1、铜棒理论重量不同截面的铜排的重量一 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 620650，保温120 分钟，装炉方式为插装，单炉数量约为 300 件。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。这些症状是紫铜管在还原
2、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+CO2Cu+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
3、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） 、 （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
4、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
5、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。 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
6、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 37X4.5 的材料做了以下三组试验 1. 真空退火炉，退火温度为 620650，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，2. 真空退火炉，退火温度为 520550，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。3.真空退火炉，退火温度为 450480，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。结论 通过试验我们可以得出，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。
