紫铜退火工艺研究

《紫铜退火工艺研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、一紫铜管压型开裂分析情况描叙2011年7月13日，我公司的产品压扣2（2A80200669G00）在南车电机由用户压接后出现一起开裂现象，14号由我公司提供了10件相同产品，经试压后再次出现开裂现象。该产品的退火设备为真空退火炉，退火温度为620～650℃，保温120分钟，装炉方式为插装，单炉数量约为300件。图片如下：后续我们采用了箱式退火炉，退火温度设定为700℃，保温90分钟，单炉退火数量约为50件左右，退火后压扁也有部分开裂。这一批次的紫铜退火后表面氧化严重，且开裂的铜管表面多有气泡、粗拉道且表面有较大晶粒。这

2、些症状是紫铜管在还原性气体中退火后的常见一种毛病，名为“氢病”，其化学反应方程式如下Cu20+CO→2Cu+CO2↑(1)Cu20+H2→2Cu+H2O↑（2）在反应中生成的CO2、H2O在晶界上聚积，铜中含O元素较多时，生成的气体压力超过晶界强度，导致晶体开裂。原因分析：真空退火或箱式退火均是沿用以前的工艺，退火温度设定，保温时间及冷却方式都没有问题，而恰巧该批铜管材料为新进材料，和以往并非同批次。我们可以初步判定这批材料含O元素较高。促使了氢病的产生。问题1：真空炉退火怎么也会产生氢病？真空退火炉的工作原理是，在真

3、空中对紫铜管进行退火，以防止紫铜管中的O元素与空气中H、C元素等发生反应。然而我们观察发现真空退火炉密封槽上有大量金属锈迹，且密封垫圈存在有缺口、划痕、毛刺等，这将严重影响真空炉气密性。无法达到真空退火的效果。在后续的工作中，我们更换了密封胶条，并铲除了密封槽里的铁锈，并采用填充氮气的工艺对一批材料取样重新进行退火并压型.对比如下图。漏气真空炉退火图修善后真空退火图从图中可以看出修善后真空炉退火后压型无开裂，且表面无黑色氧化物。问题2：为何箱式退火开裂情况会比真空退火少？箱式退火炉没有抽真空，也并非密封无法杜绝（1）、

4、（2）化学反应，理论上应该开裂更严重，然而箱式退火保温时间为90分钟，保温结束后采取迅速水冷。而真空退火炉保温时间为120分钟，保温结束后进行自然冷却，时间为4小时，总时间为6小时，退火方式保温时间冷却时间总时间真空退火2小时取出真空胆在真空胆中自然冷却（4小时）6小时箱式退火1.5小时水冷1.5小时在真空炉漏气的情况下箱式退火的时间远远小于“真空炉”退火，大大缩短了（1）、（2）反应的时间，从而箱式退火效果要比漏气的真空炉退火效果好。总结通过各种对比试验，我们论证了铜管压型开裂的问题所在:1.真空退火炉密封槽上有大量

5、金属锈迹，且密封垫圈存在有缺口、划痕、毛刺等严重影响真空炉气密性。无法达到真空退火的效果。2.该批次材料中氧含量较高，促使了退火中“氢病”的产生。改进措施：1.对真空炉的修善（已解决）2.从材料上控制。和供应商协商，用无氧紫铜替代以前的T2-Y。二紫铜管真空退火工艺优化情况描叙在我们的紫铜管压型开裂分析中，我们发现了一个附带问题，高温退火后，产品表面出现晶粒，非常粗糙。这不仅影响产品美观，更会在镀银后引起皮、露铜等现象。如下图所示镀银后起皮、露铜理论分析及试验我们需要的优化后的工艺是要求退火后，铜管内部晶粒组织细小（内

6、部晶粒组织细小则外表光滑、镀银后不易起皮及露铜）且硬度低于60HB(硬度低适于压型)。由于退火温度不同，导致紫铜的微观组织及硬度不同：退火温度低的，硬度高，组织细而密，不易于压力加工;退火温度高的硬度低，组织粗而大，易于压型，但影响外观。我们的目的是找一个最佳的退火温度，确保晶粒细小且硬度合适。为此，我们用φ37X4.5的材料做了以下三组试验1.真空退火炉，退火温度为620℃～650℃，保温120分钟，装炉方式为插装，单炉数量约为6件.测试硬度为54HB，试验效果如下图：620℃～650℃，保温120分钟退火效果图2.

7、真空退火炉，退火温度为520～550℃，保温90分钟，装炉方式为插装，单炉数量约为6件.测试硬度为39HB。试验效果如下图所示520℃～550℃，保温90分钟退火效果图3.真空退火炉，退火温度为450℃～480℃，保温90分钟，装炉方式为插装，单炉数量约为6件.测试硬度为37HB。试验效果如下图所示450℃～480℃，保温90分钟退火效果图结论通过试验我们可以得出结论，三组试验所测的硬度分别为39HB、37HB、54HB均能够满足硬度≤60HB，且温度越低表面越光滑。因此在今后的退火工艺中我们可以适当降低退火温度及保温

8、时间，以减少退火时表面氧化物的产生，起皮及镀银后露铜现象的产生。