铜及电线电缆用无氧铜材简述_上海胜华电缆（集团）有限公司【官方网站】

2023-03-31 16:00:25

铜的基本知识
铜是人类最早使用的金属。早在史前时期，人们就开始挖掘露天铜矿，用获得的铜制作武器、工具等器皿。铜的使用对早期人类文明的进步产生了深远的影响。铜是一种存在于地壳和海洋中的金属。地壳中铜的含量约为0.01%，在某些铜矿床中，铜的含量可达3-5%。自然界中的铜大多以化合物的形式存在，即铜矿石。铜矿物与其他矿物聚合形成铜矿石，开采的铜矿石被精选成含铜量高的铜精矿。
一.性能
铜具有良好的物理和化学性质，如导电性、导热性、耐腐蚀性和延展性。导电性和导热性。纯铜仅次于银，可以拉成很细的铜线，做成很薄的铜箔。纯铜的新鲜断面呈玫瑰红色，但表面形成氧化铜膜后，外观呈紫红色，故常称为紫铜。
除了纯铜，铜还可以用锡、锌、镍金属化，形成不同特性的合金，即青铜、黄铜、白铜。当锌加入纯铜(99.99%)中时，称为黄铜。例如，含80%铜和20%锌的普通黄铜管用于电厂冷凝器和汽车散热器；加进去的镍叫白铜，剩下的叫青铜。除了锌和镍之外，凡是含有其他金属元素的铜合金都叫青铜，凡是加入的元素都叫青铜。最重要的青铜是锡磷青铜和铍青铜。如锡青铜在中国的应用历史悠久，用于铸造编钟、鼎、乐器和祭祀器皿。青铜也可用作轴承、衬套和耐磨零件。与纯铜的导电性不同，通过合金化可以大大提高铜的强度和耐腐蚀性。这些合金有的具有良好的耐磨性和铸造性能，有的则具有良好的机械性能和耐腐蚀性。
二、用途
由于上述优良的性能，铜在工业上被广泛使用。包括电气工业、机械制造、运输、建筑等。目前，在电气和电子工业领域，铜主要用于制造电线、通信电缆和其他成品，如电机、发电机转子、电子仪器和仪表等。，约占工业总需求的一半。铜及铜合金在计算机芯片、集成电路、晶体管、印刷电路板等设备和器件中发挥着重要作用。例如，具有高导电性和导热性的铬锆铜合金用于晶体管引线。最近，国际知名计算机公司IBM在硅片中采用铜代替铝，这标志着半导体技术中最古老的金属应用取得了最新突破。
上世纪80年代中期，美国、日本和西欧国家的精铜消费中，电气行业所占比重最大，中国也不例外。然而，20世纪90年代后，建筑行业管道的海外铜消费量大幅增加，成为国外最大的铜消费国。总部位于纽约的铜开发协会(CDA)发表的报告显示，1997年，建筑业仍是美国最大的铜产品最终用途市场。铜的抗腐蚀性在建筑业中常被用来制造水管、屋顶和其他给排水设施。此外，它还因其美观而被用于建筑装饰。建筑业用铜占美国铜制品总消费量的第一位。
随着科学技术的发展，铜的应用范围越来越广，铜在医学、生物学、超导和环境等领域发挥着重要作用。例如，当聚氨酯泡沫含有铜或氧化铜时，它可以大大减少这种塑料燃烧时释放的致命有毒气体——氰化氢(HCN)。大量研究资料证明，铜的杀菌作用能有效减少肺炎病菌的传播，抑制细菌的生长，保持饮用水的清洁。因此，未来铜管在国内建筑行业的发展前景将非常广阔。
三。铜的储量
世界上有丰富的铜资源。据美国矿务局1995年统计，世界铜储量为3.1亿吨，储量基数为5.9亿吨。铜储量最大的国家是智利和美国，分别占世界储量基数的23.7%和15.3%，其次是波兰、赞比亚、俄罗斯、扎伊尔、秘鲁、加拿大和澳大利亚。
世界上有九种工业类型的铜矿床:斑岩型、砂页岩型、铜镍硫化物型、黄铁矿型、铜铀金型、自然铜型、脉型、碳酸盐型和矽卡岩型。最主要的是前四种类型，占世界铜总储量的96%，其中斑岩型和砂页岩型分别占55%和29%。全球铜储量超过500万吨的巨型铜矿约有60个，斑岩矿38个，页岩矿15个，占巨型铜矿的88%。
中国可开采的铜精矿资源很少。目前主要的铜矿有江西德兴铜矿、西藏玉龙铜矿、玉龙铜矿和新疆新发现的阿舍勒铜矿。
四。铜的熔炼过程
从铜矿中开采的铜矿石被精选成铜精矿或高铜品位的铜矿石，铜精矿需要冶炼委托成为精铜和铜产品。
目前，世界上主要有两种炼铜方法:火法冶金和湿法冶金(SX-EX)。
1.火法
阴极铜，即电解铜，通过熔炼和电解精炼生产，一般适用于高品位硫化铜矿。
除铜精矿外，废铜是炼铜的主要原料之一，包括旧废铜和新废铜。旧的废铜来自旧的设备和机器，废弃的建筑和地下管道。新铜来自加工厂废弃的废铜(铜材产量比例约50%)。一般来说，废铜的供应是稳定的。废铜分为:裸杂铜:品位在90%以上；黄铜(电线):含铜材料(旧电机、电路板)；由废铜和其他类似材料生产的铜也被称为再生铜。
2.湿法:
一船适合低品位氧化铜，生产出来的精铜叫电积铜。
3.火法和湿法的特点
比较火法和湿法铜生产工艺，它具有以下特点:
(1)后者冶炼设备较简单，但杂质含量较高，是前者的有益补充。
(2)后者受矿石品位和类型的限制。
(3)前者的成本约为70-80美分/磅(约1540-1760美元/吨)，后者仅为30-40美分/磅(约660-880美元/吨)。
可见湿法冶炼技术具有相当大的优势，但应用范围有限。不是所有的铜矿都能用这种技术冶炼。然而，通过技术改进，近年来，越来越多的国家，包括美国、智利、加拿大、澳大利亚、墨西哥和秘鲁，将这一工艺应用于更多的铜冶炼。湿法冶金技术的提高及其应用的普及，降低了铜的生产成本，增加了铜矿的产能，在短时间内增加了社会资源的供给，造成社会总供给的相对过剩，对价格产生拉动作用。1997年，铜的期货价格从1996年的2600美元/吨的高点跌至1998年11月的1600美元/吨左右，这与湿法冶炼工艺比重的大幅度提高导致低成本铜大量上市有直接关系。
目前铜的平均生产成本为1400-1600美元/吨(64-73美分/磅)，期货价格的下跌是价格向价值的合理回归。随着其在冶炼过程中比重的不断增加，铜的价格走势将越来越深远。据悉，目前湿法炼铜成本最低仅为20美分/磅(450美元/吨)，最高为77美分/磅(1697.5美元/吨)，平均不到50美分/磅(1100美元/吨)。需要指出的是，1995年，湿法炼铜的平均生产成本仅为39美分/磅。最近，湿法炼铜的平均生产成本有所增加，主要是因为湿法冶金工艺已经扩展到处理硫化铜矿物。湿法炼铜工艺更适合于处理铜的氧化矿物和贫矿石，但是当处理硫化矿物和富矿时，或者当矿山位于寒冷地区时，湿法炼铜工艺的生产成本也更高，超过50美分/磅。
自20世纪70年代以来，中国一直在研究从低品位铜矿中提取铜的技术。1983年，第一座湿法炼铜厂建成，年产量120吨。近年来，由于引进国外优良的铜萃取剂和发展当地铜工业，新建了几十个小型湿法冶金厂，规模从几百吨到两千吨不等，但铜的年产量只有1.5万吨，与我国100万吨的精铜年产量相比，远远不够。目前，中国铜的生产成本约为18500元人民币，远高于世界平均水平1477美元(67美分)。“九五”期间，国家计委和中国有色金属工业总公司把湿法冶炼项目列为重点科研项目，在大冶的德兴铜矿、玉龙铜矿、铜绿山铜矿建设了几个示范厂。经过几年的努力，预计到本世纪末，我国湿法技术将会有一个大的发展，年产能估计达到5万吨以上。
据统计，1980年，湿法冶金精炼铜产量占世界精炼铜产量的2.5%，1994年提高到10%，1997年提高到18%。预计湿法冶金生产铜的比例最终将提高到25-35%。

无氧铜杆和无氧铜杆的区别及主要用途
第一，关于氧的吸入和解吸及其存在状态
一般生产铜棒的阴极铜氧含量为10-50 ppm，氧在铜中的室温固溶度约为2ppm。低氧铜杆的氧含量一般为200 (175)-400 (450) ppm，所以氧是以铜的液态吸入的，而上引法的无氧铜杆中的氧则相反。在铜的液态下长时间保存后，这种棒的氧含量通常在10-50 ppm以下，最低可达1-2ppm。从组织上看，低氧铜杆的氧含量降低并去除。晶界处氧化铜夹杂物的出现对材料的韧性有负面影响。而无氧铜中氧含量很低，所以这种铜的显微组织是均匀的单相组织，有利于韧性。无氧铜杆中的气孔并不常见，但它是低氧铜杆中的常见缺陷。
二、热轧组织和铸造组织的区别
因为热轧，低氧铜杆的组织属于热加工组织，原有的铸态组织已经被打破，出现了8mm杆状的再结晶，而无氧铜杆属于晶粒粗大的铸态组织。这是无氧铜再结晶温度较高的内在原因，需要较高的退火温度。这是因为再结晶发生在晶界附近，无氧铜杆的晶粒粗大，甚至可达几毫米，所以晶界较小。即使通过拉拔变形，与低氧铜杆相比，晶界仍然较小，因此需要更高的退火功率。无氧铜退火成功的要求是，当线材从棒中拉出但组织尚未铸造时，第一次退火的退火功率应比同等情况下的低氧铜高10-15%。连续拉拔后，后期退火功率要有足够的余量，对低氧铜和无氧铜要进行不同的退火工艺，以保证在制品和成品线材的柔软度。
三。夹杂物、氧含量波动、表面氧化物差异和可能的热轧缺陷。
Bzchcp3-" >在所有线径中，无氧铜杆的拉拔性能都优于低氧铜杆。除上述组织原因外，无氧铜杆夹杂物少，氧含量稳定，没有热轧可能造成的缺陷，杆表面氧化层厚度可达≤15A。在连铸连轧过程中，如果工艺不稳定，氧监控不严，氧含量不稳定将直接影响棒材的性能。如果能在后续工艺的不断清洗中弥补棒体表面的氧化物，更麻烦的是皮下存在相当多的氧化物，对断丝有更直接的影响。所以，为了减少断线，有时需要采取最后的手段——铜杆剥皮，甚至二次剥皮。目的是去除皮下氧化物。
第四，低氧铜杆的韧性不同于无氧铜杆。
两者都可以拉到0.015mm，但低温超导线材中低温级无氧铜的丝间距离只有0.001mm。
第五，从制棒原料到线材生产，经济上存在差异。
制造无氧铜杆需要高质量的原材料。一般拉拔直径> 1mm的铜线时，低氧铜杆的优势明显，无氧铜杆的优势是拉拔直径。
6.低氧铜杆的制线工艺与无氧铜杆不同。
低氧铜杆的制线工艺不能照搬无氧铜杆的制线工艺，至少两者的退火工艺不同。因为线材的柔软度深受材料成分、制棒、制线、退火工艺的影响，所以不能简单地说低氧铜或无氧铜软而硬。

电缆用铜材料的识别
目前电线电缆市场上的电缆可以说是真假难辨，而铜包铝线和铜包铝镁线都是近几年才刚刚上市的新产品，这就给了很多黑商家利用各种非法渠道追求暴利的机会。目前无氧铜线的价格在每吨5万元左右，而铜包铝的价格只有每吨2.5万元。(注:无氧铜比重8.9，铝比重2.7)。所以，作为客户，我们去购买产品的时候，不能只相信别人的话。我们必须自己关闭它们。怎样才能区分铜包铝电缆？
具体来说，我们可以通过以下五种方法来识别它:
首先，看外观
电缆真假取决于铜质。合格的铜芯线应为紫色，有光泽，手感柔软。假铜芯线的铜芯呈紫黑色、黄色或白色，杂质多，机械强度差，韧性差。稍微用力就会断，而且经常断丝。检查时只需将导线的一端剥去2cm，然后用一张白纸在铜芯上轻轻摩擦。如果白纸上有黑色物质，说明铜芯中杂质较多。
第二，看横截面
因为比较粗的电线是铜包铝的，所以很容易看出来。所以一般铜包铝都是软线，由很多小细丝和很多股组成。但只要切开横截面，看白色(铝的颜色)就能识别出是什么材料。
三、火法
就用打火机烧一下，看看烧起来的现象和烧起来后的结果。当火焰碰到导线时，铜包铝和铜包铝镁线的导体会直下垂，不容易烧坏。燃烧后，导体颜色为灰色或较暗；因为铝的熔点比铜低。区别:铜包铝燃烧后，用手指一拧，导体就会断裂，比较脆，会断成很多段。如果无氧的裸铜线燃烧成球珠，就是铜线。用不同粗细的铜丝烧后结果不一样，细丝熔化，粗丝原样。
4.用工具刮。
镀锡铜丝划伤后呈现黄色，所以是铜。裸无氧铜线划伤后仍是原色和铜。而铜包铝线和铜包铝镁铝则呈现雪花点白色。或者在水泥地面上擦丝也能得到同样的效果。铜包钢线也可以通过这种方法或磁铁来识别。
五、用仪器检测
电缆的铜导线由无氧铜线制成。除表面光滑、无缺陷外，其外形尺寸、机械物理性能和电气性能也应符合(GB/T3953-2009电工圆铜线)的要求。特别是导体电阻(率)是衡量导体材料质量的关键考核指标。为了区分铜导体的优劣，我们常采用电桥法测量导体电阻，并根据其截面换算成导体的电阻率。
1)GB/T3048.2-2007《电线电缆电性能试验方法第二部分:金属导体材料电阻率试验》(IEC60468:1974，MOD)。
2)电气硬圆铜线(Ty3.0mm)在20℃时的电阻率(不大于):0.01777ωmm2/m；
3)电气软圆铜线(TR)在20℃时的电阻率(不大于):0.017241ωmm2/m