电缆人自己的圈子

常常有人会将无氧铜杆与低氧铜杆弄混。为避免这种情况持续出现，本文依据从业者多年实际使用的经验，来协助大家进行正确的判断。这两者绝非同一种材料，在性能方面存在着极大的差异。倘若对外观进行细致的辨别，也能够找到一些能够区分它们的地方。

无氧铜杆和低氧铜杆的生产工艺有所不同，仅从名称上就能听出差异，二者的主要区别在于含氧量。有人会说，一个含氧量高，一个不含氧。这种说法乍一听似乎正确，但实际上是错误的。虽然名为无氧铜，但这种材料也是含氧的，只是其含氧量极少，可忽略不计。因为制造工艺不一样，所以性能上有一定差异。无氧铜杆的外观更加光亮。当同时遇到这两种产品时，通常亮度较好的就是无氧铜杆。

定义

以铜作为原料，通过连铸连轧法生产出来的铜杆材，其含氧量在 200(175)ppm 到 400(450)ppm 之间，这样的铜杆材被称作低氧铜杆。

通过上引法进行生产，若生产出的铜杆氧含量在 20ppm 以下，就被称作无氧铜杆。无氧铜杆是纯铜，既不含氧，也不含任何脱氧剂残留物。然而，实际上它含有极少的氧和一些杂质。按照标准规定，其氧含量不大于 0.02%，杂质总含量不大于 0.05%，铜的纯度大于 99.95%。依据含氧量和杂质含量的不同，无氧铜杆又可分为 TU1 和 TU2 铜杆。TU1 无氧铜杆的纯度为 99.99%，并且其氧含量不超过 0.001%；TU2 无氧铜的纯度是 99.95%，同时其氧含量不大于 0.002%。

生产工艺

铜杆是电缆行业的主要原料。它的生产方式包含两种，分别是连铸连轧法以及上引连铸法。

连铸连轧法生产低氧铜杆的方法有很多种，其含氧量通常在 200 左右。这种方法的特点是，金属在竖炉中被融化后，铜液依次通过保温炉、溜槽和中间包，接着从浇管进入封闭的模腔内。在这个过程中，采用较大的冷却强度对铜液进行冷却，从而形成铸坯。之后，对铸坯进行多道次轧制，原来的铸造组织被破碎，最终生产出的低氧铜杆为热加工组织。

国内大多采用上引连铸法来生产无氧铜杆，其含氧量通常在 20ppm 以下。金属先在感应电炉中融化，接着通过石墨模进行上引连续铸造，随后进行冷轧或冷加工，如此生产出的无氧铜杆呈现为铸造组织。

低氧铜杆属于热加工组织，在 8mm 杆的时候，已经有再结晶的形式出现。无氧铜杆是铸造组织，其晶粒比较粗大。这就是无氧铜杆再结晶温度较高，并且需要较高退火温度的原因。再结晶发生在晶粒边界附近。无氧铜杆的组织晶粒粗大，其晶粒尺寸甚至能达到几个毫米。这导致晶粒边界较少。即便进行拉制变形，但其晶粒边界与低氧铜杆相比还是相对较少。因此，需要较高的退火功率。

这样做是为了保证在制品和成品导线的柔软性。

含氧量

无氧铜杆和低氧铜杆从含氧量方面容易区分。无氧铜杆的含氧量在 10 - 20ppm 以下，不过目前有些厂家只能将含氧量控制在 50ppm 以下。低氧铜杆的含氧量在 200 - ，优质的低氧铜杆一般含氧量控制在 左右。

阴极铜生产铜杆时，其含氧量通常在 10 - 50ppm 。在常温环境下，氧在铜中的固溶度大概为 2ppm 。而低氧铜杆的含氧量一般处于 200（175） - 400（450）ppm 。所以，氧是在铜处于液态状态时被吸入的。上引法生产无氧铜杆的情况与之相反。氧在液态铜中保持一定时间后，会被还原并脱去。通常这种杆的含氧量处于 10 - 50ppm 这个范围以下，并且最低能够达到 1 - 2ppm。

从组织方面来看，低氧铜杆中的氧是以氧化铜的状态存在于晶粒边界附近的。这种情况在低氧铜杆中较为常见，然而在无氧铜杆中却很少见。氧化铜以夹杂的形式出现在晶界，会给材料的韧性带来负面影响。由于无氧铜中的氧含量很低，所以这种铜的组织是均匀的单相组织，这对韧性是有利的。在无氧铜杆中，多孔性并不常见，但是在低氧铜杆中，多孔性却是一种常见的缺陷。

拉制性能

铜杆的拉制性能与多种因素存在关联。这些因素包括杂质的含量。同时也包括氧的含量以及其分布情况。此外还涉及工艺的控制等方面。

无氧杆通常采用上引法。低氧杆是连铸连轧的。相对来说，低氧杆在漆包线性能方面更能适应，比如在柔软性、回弹角、绕线性能等方面。然而，低氧杆对于拉丝条件的要求相对要更为苛刻。如果拉伸 0.2 的细丝，伸线条件不好时，普通无氧杆可以拉伸，然而好的低氧杆会断线；但在好的伸线条件下，同样的杆子，低氧杆或许能拉到双零五，而普通无氧杆最多只能拉伸到 0.1 。当然，要做出最细的如双零二废铜熔化炉，就必须依靠进口的无氧铜杆了。两者都能够拉至 0.015mm 。然而，在低温超导线里的低温级无氧铜，其细丝之间的间距仅为 0.001mm 。

▎熔化方式对S等杂质的影响

连铸连轧法主要依靠气体燃烧来熔化铜杆。在燃烧期间，借助氧化和挥发作用，能够在一定程度上减少部分杂质进入铜液。所以，它对原料的要求相对而言比较低。上引连铸法是利用感应电炉进行熔化。电解铜表面的“铜绿”和“铜豆”基本上都会熔入到铜液当中。其中熔入的 S 对无氧铜杆的塑性有着极大的影响，会致使拉丝断线率增加。

▎铸造过程中杂质的进入

在生产过程里，连铸连轧工艺要通过保温炉、溜槽以及中间包来转运铜液，这样相对来讲比较容易让耐火材料出现剥落的情况。在轧制过程中又需要通过轧辊，这会导致铁质脱落，进而会带来外部夹杂的问题。并且在这个过程中，氧化物被轧入，会对低氧杆的拉丝产生不利影响。上引连铸法的生产工艺流程较短。铜液通过联体炉内潜流式进行。这种方式对耐火材料的冲击不大。结晶是在石墨模内进行的。因此，在这个过程中可能产生的污染源较少，杂质进入的机会也较少。

▎氧的分布形式及其影响

适度的氧有利于去除铜液中的氢，生成水蒸气溢出，从而减少气孔形成。

连续浇铸凝固的最初阶段，散热速率和均匀冷却决定着铜杆氧化物的分布。不均匀冷却会使铜杆内部结构产生本质差异。后续的热加工通常会破坏柱状晶，让氧化亚铜颗粒细微化且均匀分布。氧化物颗粒聚集会导致中心爆裂这种典型情况。铜杆具有较小氧化物颗粒时显示出较好的拉线特性，这与氧化物颗粒分布的影响不同。较大的氧化亚铜颗粒容易导致应力集中点，进而造成断裂。

无氧铜杆的含氧量出现超标情况。这样一来，铜杆变得很脆，延伸率也下降了。拉伸式样的端口呈现出暗红色，其结晶组织较为疏松。当氧含量超出 8ppm 时，工艺性能就会变差，在铸造以及拉伸过程中，断杆及断线率会急剧增高。这是因为氧能够与铜生成氧化亚铜这种脆性相，还会形成铜 - 氧化亚铜共晶体，并且以网状组织的形式分布在境界上。这种脆性相硬度较高。在冷变形时，它会与铜机体脱离。这会致使铜杆的机械性能降低。在后续加工过程中，容易出现断裂现象。氧含量高还会导致无氧铜杆的导电率下降。所以，必须对 上引连铸工艺及产品质量进行严格控制。

▎氢的影响

在上引连铸过程中，氧的含量被控制得比较低，这样氧化物所产生的副作用就降低了，而氢的影响则成为了一个比较显著的问题。

吸气后熔体中存在这样的平衡反应：H₂O(g)等于[O]加上 2[H]。在结晶过程中，气体及疏松会形成，这是因为氢从过饱和溶液中析出并聚集。在结晶前析出的氢能够还原氧化亚铜，从而生成水气泡。上引铸造的特点是铜液自上而下结晶，形成的液体形状近似锥形。铜液结晶前析出的气体在上浮过程中被阻拦在凝固组织内，在结晶时会在铸杆内形成气孔。如果上引的含气量较少，析出的氢会存在于晶界处，从而形成疏松；而如果含气量较多，氢就会聚集成气孔。所以，气孔和疏松是由氢气和水蒸气两者共同形成的。

氢来源于上引生产过程中的各个工艺环节，比如原料电解铜的“铜绿”，还有辅料木炭，以及气候环境潮湿、石墨结晶器未干燥等情况。所以，熔化炉中的铜液表面应当覆盖经过烘烤的木炭，并且电解铜应尽量把“铜绿”“铜豆”“耳朵”去除掉，这对提高无氧铜杆质量是非常重要的。

在连铸连轧工艺里，通常会采用适度控制氧含量的方式来控制氢。因为铜液在铸造过程中是自下而上结晶的，所以铜液中的氧和氢所生成的水蒸气能够很容易地向上浮并跑出。这样一来，铜液中的大部分氢都能被有效地去除，因此对铜杆的影响也就比较小。

表面质量

在生产电磁线等产品时，对铜杆的表面质量有要求。拉制后的铜丝表面要无毛刺，铜粉要少，且无油污。通过扭转试验测量表面铜粉质量，以及扭转后观察铜杆的复原情况，以此来判定铜杆的好坏。

在连铸连轧期间，从铸造到轧制之前，温度较高且完全暴露在空气中，这使得铸坯表面形成了较厚的氧化层。在轧制过程中，随着轧辊的转动，氧化物颗粒会轧入铜线表面。因为氧化亚铜是高熔点的脆性化合物，对于轧入较深的氧化亚铜，当条状的聚集物遇到模具拉伸时，就会导致铜杆外表面产生毛刺，给后续的涂漆带来麻烦。低氧铜杆进口设备主要有以下两种：一种是美国南线设备，其国内厂家为南京华新和江西铜业；另一种是德国设备，其国内厂家为常州金源和天津大无缝。

上引连铸工艺制造的无氧铜杆，其铸造和冷却过程完全与氧隔绝废铜熔化炉，并且后续也没有热轧过程。所以，这种铜杆的表面没有轧入表面的氧化物，质量较为良好，在拉制后铜粉较少，上述问题也较少存在。

无氧铜杆分为进口设备生产和国产设备生产。目前，进口产品已无明显优势，生产出的铜杆产品差异不大。只要铜板选得好，生产控制稳定，国产设备就能产出可拉伸 0.05 的铜杆。进口设备通常是芬兰奥托昆普的设备，国产设备中最好的应该是天源二手物资，它生产时间长且质量可靠。

应用

它们在应用领域上没有太大的区别。

无氧铜杆通常是用电解铜来生产的。它的电阻率以及加工性能比低氧铜杆要好。所以，在生产高要求的电工材料时，一般会采用无氧杆。例如制作漆包线，由于无氧杆的特性，其电阻肯定会更小。而当应用于电机时，其发热情况肯定会优于低氧杆。

制造无氧铜杆需要质量较高的原材料。通常在拉制直径大于 1mm 的铜线时，低氧铜杆的优点较为显著，而无氧铜杆在拉制直径方面则显得更为优越。

现在大规格且电阻要求低的电工产品用低氧杆；小规格且电阻要求高的用无氧杆。音响线一般却喜欢用无氧杆，这与无氧杆是单晶铜而低氧杆是多晶铜有关。

如今，有越来越多的电缆企业更倾向于选用无氧铜杆来当作制作电缆的原材料。那么，无氧铜杆在性能方面与普通铜杆相比，都有哪些优势呢？

一位资深无氧铜杆制造商表示，无氧铜杆与普通铜杆相比，具有更优异的延展性，并且导电率更高，是电线电缆、电工电气行业最理想的原材料。无氧铜杆具有纯度高、含氧量低的特点，其导电率高，加工性能也好，外观光洁，表面圆整，不存在毛刺、裂纹、起皮及夹杂等缺陷。

普通铜杆中常有相当比例的氧化铜杂质，此杂质会对材料的韧性带来负面影响。品质优良的无氧铜杆几乎不存在杂质，其韧性优良。并且，优良的无氧铜杆组织均匀，晶体粗大，既克服了普通铜杆中最常出现的多孔性缺陷，又在所有线径中拥有最为优越的可拉性。

那么，这种无氧铜杆拥有如此优异的性能，这是否就意味着它的价格会很高昂呢？业内人士对于这个问题的回答是否定的。无氧铜制作工艺历经近 20 年的发展，在操作方法和工艺等方面都有了诸多改进。例如，在上引法生产程序中增加了精炼工序，还利用上引法工频炉熔炼生产过程中产生的废铜线，这样就免除了额外的加工费和运输费。一家成熟的无氧铜杆制造，凭借其完善的技术工艺和生产流程，完全能够使无氧铜杆的成本与普通铜杆的成本相差无几。

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