铜母线表面质量的控制.docx

铜母线表面质量的控制张⒆(福州市广福有色金属制品有限公司,福建福州350012)摘要:本文简述了铜母线表面质量指标,分析了影响铜母线表面质量的主要因素及预防措施,介绍了铜母线表面质量的自动检测方法,并对其应用前景进行了分析。关键词:铜母线;表面质量;影响因素;预防措施;自动检测文章编号:1671-6795(2010)05-0042-04中图分类号:TG356.4文献标识码:A铜母线是铜加工材中的一个主要品种。铜母线具有较高的机械性能,良好的导电性、导热性,优良的抗腐蚀性、电镀性、钎焊性,美观漂亮的金属光泽及良好的成形加工性能等,因此用它制作的各种输变电、电器装备等在电力领域得到了广泛的应用。近年来随着国民经济的持续高速发展,我国铜母线产量和消费量也大幅度提高,同时对铜母线的质量要求也在不断提高。铜母线的质量要求,按照国家标准《GB/T5585.1─2005》的〉规定,主要包括8个方面,即化学成分、尺寸及偏差、形状(圆角及圆边半径)、截面积、平直度、机械性能(抗拉强度、伸长率、硬度、弯曲)、电性能、表面质量。由于我国现代化铜母线材生产历史较短,在生产中比较重视产品性能和尺寸公差,而对表面质量往往重视不够,不少企业的产品就是因为表面质量方面的原因,满足不了下游电元件等产品的要求,大大降低了市场竞争能力和市场价值。因此,系统地分析铜母线表面质量缺陷及其产生原因,研究检测手段和相应措施就显得比较重要。2铜母线表面质量影响因素铜母线表面质量可分为表面光洁、表面平整和表面缺陷三个主要方面,它与铜属性、生产工艺、生产管理和生产环境密不可分。2.1铜母线表面光洁的影响因素相对于其它金属而言,铜具有良好的耐腐蚀性,但在高温、潮湿、酸雾等环境中仍会发生化学变化,导致表面变色。在铜母线生产和储运过程中,不同程度地存在这些不利环境条件,会对表面质量产生一定影响。2.1.1温度在大气环境中,铜在室温下便会发生缓慢氧化;温度升高到100℃时,开始生成黑色CuO,氧化速度与时间的对数呈正比;当温度升高到185℃时,开始形成Cu2O,氧化速度显著提高;温度升高到400℃以上时,氧化速度更快,呈抛物线状升高。2.1.2湿度在潮湿环境中,由于有水汽存在,导致铜母线表面腐蚀或氧化:2Cu+H2O=Cu2O+H2↑1铜母线表面质量指标我国国家标准[1]《GB/T5585.1─2005》对铜母线表面质量要求是:“铜和铜合金母线表面应光洁、平整,不应有与良好工业产品不相称的任何缺陷。铜和铜合金母线圆角、圆边处不应有飞边、毛刺及裂口。”;表面质量检验方法是“正常目力检查”。这些规定比较全面;从检测方法来看,比较灵活,但可控性差。此反应的平衡系数K(=P/P)随温度上升而减H2O小,使铜更易于氧化。研究结果表明,在温度一定时,氧化膜生长速度随湿度增高而加大,相对湿度RH60%时更为显著;相对湿度不变,表面氧化膜随温度增高而增厚。2.1.3酸雾由于大气环境不断恶化,空气中常常含有SO2、H2S、CO2、NO2等酸雾,这些气体会加速铜母线表面变色,并且与温度、湿度一起产生多重影响。收稿日期:2009-09-2843第5期有色金属加工2.1.4拉伸加工工艺润滑剂因素工艺润滑剂的作用一是减少摩擦,二是确保和改善加工材的表面质量,三是防止金属粘焊在模具上,四是冷却降温作用。铜母线拉伸加工过程中残存在铜母线表面上的润滑剂、残酸、残水等也会直接或间接地影响铜母线表面质量。较好的润滑剂,其润滑性好,容量残留在铜母线表面上是铜母线表面产生变色或腐蚀斑痕的根源。2.2表面粗糙度的影响因素铜母线表面粗糙度的主要影响因素是铜母线晶粒度大小、拉伸模表面光滑度等。铜母线内部组织(晶粒度)越细密,则表面越光滑、粗糙度越小;拉伸模质量好,维护水平高,对改善铜母线表面粗糙度有重要作用。2.3在运输中由于包装和装卸不当,产生的铜母线表面缺陷①运输中因车辆不断的摆动和移动使相邻铜母线表面不断产生相互摩擦,相邻表面间不断的摩擦使小磨粒划出沟槽,随后迅速氧化并变黑,出现磨损腐蚀即“黑斑点”,导致铜母线表面磨损腐蚀缺陷。②运输中遇到雨雾天气,可能出现的另一种使铜母线表面产生锈蚀的缺陷,这种锈蚀是由渗入的活性液体与铜母线表面接触时产生的。因为空气中的氧总会与铜起氧化反应,这个氧化过程是缓慢的,经数月后铜表面才会变暗。然而,潮气存在时这个反应会加速进行,受潮的斑点很快地发暗发黑。引起锈蚀的常见机理是由于冷凝作用,特别是在梅雨季节,在空气高湿度环境中,铜母线的一些表面会吸附凝聚上一层从几十个水分子厚至肉眼可见的水膜。由此,加工好的铜母线表面因水膜产生电化学腐蚀即湿腐蚀过程。其不同化学反应式是:干燥空气中纯氧化过程,2Cu+1/2O2→Cu2O2Cu2O+O2→4CuO;硫的润滑剂;在铜母线堆放处或运输过程中可能遇到从化学物