电解铜熔体净化的研究

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针对电解铜的脱氧除氢净化,设计了适合铜液净化的工艺。通过比较不同脱氧剂的脱氧效果,确定了适合本实验研究的脱氧剂。为达到更好的脱氧效果,设计了一套过滤脱氧和吹氮除氢的净化装置,利用过滤介质的脱氧作用,研究了过滤净化机理,并验证了吹气除氢的净化作用。为防止铜液在熔炼过程中吸氧吸氢,研制了两种新型的电解铜覆盖熔剂JDT—Ⅰ和JDT—Ⅱ,对其覆盖净化作用进行了试验,并对熔剂脱氧除氢的效果进行了理论分析,研究了熔剂净化机理。为了回收利用废铜,进行了掺杂废杂铜的电解铜净化实验。 试验了两种铜的常用脱氧剂稀土和硼,结果发现稀土对电解铜的净化效果十分显著。在0.15%的铜稀土加入量下,电解铜试样的抗拉强度比不加脱氧剂的试样提高了13.1%,延伸率提高了62.9%;稀土消除了铜晶界上的氧化夹杂(Cu+Cu2O)共晶,使铜中的氧含量降低到0.023%。实验还发现,不同铜稀土加入量对铜的性能也有很大影响,加入量过少不能充分脱氧,加入量过多则造成残余稀土在铜中析出,降低铜的力学性能和导电性能。实验确定的铜稀土合适用量为0.15%。 过滤净化实验的结果表明,使用木炭作为过滤介质可以对铜液进一步脱氧,将氧含量降低到0.012%。同时,过滤净化后的试样力学性能也有一定提高,与单独使用稀土脱氧的试样相比,抗拉强度和延伸率分别提高了3.8%和7%。吹氮除氢净化消除了试样的气孔缺陷,也在一定程度上提高了电解铜的性能。过滤脱氧和吹氮除氢分别在脱氧和除氢方面有积极作用,但是又分别对另一方面有不利影响,所以两种净化方法应该结合起来使用,以达到均衡脱氧除氢的效果。 对电解铜采用熔剂净化,可以得知:JDT—Ⅰ和JDT—Ⅱ熔剂在铜液上形成一层严密的液态保护层,具有很好的覆盖保护作用。与木炭覆盖剂相似,JDT—Ⅰ熔剂中的硼砂和JDT—Ⅱ熔剂中的石墨都具有脱氧的作用,但是两种熔剂的覆盖保护作用比木炭更好。在0.15%的铜稀土加入量下,使用JDT—Ⅰ熔剂覆盖净化的试样,其抗拉强度和延伸率比用木炭覆盖保护的试样分别高2.9%和7.5%。单独使用熔剂净化铜液并不能充分脱氧,必须结合脱氧剂的脱氧作用来实现良好的净化效果。 对掺杂30%废杂铜的电解铜进行的净化实验表明,使用合理的净化工艺,可使铜获得较高的性能、较低的氧含量和氢含量,对废杂铜的回收利用是完全可能的。铜稀土脱氧剂的合适使用量比对电解铜脱氧时高,为0.20~0.25%。
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