铜管开裂.doc

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 620 ~ 650 ℃, 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)、(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 小时水冷 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。