一種高純無氧銅材及其制備工藝的制作方法

本發(fā)明涉及冶金，尤其涉及一種高純無氧銅材及其制備工藝。

背景技術(shù)：

1、高純無氧銅材屬于技術(shù)含量高，具有高純、高導、低氧含量等特殊性能的材料，廣泛應用于電力、電器、電子、通訊等行業(yè)中，用于制造真空電子管、計算機、微型散熱器、柔性印刷電路板、連接器、同軸射頻電纜、光伏焊帶銅基材、干式變壓器繞組等高端產(chǎn)品組件。隨著產(chǎn)業(yè)技術(shù)的不斷提升，對高純無氧銅材的要求不斷的提升，尤其是對無氧銅材的含氧量和純度要求不斷提高。

2、傳統(tǒng)無氧銅材的制備工藝復雜，設備投入和生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品純度和含氧量有待進一步改善；在生產(chǎn)制備過程中，隨著脫氧精煉時間持續(xù)，銅液中氧的含量減低到一定程度時無法再降低，同時銅液中氫的含量會急劇增加，從而導致無法生產(chǎn)出高質(zhì)量的高純無氧銅。現(xiàn)有的高純無氧銅材的制備工藝也還或多或少存在投資規(guī)模大、成材率和制備效率低、能耗大，產(chǎn)品氧含量不穩(wěn)定，純度有待進一步提高，含氧量有待進一步降低的技術(shù)問題。

3、為了解決上述問題，申請?zhí)枮?02110420357.5的中國發(fā)明專利公開了一種高純無氧銅生產(chǎn)工藝，其所基于的高純無氧銅熔鑄設備包括熔鑄爐、除氧除渣裝置、結(jié)晶器小車、引錠牽引機，其中除氧除渣裝置上轉(zhuǎn)動設置有兩支除氧除渣石墨管，兩支除氧除渣石墨管電性連接有直流電源，在進行脫氧精煉時，除氧除渣石墨管轉(zhuǎn)動設置在熔鑄爐中的銅液中，通過除氧除渣石墨管向銅液中吹入一氧化碳或惰性氣體進行精煉脫氧，同時帶電的除氧除渣石墨管在銅液中形成一對正負電極，在電場作用下，溶液中的h+在負極獲得電子后聚合成h2逸出，溶液中的o2+、s2+在正極釋放電子后，留在溶劑中合成熔渣而被除去，因此達到了同時控制銅液中氫和氧含量的目的。然而，該工藝的實現(xiàn)需要依賴于多種裝置設備，資金投入大，使得生產(chǎn)成本較高。

4、可見，有必要尋求更為簡便有效的工藝方法，制備出純度高、含氧量低且穩(wěn)定的高純無氧銅材。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種純度高、含氧量低且穩(wěn)定的高純無氧銅材及其制備工藝。

2、為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高純無氧銅材的制備工藝，包括如下步驟：

3、步驟s1、電解提純：以酸洗后的高純銅邊角料為陽極，包含硝酸銅的混合溶液作為電解液，純銅制成的薄片作為陰極進行電解提純；所述電解液以去離子水為溶劑，包括如下濃度的各組分：硝酸銅60-120g/l，硫酸50-80g/l，羥丙基-β-環(huán)糊精20ppm，三(羥甲基)甲基甘氨酸1-6mg/l，三聚氰胺0.5-5mg/l，表面活性劑5-20mg/l，1-芐基吡啶嗡-3-羧酸鹽0.1-3mg/l；

4、步驟s2、預處理：將經(jīng)過電解提純的高純銅在多能場輔助作用下用去離子水進行清洗，干燥后剪切成高純銅條；

5、步驟s3、熔煉、鑄造：將高純銅條以及精煉劑加入熔煉爐中，抽真空并持續(xù)通入惰性氣體除氧，待達到設定真空度時，加熱熔煉，熔煉過程在銅液表面覆蓋鱗片狀石墨并通入惰性氣體進行保護，同時在銅液中通入惰性氣體進一步脫氧，20-30min后停止通氣，再靜置20min，扒渣，采用陶瓷過濾器過濾，然后進行鑄造處理，得到高純無氧銅材。

6、優(yōu)選的，步驟s1中所述表面活性劑為聚乙二醇辛基苯基醚、十二烷基二甲基甜菜堿按質(zhì)量比(1-2):1混合形成的混合物。

7、優(yōu)選的，步驟s1中所述酸洗具體為將待洗高純銅邊角料浸泡在酸洗液中490-510s，清洗表面的油污和灰塵，然后將浸泡后的高純銅邊角料緩慢調(diào)入旁邊的純水沖洗槽中，用流動純水從上而下，沖洗干凈，沖洗時間不小于600s。

8、優(yōu)選的，所述酸洗液是由硝酸和水按體積比1:10混合形成的混合物。

9、優(yōu)選的，步驟s1中所述電解提純的溫度為40-60℃，電流密度為200-350a/m。

10、優(yōu)選的，步驟s1中所述電解液在使用前通過目數(shù)為1000目的雙層濾袋打入電解槽內(nèi)，打液前確認各個管路完好無損、濾袋無破損及電解槽內(nèi)無其它溶液，保證電解液液位位于溢流口位置處，液位低于溢流口2厘米時，及時補液。

11、優(yōu)選的，步驟s1中所述電解液在每一個電解提純周期均進行精密過濾，靜置24h后再投入正式電解提純生產(chǎn)。

12、優(yōu)選的，步驟s2中所述多能場輔助為超聲波和穩(wěn)恒磁場輔助處理；所述超聲波頻率為60-90khz，功率范圍為500-900w，處理時間為15-25min；所述穩(wěn)恒磁場的磁場強度為8000-17000gs，處理時間為8-13min。

13、優(yōu)選的，步驟s2中所述高純銅條長度為60-80mm，寬度為10-16mm。

14、優(yōu)選的，步驟s3中所述精煉劑包括如下按重量份計的組分：鍶3-5份、鈧5-10份、鈰4-8份、氟硅酸鈉15-25份、硅化鈣3-5份。

15、優(yōu)選的，步驟s3中所述高純銅條、精煉劑的質(zhì)量比為100:(0.005-0.01)。

16、優(yōu)選的，步驟s3中所述惰性氣體為氮氣。

17、優(yōu)選的，步驟s3中所述設定真空度為(1-2)×10-5pa。

18、優(yōu)選的，步驟s3中所述鱗片狀石墨的厚度為90-110mm。

19、優(yōu)選的，步驟s3中所述熔煉的溫度為1240-1290℃。

20、本發(fā)明的另一個目的，在于提供一種采用上述高純無氧銅材的制備工藝制備得到的高純無氧銅材。

21、由于上述技術(shù)方案的運用，本發(fā)明具有以下有益效果：

22、(1)本發(fā)明公開的高純無氧銅材的制備工藝，工藝流程短，速度快，能耗低，對設備依賴性小，制備效率和成材率高，適于連續(xù)規(guī)?；a(chǎn)，具有較高的推廣應用價值。

23、(2)本發(fā)明公開的高純無氧銅材，電解提純過程中使用的電解液以去離子水為溶劑，包括如下濃度的各組分：硝酸銅60-120g/l，硫酸50-80g/l，羥丙基-β-環(huán)糊精20ppm，三(羥甲基)甲基甘氨酸1-6mg/l，三聚氰胺0.5-5mg/l，表面活性劑5-20mg/l，1-芐基吡啶嗡-3-羧酸鹽0.1-3mg/l；通過各組分之間的相互配合作用，使得制成的電解液穩(wěn)定性好，最終產(chǎn)品含雜質(zhì)量少，純度高，含氧量低且穩(wěn)定。

24、(3)本發(fā)明公開的高純無氧銅材，采用邊角料作為陽極進行電解，屬于廢棄物的回收再利用，更加節(jié)能環(huán)保；邊角料在電解前，進行酸洗，通過酸洗液成分的合理選取，能清洗表面的油污和灰塵，改善陽極活性，進而提高電解效率；電解液在每一個電解提純周期均進行精密過濾，靜置24h后再投入正式電解提純生產(chǎn)，能夠顯著減少雜質(zhì)在陰極表面沉積，從而降低陰極沉積電解銅雜質(zhì)含量，提高電解銅外觀質(zhì)量。

25、(4)本發(fā)明公開的高純無氧銅材，在預處理階段，采用多能場輔助作用水洗，能進一步降低后續(xù)流程中雜質(zhì)的引入，進而提高高純無氧銅材的質(zhì)量；在熔煉鑄造過程中，通過工藝參數(shù)的合理選取，能進一步降低雜質(zhì)和氧含量；所述精煉劑包括如下按重量份計的組分：鍶3-5份、鈧5-10份、鈰4-8份、氟硅酸鈉15-25份、硅化鈣3-5份。通過精煉劑各組分的配合作用，能進一步脫氧除雜，有益于產(chǎn)品品質(zhì)的提高。