簧线、铆钉线、辐条帽线等，用量巨大品种繁多，在铜加工材中线材所占比例高达45％，居各种铜加工材产量之首。近年来随着我国国民经济的高速增长和人民生活水平的提高，铜及铜合金线材产量、进口量迅速增长，其中2000年～2005年产量统计见图1，出口量统计见图2，进口量统计见图3，我国铜及铜合金线材合金比例见图4。 近年来，铜及铜合金线材发展的特点主要表现在： 1、高导电纯铜线增长迅速，主要用于制造各种电缆导线，我国自九十年代开始，陆续引进数条先进的铜线杆连铸轧机组，使目前高导纯铜线生产能力达到年产200万吨的水平，基本满足国内市场需求； 2、世界铜合金线材产量大约50万吨，主要生产国为美国、日本、德国，2004年三国铜合金线材产量及出口量见表1。随着我国加工制造业的蓬勃发展，铜合金线材市场需求旺盛，平均增幅达15％，预计今后增幅可达10％左右，市场年需求量在9～10万吨之间，占线材总用量的5～6％，占铜加工材的2～3％，主要消费领域需求量及所占百分比见表2，各种铜合金线材市场需求及所占百分比见表3，其中增长幅度较大的应用领域如表4所示，主要发展方向如下： ·以各种铜合金焊丝、汽车电气连接线、插接线、电极丝、高能电池线为代表的特种复杂铜合金线材国内、外市场供应严重不足，其生产特点是多品种、小批量，属于高附加值产品，其品种性能分布间图5。近年来随着造船、化工、各类大型管道、海洋工程的蓬勃发展，该类合金线材已成为目前最具发展潜力的线材品种，其中正在形成市场规模的高性能线材品种及用途见表5； ·轻工用铜合金线材需求量日益增长，以H65、C36000等为代表的黄铜线材市场巨大，其用量占铜合金线材总量的65％左右，产量稳中有升。 ·目前我国铜合金线材生产主要集中在如下企业： 广州金一百、宁波有色合金有限公司（现博威集团）、天津有色线材厂、上海棒线厂、宁波金田、沈阳有色金属加工厂、上海斯米克、南京合金线材厂、西北铜加工厂，这9家企业产能约5万吨，尚不能满足日益增长的合金线材的市场需求。 2007.12.01 总工办 王涛
锻造和铸造铜及铜合金 状态表示方法 ASTMB601－01 16日1． 1.1 2. 3. 3.1 有关铜及铜合金的术语参见标准B 846。 4. 意义和用法 4.1 意义－－铜及铜合金产品状态采用字母和数字混合的表示方法。 4.2 用法－－字母和数字混合来表示产品的状态用于技术标准和数据发布中。 4.2.1 字母表示生产产品的一种加工过程。如“H”表示采用冷加工。
注1－这些字母经常与其它产品的状态表示方法相同。 5. 状态分类 5.1 退火态，O－通过退火方法生产的以满足机械性能要求的状态。 5.2 退火态，OS－通过退火方法生产的以满足标准或特殊晶粒度要求的状态。 5.3 加工态，M－通过铸件的初加工和热加工以及其它控制方法生产的产品的状态。 5.6.5 拐点热处理状态，TX－通过拐点硬化合金的拐点热处理而生产的状态。 5.6.6 冷加工和沉淀热处理状态，TH－用已经进行固溶热处理，冷加工和沉淀热处理的合金生产的状态。 5.6.7 冷加工和拐点热处理状态，TS－用已经进行固溶热处理，冷加工和拐点热处理的合金生产的状态。
5.6.8 加工硬化状态，TM－通过冷加工结合沉淀热处理或拐点热处理而供货的材料状态。 5.6.9 沉淀热处理或拐点热处理和冷加工状态，TL－通过对沉淀热处理或拐点热处理合金进行冷加工而生产的状态。 沉淀热处理或拐点热处理，冷加工，和消除热应力状态，TR－通过对沉淀热处理和拐点热处理消除热应力合金进行冷加工而生产的状态。 6. 6.1.1 退火以满足机械性能，O：
6.2 冷加工状态，H： 6.2.1 冷加工状态用于满足基于冷轧或冷拉的标准要求，H： 6.2.2 冷加工状态用以满足基于特殊产品状态名称的标准要求。H：
铜合金生产工艺流程：
经过分选后的铜、锌原料运送到铜合金熔炼铸造车间的对应料仓暂存。 根据不同的产品的要求，技术部下达配料单至生产车间，生产车间根据营销部下达的生产任务单组织生产。 熔化炉按炉次及配料单进行投料。 在熔化设备方面，采用工频感应电炉，在型式上选用潜流式熔化+调质+保温一体炉，炉子的个熔化、调质过程在一个完全密闭的环境内进行。不仅使整个生产过程中各种合金元素的损耗降到最低，而且熔炼过程中的烟气全部进入高效脉冲袋式除尘器得到净化后达标排放。 合金成分检测合格后，开始进行水平连续浇铸。浇铸设备选用连铸切割一体机，只需设定所需的规格尺寸，设备即按设定自动控制浇铸速度、并进行定尺切割。切割方式采用热切割方式，免去了一般金属切割过程中必须的切削油冷却和润滑。 连铸后的坯棒（锭）按最终产品要求进入二个流程： 普通的高纯度铜合金材通过免做头自动拉丝机进行去除氧化皮的处理，然后根据需要决定是否进行矫直和压光。经检验尺寸和外观合格后，这部产品已经完成。 高精度高精密合合金材还需要经过热挤压成型和后处理加工。 首先将铜锭加热后按产品要求进行棒/线坯的挤压生产，挤压机控制压余在4%以下，铜锭均匀脱壳（去除熔铸铜锭表面部分）。配合全自动的收线及牵引设备，实现从上料、挤制到下料的全过程自动化。 挤压坯根据产品要求采用盘拉机进行冷拉作业，在盘拉的过程中还需要有退火工序配合进行，以获得最佳的产品金相组织及加工性能。退火设备采用井式炉,实现三区独立温控，使得炉内的温差控制不超过3℃，既大大降低了能耗，又保证了热处理效果的同时克服了铜材表面的深度氧化，使得铜材的结晶组织更为致密。该炉子可以同时满足盘圆和直条的退火需求。 退火后的铜材表面会氧化，在进行下道工序作业前，必须把表面的氧化皮去除，去除氧化皮的方法有二种： 常规采用酸洗的方法进行处理。酸洗场地全部采用防渗防漏处理，酸洗和清洗废液设置专门的废水处理设施，中和后回用，沉淀下来的污泥集中贮存后由废杂铜综合回收生产工序进行处理。
上海理工大学科技成果——铜合金及加工技术 1、开发出大规模集成电路用引线框架材料 从1996年开始带领本课题组攻克了Cu-Fe-P系合金的合金化，熔炼工艺，轧制工艺与热处理工艺的结合协调和板型控制等关键技术，实现了Cu-Fe-P铜带和异型带的工业化的生产，产品的质量达到了国外先进同类产品的水平，大幅度提升我国引线框架用铜合金的综合技术水平，为企业带来了显著的经济效益，2004年产量就达到9200吨，产值 2.2亿元，2005年生产的集成电路引线框架用铜合金已超过10000吨，2006年生产的集成电路引线框架用铜合金已超过12000吨，到目前为止已经累计创造产值12亿元，利税达到1.2亿元。市场占有率达到50%以上，改变了我国该类产品全部依靠进口的局面。先后获得河南省科技进步一等奖一项，河南省科技进步二等奖一项，中国有色工业科技进步二等奖一项。 2、研制出具有自主知识产权的新一代高速列车接触线材料 高速电气化铁路电力牵引用接触线是通过与电力机车受电弓滑板滑动摩擦直接向电力机车输送电流的导线，随着电气铁路运行向高
速发展，要求接触线材料在具有良好导电性的同时，还应具有高的机械强度和高的抗软化温度。我国目前所使用的高速电气化铁路电力牵引用接触线材料多为进口材料。 本课题组在国家“863”项目的支持下于2002年开始研制和开发具有自主知识产权的高性能接触线材料。经过三年的攻关，已经研制出满足高速列车要求的析出强化型的高强度、高耐磨、高导电铜合金导线，并提供相应的适合工业化生产的制造和生产方法和工艺路线。所开发出的材料性能指标已达到抗拉强度σb＞580Mpa，延伸率＞5%，导电率＞78%IACS。同时具有良好的高耐磨性能，抗疲劳性能，抗高温软化性能，设计寿命为15年。目前已经申请国家发明专利四项。 双沟型铜合金接触线 3、采用快速凝固技术制备出高强度高导电铜合金 该项目利用快速凝固技术可以使合金固溶度极大的扩展和实现晶粒细化的特点，通过优化的合金化设计可以制备出同时具有高强度和高导电性的铜合金薄带，为一种非常理想的高强高导铜合金的制备方法。尤其是采用双辊快速凝固技术制备较厚的薄带具有非常巨大的应用前景。在合金化和制备技术方面有较大的创新，已经申请两项国
铜及铜合金的发展与应用 摘要：本文叙述了铜加工工业概况、铜材品种和质量现状及铜加工工艺与装备现状。同时, 阐述了高强高导铜合金的发展方向及应用前景。高强高导铜合金是一类很有应用潜力的功能材料, 近年来研究和开发应用高强高导铜基合金取得了显著成效，本文阐释了开发和研究高强高导铜合金的及制备方法与强化原理。 关键词：技术；发展；高强高导；强化机理；制备方法 正文：人类使用铜及其合金已有数千年历史。古罗马时期铜的主要开采地是塞浦路斯，因此最初得名cyprium（意为塞浦路斯的金属），后来变为cuprum，这是英语：copper、法语：cuivre和德语：Kupfer的来源。二价铜盐是常见的铜化合物，常呈蓝色或绿色，是蓝铜矿和绿松石等矿物颜色的来源，历史上曾广泛用作颜料。铜质建筑结构受腐蚀后会产生铜绿（碱式碳酸铜）。装饰艺术主要使用金属铜和含铜的颜料[1]。 铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。铜是一种红色金属，同时也是一种绿色金属。说它是绿色金属，主要是因为它熔点较低，容易再熔化、再冶炼，因而回收利用相当地便宜。[2]。 纯铜是柔软的金属，表面刚切开时为红橙色带金属光泽、延展性好、导热性和导电性高，因此在电缆和电气、电子元件是最常用的材料，也可用作建筑材料，以及组成众多种合金。铜合金机械性能优异，电阻率很低，其中最重要的数青铜和黄铜。此外，铜也是耐用的金属，可以多次回收而无损其机械性能。 矿石的冶炼过程通常有两种方式：1.火法炼铜。通过熔融冶炼和电解精火炼生产出阴极铜，也即电解铜，一般适于高品位的硫化铜矿。火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石，通过选矿提高到20～30%，作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼，产出的熔锍（冰铜）接着送入转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂，或铸成阳极板进行电解，获得品位高达99.9%的电解铜。该流程简短、适应性强，铜的回收率可达95%，但因矿石中的硫在造锍和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出，不易回收，易造成污染。90年代出现如白银法、诺兰达法等熔池熔炼以及日本的三菱法等、火法冶炼逐渐向连续化、自动化发展。2.湿法炼铜。一船适于低品位的氧化铜，生产出的精铜称为电积铜。现代湿法冶炼有硫酸化焙烧－浸出－电积，浸出－萃取－电积，细菌浸出等法，适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。湿法冶炼技术正在逐步推广，预计本世纪末可达总产量的20%，湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。 铜合金（copper alloy ）以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。主要用于制作发电机﹑母线﹑电缆﹑开关装置﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。铜的重要合金有以下几种：1.黄铜。黄铜是铜与锌的合金，因色黄而得名。黄铜的机械性能和耐磨性能都很好，可用于制造精密仪器、船舶的零件、枪炮的弹壳等。黄铜敲起来声音好听，因此锣、钹、铃、号等乐器都是用黄铜制做的。2.青铜。铜与锡的合金叫青铜，因色青而得名。在古代为常用合金(如中国的青铜时代)。青铜一般具有较好的耐腐蚀性、耐磨性、铸造性和优良的机械性能。用于制造精密轴承、高压轴承、船舶上抗海水腐蚀的机械零件以及各种板材、管材、棒材等。青铜还有一个反常的特性——“热缩冷胀”，用来铸造塑像，冷却后膨胀，可以使眉目更清楚。3.磷青铜。铜与锡、磷的合金，坚硬，可制弹簧。4.白铜。白铜是铜与镍的合金，其色泽和银一样，银光闪闪，不易生銹。常用于制造硬币、电器、仪表和装饰品。[3]。
铜及铜合金线材建设项目可行性研究报告
目录第一章总论 1.1项目概况 1.1.1项目名称 1.1.2建设单位 1.1.3法人代表 1.1.4项目概述 1.2编制依据与原则 1.2.1编制依据 1.2.2编制原则 1.3研究范围 1.3.1建设内容与规模 1.3.2拟建设地点 1.3.3项目性质 1.3.4建设总投资及资金筹措 1.3.5建设期 1.4主要技术经济指标 1.5结论 第二章项目概述 2.1铜线材 2.2项目背景 2.3项目可行性 2.3.1项目所在地优势明显
2.3.2项目建设意义重大 2.3.3项目经济效益显著 第三章铜线材市场分析与预测3.1国内外铜线材市场分析3.2国内铜线材需求预测 第四章产品方案及生产规模4.1产品方案 4.1.1产品定位 4.1.2产品类别及技术参数4.2生产规模及销售预测 第五章技术方案及设备方案5.1技术方案 5.1.1生产工艺技术 5.1.2生产工艺流程 5.1.3产品原材料 5.2设备方案 第六章项目工程方案 6.1土建方案 6.1.1总平面布局 6.1.2建筑功能布局 6.1.3建筑结构 6.2给排水系统 6.3空调通风系统
6.4供电系统 6.4.1供电配置 6.4.2弱电系统 第七章资源利用与节能措施 7.1资源利用分析 7.1.1土地资源利用分析 7.1.2水资源利用分析 7.1.3电能源利用分析 7.2节能措施分析 7.2.1土地资源节约措施 7.2.2水资源节约措施 7.2.3电能源节约措施 第八章生态与环境影响分析 8.1项目自然环境 8.1.1项目地理位置 8.1.2气候、气象 8.1.3土地、矿藏、水资源 8.1.4地形、地貌及交通 8.2社会环境现状 8.2.1行政区划及人口 8.2.2经济发展 8.3项目主要污染物及污染源分析8.3.1施工期
高速线材生产中的产品缺陷分析 摘要 2013年元月首钢长钢公司高线工程项目投产。该生产线建成投产后，对首钢长钢实现低成本、高效益奠定了良好基础。如何生产出优质高速线材产品，实现降低成本，提高效益，增强竞争能力，促进企业的发展和壮大，是我们关注的问题。因此，认真对待高速线材产品在生产过程中产生的缺陷，分析引起这些缺陷的原因，并消除这些缺陷，就具有非常重要的现实意义。高速线材产品生产中常见缺陷有外形及尺寸精度；表面质量；截面质量及金相组织；化学成分及力学性能； 关键词：高速线材产品缺陷原因 2013年元月首钢长钢公司高线工程项目投产。该生产线建成投产后，对首钢长钢实现低成本、高效益奠定了良好基础。如何生产出优质高速线材产品，实现降低成本，提高效益，增强竞争能力，促进企业的发展和壮大，是我们关注的问题。因此，认真对待高速线材产品在生产过程中产生的缺陷，分析引起这些缺陷的原因，并消除这些缺陷，就具有非常重要的现实意义。高速线材产品生产中常见缺陷有外形及尺寸精度；表面质量。本文着重阐述这些缺陷的特征、形成原因及消除措施。 一、首钢长钢高速线材生产现状 2012年12月18日，首钢长钢公司精品高线工程点火一次成功，高线项目工程进入烘炉阶段。 精品高线工程作为承接总公司长材产品的基础性工程项目，是长钢公司产品结构调整，实现产品升级换代的重要工程之一。该生产线建成投产后，对首钢长钢实现低成本、高效益奠定了良好基础。轧机选用了高刚度、短应力线轧机，采用平立交替布置，全线实行远程自
动化控制，工艺装备达到了国际先进水平。加热炉采用蓄热式高温燃烧技术，双层框架斜坡滚轮式炉底步进机械，热工自动化控制系统采用了国内先进技术，比常规加热炉节能45%。轧机机组传动采用Siemens的SIMOREC-K全数字直流传动装置，所有传动电器均采用变频控制节能技术和无功补偿技术，节电率达35%以上，工业用水100%循环利用，实现零排放。 该工程项目于2013年元月份投产，可实现年产110万吨精品线材，主要产品品种有φ5.5—25mm全系列精品线材及中碳钢、高碳预应力钢丝及钢绞线、冷镦钢、爆破线、合金焊线等线材产品，可实现工业产值75亿元以上。 提出“高速线材生产中的产品缺陷分析”这一课题的目的是：提高高速线材产品的质量，打造优质高速线材产品，实现降低成本，提高效益，增强竞争能力，促进企业的发展和壮大的目的。 二、首钢长钢高速线材产品的主要特点 2.1品种规格范围宽 得宜于合理的孔型系统和高适应性的机电设备及布置形式，高速线材的产品规格范围远比普通线材要大（φ5．5 ～16 mm），配以棒材生产线，还可以生产φ20 ～60 mm的棒材（以盘条的方式收集）。 在钢种上可以生产几乎所有的钢种；在品种上，可以生产相应规格的螺纹钢、方钢、内六角钢等。 2.2 盘重 线材生产中，轧制过程中轧件的温降是限制单盘重量的决定因素，而温降主要受制于轧制速度；高速线材有着数倍于普通线材生产的轧制速度，温降已不成问题，理论上讲，高速线材可以生产无限大盘重的线材。 大盘重有利于提高生产厂家的生产效率和成材率，也有利于增加用户的效益。 2.3尺寸精度 精确的孔型设计、合理的轧制时张力及活套控制、单线无扭轧制方式、足够的轧机刚性和耐磨的轧辊材质，使得高速线材的断面尺寸精度达到比较高的水平，也是普通线材轧机所达不到的，一般尺寸精度可达到±0．1～±0．2 mm。 精轧机组后面如使用减定机组则尺寸精度还可以提高。 2.4内部质量 控轧控冷技术的使用，可以得到所想要的内部组织形式和性能。产品性能高度一致，同条抗拉强度波动≤±2．5 %，同牌号线材抗拉强度波动≤±4 %。 2.5 表面质量 合理的孔型系统、耐磨轧辊和轧后控冷技术使得高速线材的表面质量十分优良，表面缺陷很少，表面氧化铁皮少,且是易溶于酸而被清除的FeO组织。 三、高速线材产品的种类和用途（举例长钢生产的高线产品） 3.1线材种类 按照用途线材可以分为两类：一类是直接使用的，多用作建筑钢筋；另一类是深加工后使用的，用于做拉丝或冷镦做钉的原料。 3.1.1软线 一般指普通低碳钢热轧盘条，（有）现用的牌号主要是碳素结构钢标准中规定的Q195、
一、铜和加工铜合金的热处理 字体[大][中][小] (一)铜和加工铜合金的退火 1. 再结晶退火 加工硬化可以提高铜和铜合金的强度和硬度，但也降低了材料的塑性和韧性。 冷加工(冷轧、冷冲或冷拔)后的型材(线材、棒材、板材)再作进一步冷变形时将 成为困难。所以，材料冷轧或冷拔的过程中，一道与一道之间须进行再结晶退火，恢复其塑性，以便于冷加工，此类再结晶退火为中间(再结晶)退火。 为了改善材料的组织，且使材料均匀化，以满足使用条件的要求，成品最终要进行一次再结晶退火，即为最终再结晶退火。 通常中间退火时，采取快速升温，装炉量大，温度取上限.从而提高再结晶温度，细化晶粒，缩短加热时间，减少氧化，提高生产率;最终退火，缓慢升温，控 制装炉量，温度取下限，特别是薄壁零件，以保证产品性能均匀。温度控制在±5℃ 之内，退火保温时黄铜为1.5～3h，锡青铜、铝青铜、铍青铜为1～3h。纯铜的 再结晶退火工艺见表9.2-1，加工铜合金再结晶退火工艺见表9.2-2，对于能热处 理强化的铜合金，中间退火后必须缓冷，其他铜合金冷却速度对性能影响不大。 中间退火的温度与预先的冷变形程度、金属的成分、加热速度、原始晶粒尺寸等 有关。加热温度且在再结晶温度以上，温度太低再结晶不完全，但太高又会使晶 粒粗大，使下一道冷加工时，材料表面出现“桔皮”状，这是十分有害的，尤其 在单相材料中。在成形加工量小时，宜采用晶粒细小的坯料，当成形加工量大时，宜采用晶粒粗大的坯料。铜合金再结晶后的力学性能不仅与其成分有关，还与退 火温度及退火前的冷加工量有关，表9.2-3显示了黄铜带材的制造过程与力学性能 的关系。 2. 去应力退火 其作用是去除铸件、焊接件及冷成形件的内应力，以防止零件变形与开裂，也能提高抗蚀性(因零件存在拉应力时，在腐蚀介质中，极易产生应力腐蚀)。去 应力退火也能提高冷成形黄铜、锌白铜、磷青铜的弹性和强度。一般合金去应力 退火保温时间为1～3 h，铍青铜为15～20 min，去应力退火温度见表9.2-2。 3. 一般铜合金弹性材料的强化和热处理 有些铜合金通过冷塑性变形加低温退火来提高其弹性极限，制作弹性元件。 冷塑性变形度愈大，低温退火后的弹性极限提高愈多。一般铜合金弹性材料获得 最好的弹性极限及其应力松弛的低温退火规范见表9.2-4。 表9.2-1 纯铜再结晶的退火温度及保温时间 产品代号退火温度/℃保温时间直径或厚度
铜合金线材表面裂纹形成原因及解决办法 现象：在铜及铜合金线的实际生产过程中，铜线坯杆、半成品或者成品表面经常会有裂纹的现象，表面裂纹的存在往往会造成后道加工困难（频繁断线）、产品性能无法达标、表面质量不符合客户的要求。一旦线材表面有裂纹，通过后道加工消除，是比较困难的。 铜线常见的裂纹形成主要有以下几种： 1、熔铸裂纹：上引生产工艺不当，生产的坯杆表面就有裂纹。 2、刨皮裂纹：坯杆拉丝刨皮量过大，造成产出的线材表面有裂纹。 3、模眼裂纹：拉伸模具内侧有缺陷，造成产出的线材表面有裂纹。 4、配模裂纹：拉丝配模不当，造成产出的线材表面有裂纹。 5、磨损裂纹：拉丝过线轮、电极轮或拉丝收线卷筒表面严重磨损，造成产出 的线材表面有裂纹。另外拉丝过程中，铜线不在正常轨道，和设备其他部位产生了接触，会产生轻微的划痕甚至是裂纹。 一、熔铸裂纹 铸造温度过高，坯杆表面会出现裂纹 例如H63 （Cu含量：64±0.5%，其余为Zn）铸造温度在1055℃以上、牵引速度2.1mm/min生产时， 8.0坯杆表面容易形成裂纹。原因是铸造温度过高，坯杆冷却表面至内部的温度梯度大，偏析严重；在坯杆冷却凝固的末期，当结晶骨架已经形成并开始线收缩后，由于牵引速度相对过快，因收缩受阻而产生的应力或塑性变形超过了H63在该铸造温度的强度极限或延伸率，导致了裂纹的形成。 解决办法：（1）治本不治本的方法：若现有的铸造温度（1055℃以上）没有改变，只能尝试着调低牵引速度，直至坯杆表面没有裂纹产生为止。这样往往使得牵引
速度变得很低，大大降低了当天产能而且增加了能耗，是不利于工厂大批量生产的。 （2）治标治本的方法：是选择最佳的铸造温度。生产上一般取液相点的 1.05~1.13倍温度作为铜合金的铸造温度，因此，准确定好铸造温度，通过调试其他参数（如牵引速度、冷却水温差、反推量、反推时间和节距）达到最佳配合，就能从根本上杜绝裂纹的产生。 二、刨皮裂纹 熔铸的坯杆表面有竹节，所以需要在倒拉机上拉拔、刨掉表面的竹节层，以使得线材表面光滑。若拉丝刀模选择不好，刨皮量过大，线材表面往往会有裂纹。原因是刨皮过厚，模具内金属变形流动产生的阻力大，线材表面受到的各向应力难以达到平衡。 解决办法：实际生产中，要选择匹配度最佳的刀模和拉伸模，严格控制刨皮量大小。 三、模眼裂纹 拉丝模具内侧有裂纹、磨损或划痕，眼模进角不合理等。拉丝过程中，金属流动不均匀，容易出现中央爆裂的现象。 中央爆裂：表面有明显的裂纹，断线处从铜线的中心部位断裂，一端表现为尖锥，另一端是尖锐的孔洞。 解决办法：（1）定期检查模具眼模的变形角，磨损多的立即更换。 （2）定期检查拉丝油的浓度、PH值、温度和导电率，发现异常及时处理。（3）使用过的模具，必须及时清理掉模眼内的铜粉和其他脏物，避免堵塞模孔。（4）定期检查拉丝机内的塔轮、模座，磨损严重时及时更换。
线材的特性及对音质影响的程度 有的人说音响线材对于音响系统影响巨大，有的人说只是心理作用，也有很多玩家会称音响线材就是玄学……很多不同的说法，但线材的价值是否真的难以估量？我们今天来说一说音响线材的特性，看看线材之于整个音响系统有什么影响。 线材的材料：TPC电解铜，OFC无氧铜，OCC单结晶铜。OCC有很多好处，但在许多名牌音响线中，只有级少数高价产品才舍得用OCC，绝大多数仍然以OFC材料为主。一条好的音响导线，应该具备低电容、低电感、低电阻与低集肤效应等物理性。 线 音响导线的结构对声音影响极大。因为音响导线的电器特性不外就是电容、电阻、电感等几部分；同样一道菜，就看大家怎么运用调理了。一般缠绕线的方法，不外乎有三种：以一条或三条裸线为中心，其余周围之裸线以此为中心向同一方向卷绕，称为同心绕法；也有以全部的裸线为一体，向同方向卷绕的集体绕法；另外就是采取折中的复合绕法，大部分欧美制造的线似乎以采用同心绕法居多。最早的讯号线，基本上都是采用单芯结构的同轴导线，这是1930年代为了电话的长距离传送所开发出来的。由于低信号损失，一条导线上能传送多数的信息，不易受外来噪声的影响等，因此同轴导线能应用于所有的信号传送上。不过后来发现，一般的同轴导线其中心导体为一条单线，单线太细会使电器阻值增加；太粗的话，则频率高的讯号不易通过。因此有人将多数
比头发更细的导线束成一股，使低频到高频的传送损失减少；但又有人发现，细线的截面积较小，中低频段的信号较高频差，所以他们利用不同粗细、个别绝缘的导体，负责不同频段信号的传输，如此即可避免集肤效应，同时又能够达到全面性的要求。同样的材料与同样的屏蔽，但只要线径粗、细或缠绕方式有异，结果将相差十万八千里。 包覆隔离也不能忽略。在一条线里面，除了最外层的隔离网或软质PVC包覆外，里面最多可以有十多层百般各样的填充与隔离设计。常见的填充材料有棉线、PE绳或PVC条等，由于绝大多数的导体截面积都是圆形的，因此必须要由填充材料填充，构成紧密扎实的支撑，以避免线材在曲折时造成压扁的现象。导体的绝缘处理，也有绝缘漆包、PVC以及铁氟龙等不同方式，各种绝缘材料的电气个性互异，设计者可按需求来选择。一般来说，以价格最高的铁氟龙效果最佳。至于隔离层，主要是防止大气中的电磁波进入，使导线变成天线，常见的线材有铝箔、镀锡铜网等，甚至有用OFC无氧铜编制的隔离网。 线材一般可分为单芯线，多心线和复合线，单芯线常用的是美国产的线圣；多心线的常用的是美国产的怪兽；复合线常用的是荷兰产的范登豪。线材根据材质还分普通无氧铜单晶铜，合金材料和无机材料。普通无氧铜还要分清几个N，一般的大部分是4个N的，好一点的是6个N的，高级的是8个N以上的（什么是几个N？就是铜的纯度，几个N就是几个9，比如6个N就是99.9999%），什么是单晶铜？大家都知道一般的金属物质是由无数晶体组成的，单晶铜就是很长一段线是一个晶体，所以信号的传输就比较顺畅。合金很容易理解，就是很多金属的融合。无机材料：不是有机的就是无机了，比如炭纤维。复合线就是两种不同的金属材料的复合，比如包银线就是在铜线的外面不是电镀而是包了一层银。还有一种线是单芯线和多芯线的结合，就是线的结构是多芯线但每
铜及铜合金 一、宏观分析 1.试样的制备试样需磨平，热蚀前试样表面的油污需清洗干净。侵蚀剂为1：1硝酸水溶液，加热温度约50~70℃，时间约5分钟。观察面上如有一层黑色的氧化膜，可用稀盐酸溶液擦掉。 2.常见的缺陷缩孔、疏松、气孔、偏析、外来非金属和金属夹杂、铸造粗晶、冷隔。 二、微观分析 1.试样的制备试样在磨光前可用锉刀将样品锉平并倒角。然后逐步经400﹟、600﹟、800﹟、1000﹟、03﹟、05﹟SiC水砂纸及金相砂纸磨平, 最理想是砂纸上涂抹汽油起润滑作用，在换用下一道砂纸时应清洁试样,可以避免将上道较粗的砂粒带到细纱纸上,同时将原来磨制的方向改变90°。铜和铜合金质地较软，磨光时需均匀用力，着力不可太重，切忌顺序使用两种砂纸的粒度相差太大，含使前一加工所留下粗大磨痕为表层金属流动和金属粉末填充，造成表面磨得很好的错觉，在组织显示过程中，这种缺陷会暴露出来。 2.试样的抛光经最后一道砂纸磨过的试样，经水冲洗后即置于抛光机上进行抛光。抛光丝绒最理想。 ■抛光粉常用的有以下几种： ⅰ）氧化铝硬度高，切削力强，对质地教硬的两相合金是一种理想的抛光磨料。 ⅱ）氧化铬硬度低于氧化铝其切削能力比氧化铝差，但对纯铜、单相铜合金，如铍青铜、铜钛等广泛使用。 ⅲ）氧化镁硬于氧化铝、氧化铬，其颗粒具有尖锐磨削刀口，作铜及铜合金的精抛光用 软软的铜合金，常采用浸蚀抛光的方法消除干扰变形层和抛光条纹。 粗抛：氧化铬或W3~W5金刚石研磨膏 精抛：氧化镁或W0.5~W2.5金刚石研磨膏 ■化学抛光剂： ①50ml正磷酸+28ml冰醋酸+22ml硝酸 ②3份硝酸+1份盐酸+1份磷酸+5份冰醋酸
铜合金分类与化学成分 一、黄铜 黄铜是铜与锌的合金。最简单的黄铜是铜——锌二元合金，称为简单黄铜或普通黄铜。改变黄铜中锌的含量可以得到不同机械性能的黄铜。黄铜中锌的含量越高，其强度也较高，塑性稍低。工业中采用的黄铜含锌量不超过45%，含锌量再高将会产生脆性，使合金性能变坏。 为了改善黄铜的某种性能，在一元黄铜的基础上加入其它合金元素的黄铜称为特殊黄铜。常用的合金元素有硅、铝、锡、铅、锰、铁与镍等。在黄铜中加铝能提高黄铜的屈服强度和抗腐蚀性，稍降低塑性。含铝小于4%的黄铜具有良好的加工、铸造等综合性能。在黄铜中加1%的锡能显著改善黄铜的抗海水和海洋大气腐蚀的能力，因此称为“海军黄铜”。锡还能改善黄铜的切削加工性能。黄铜加铅的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性，铅对黄铜的强度影响不大。锰黄铜具有良好的机械性能、热稳定性和抗蚀性；在锰黄铜中加铝，还可以改善它的性能，得到表面光洁的铸件。黄铜可分为铸造和压力加工两类产品。常用加工黄铜的化学成分，见表1。 表1 常用加工黄铜的化学成分
二、青铜 青铜是历史上应用最早的一种合金，原指铜锡合金，因颜色呈青灰色，故称青铜。为了改善合金的工艺性能和机械性能，大部分青铜内还加入其它合金元素，如铅、锌、磷等。由于锡是一种稀缺元素，所以工业上还使用许多不含锡的无锡青铜，它们不仅价格便宜，还具有所需要的特种性能。无锡青铜主要有铝青铜、铍青铜、锰青铜、硅青铜等。此外还有成份较为复杂的三元或四元青铜。现在除黄铜和白铜（铜镍合金）以外的铜合金均称为青铜。 锡青铜有较高的机械性能，较好的耐蚀性、减摩性和好的铸造性能；对过热和气体的敏感性小，焊接性能好，无铁磁性，收缩系数小。锡青铜在大气、海水、淡水和蒸汽中的抗蚀性都比黄铜高。铝青铜有比锡青铜高的机械性能和耐磨、耐蚀、耐寒、耐热、无铁磁性，有良好的流动性，无偏析倾向，可得到致密的铸件。在铝青铜中加入铁、镍和锰等元素，可进一步改善合金的各种性能。 青铜也分为压力加工和铸造产品两大类，常用加工青铜的化学成分见表2。 表2常用加工青铜的化学成分
《加工铜及铜合金牌号和化学成分》（送审稿） 编制说明 根据中国有色金属工业协会文件《关于下达2009年第一批有色金属国家、行业标准制（修）订项目计划的通知》（中色协综字[2009]165号）的要求，我公司承担了GB/T5231-2001《加工铜及铜合金化学成分和产品形状》的修订工作。该标准主管部门为中国有色金属工业协会，由全国有色金属标准化技术委员会技术归口，计划要求2011年完成修订任务，标准计划编号20091080-T-610。 为保证标准的编制水平，中铝沈阳有色金属加工有限公司成立了标准编制小组，进行了全面的市场调研，并以函件的形式向同行业广泛征询修订意见及相关技术数据，全面准确地了解铜加工行业近几年的发展动态。标准修订过程中经过多次征询意见，2010年2月形成了该标准讨论稿，四月武夷山会议及八月呼和浩特会议两次讨论后，标准稿经过较大调整，于2011年3月形成标准送审稿。 1.我国加工铜及铜合金化学成分标准修订历程及牌号的发展概况。 我国的《铜及铜合金化学成分和产品形状》标准最早是仿效前苏联“ΓΟＣΤ”标准形式，制订了YB145～148—65，1971年进行第一次修订为YB145～148-71、1985年第二次修订为GB5231～5235—85，2001年修订为GB/T5231-2001。几次修订后其中元素控制范围水平不低于发达国家水平，但其模式和系列化程度都没有突破性提高。 纳入原国家标准GB/T 5231－2001的变形铜及铜合金牌号一共有111个，其中紫铜9个，黄铜43个，青铜41个，白铜18个。但是各加工企业实际生产的牌号远不止这些，据不完全统计，近10年来申请专利的新型合金就达70余个，而各个公司、院所研究开发的新型铜合金更数倍于此，达1000个以上。随着专业化生产趋势的不断发展，合金系列化程度在迅速提高，铜合金材料的成份细化分类已成必然趋势，为适应下游用户不同生产线工艺条件的要求，个性化，精密化产品越来越多，相比10年前有了很大的变化。 本标准合金牌号达到201个（美国2009年11月18日最新公布合金牌号为397个），基本上纳入了近10年来新开发研制的热点新合金牌号，新增电子铜银合金、引线框架材料、弥散强化铜合金、高强高导铜铬、铜铬锆合金、高速轨道交通接触线及受电弓用铜合金、无铅易切削铜合金系列、海水淡化用铜合金、高耐磨铜合金等。 而且合金系列化程度显著提高，尤其是铜银系合金，铜铬系合金，铜锡系合金、铅黄铜，锌白铜，系列化程度较原国标有大幅度的提高，部分合金系的系列化程度已接近美国ASTM标准。 例如，铅黄铜，为了适应不同用户的车削条件（车速和润滑方法），将铅含量的范围细分，从而衍生出多个新合金牌号。本标准草案新增8个铅黄铜合金牌号，加上原国标中已经纳入的合金牌号11个，共19个合金牌号，含铅量上限最高值4.5，最低下限值0.05,细化程度极高。美国2009年11月18日最新公布
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 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。 大部分连续铸造和轧制的产品都装有非破坏性设备，而这些设备往往都进行在线应用来检测表面诸如裂缝和氧化物等缺陷。对于某种高质量的应用，通常要通过机械修整来将表面好多层金属清除掉。
线材产品特性 4.0 产品特性 在当今的线材和钢丝市场，对线材冶金特性和表面质量的精确控制的要求要求钢厂改善在线冷却工艺。斯太尔摩控制的冷却系统提供了必须的能力控制线材.其中机架间冷却、水箱冷却和斯太尔摩运输机的组合是必备的处理设备。便于在较大材料范围内由线材生产厂生产出必要的微观结构。 斯太尔摩运输机具有在较宽范围内的冷却速度上生产出最佳微观结构的低碳钢直到高碳钢，低合金钢和特殊钢材。表4.1列出通过斯太尔摩运输机处理的各种线材的牌号和应用。 4.1低碳钢 低碳钢在线材业界一般量化定义为含炭量最大0.23%的钢。低碳钢又进一步被细分为包括含碳范围一般在0.15%到0.23%的中低碳钢。低碳钢线材通常进行面积变化量超过97%拉拔或面积变化量超过85%冷锻处理。为达到这种极度变形，低碳钢必须抵抗变形特性，高延展性和低加工硬化指数。 影响这些拉拔特性的因素是化学成分，铁的结晶粒度大小和应变时效。 低碳钢化学成分可随生产钢的方法不同而变化。沸腾钢含碳、硅、铝和氮较低，能生产出可用于冷处理的最佳效果的钢。一般地，与连续型材（continuously strand cast steel）铸钢相比沸腾钢表现出超级冷处理特性,如图4.1所示。高氮钢，一般在电炉炼钢情况下产生，容易产生动态应变时效导致加工硬化指数升高。不含铝的钢一般不用因为铝的氮化物是铁的晶粒粒度更加改善从而增加加工硬度。低碳钢的抗拉强度与铁的晶粒粒度和碳的超级饱和程度以及碳化物的析出形态有关。稳定的碳化铁是碳析出的最佳形态，它应当存在于低碳钢中以产生好的拉拔性能。如果碳在铁晶粒的间隙中存在，或在断层中析出或是均匀分布的碳化物，则在拉拔中会增加硬化速度。后变形冷却的程度是控制碳形态的主要参数。慢的冷却速度允许有充足的时间形成碳化铁，而对低用于拉拔钢丝的碳钢来说，碳化铁是已显示是碳析出的最好形式。 对低碳钢，目的通常是产生最低的抗拉特性和加工硬化速度，因此可以允许最大限度的冷加工直接拉拔。微观结构上这表现出一个大的铁素体