خصائص صهر النحاس الخالي من الأكسجين
يجب التمييز بدقة، يجب تقسيم النحاس الخالي من الأكسجين إلى نحاس عادي خالي من الأكسجين ونحاس عالي النقاء خالي من الأكسجين. يمكن صهر النحاس العادي الخالي من الأكسجين في فرن الحث ذو القلب الحديدي بتردد الطاقة، في حين يجب صهر النحاس عالي النقاء الخالي من الأكسجين في فرن الحث الفراغي.
عند استخدام الصب شبه المستمر، يمكن أن تكون عملية تكرير المصهور في فرن الصهر وفرن التثبيت مستقلة عن قيود الوقت. الصب المستمر مختلف. لا تعتمد جودة النحاس المنصهر فقط على جودة التكرير في فرن الصهر وفرن التثبيت، ولكن الأهم من ذلك، أنها تعتمد أيضًا على استقرار النظام والعملية بأكملها.
من أجل منع تلوث المصهور، لا يستخدم صهر النحاس الخالي من الأكسجين بشكل عام أي إضافات للصهر والتكرير. سطح البركة المنصهرة مغطى بالفحم والجو المختزل المتكون هو جو صهر شائع الاستخدام.
يجب أن تتمتع أفران الحث لصهر النحاس الخالي من الأكسجين بخصائص إغلاق جيدة.
يجب أن يستخدم صهر النحاس الخالي من الأكسجين نحاس الكاثود عالي الجودة كمواد خام. لصهر النحاس عالي النقاء الخالي من الأكسجين، يجب استخدام نحاس الكاثود عالي النقاء كمواد خام. إذا تم تجفيف النحاس الكاثود وتسخينه مسبقًا قبل دخوله الفرن، فيمكن إزالة الرطوبة أو الهواء الرطب الذي قد يتم امتصاصه على سطحه.
عند صهر النحاس الخالي من الأكسجين، يجب أن يكون سمك طبقة الفحم التي تغطي سطح البركة المنصهرة في الفرن ضعف سمك صهر النحاس النقي العادي، ويجب تحديث الفحم في الوقت المناسب.
على الرغم من أن التغطية بالفحم لها العديد من المزايا، مثل الحفاظ على الحرارة وعزل الهواء وتقليله، إلا أن لها أيضًا عيوبًا معينة. على سبيل المثال، يمتص الفحم الهواء الرطب بسهولة، بل ويمتص الرطوبة بشكل مباشر، وبالتالي يصبح قناة يمكن من خلالها أن يمتص النحاس السائل كمية كبيرة من الهيدروجين.
الفحم أو أول أكسيد الكربون لهما تأثير مخفض على أكسيد النحاسوز، لكنهما عاجزان تمامًا عن الهيدروجين. لذلك يجب اختيار الفحم بعناية وتكليسه قبل إضافته إلى الفرن.
أثناء عملية الصهر والنقل والحفاظ على الحرارة وعملية الصب بأكملها، تعد الحماية الكاملة للمصهور شرطًا ضروريًا لإنتاج النحاس الخالي من الأكسجين. في العديد من خطوط إنتاج صهر وصب النحاس الخالية من الأكسجين الحديثة، لا تتم الحماية الكاملة للصهر فحسب، بل أيضًا للتجفيف والتسخين المسبق للشحنة وغسيل النقل وغرفة الصب وما إلى ذلك.
تستخدم بعض خطوط إنتاج النحاس الخالي من الأكسجين الحديثة واسعة النطاق غاز المولد كغاز وقائي، بينما تستخدم معظم مولدات الغاز الغاز الطبيعي كمواد خام.
إحدى طرق تصنيع الغاز الواقي شائعة الاستخدام في الخارج هي: أولاً حرق الغاز الطبيعي بمحتوى منخفض نسبيًا من الكبريت و94% إلى 96% ميثان مع الهواء النظري، واستخدام أكسيد النيكل كوسيط لإزالة الهيدروجين. ويتكون الغاز الناتج بشكل رئيسي من غاز النيتروجين وحمض الكربونيك. بعد ذلك، يتم تحويل غاز حمض الكربونيك إلى أول أكسيد الكربون من خلال الفحم الساخن، ويتم الحصول على غاز خالي من الأكسجين يحتوي على 20% إلى 30% أول أكسيد الكربون والباقي عبارة عن نيتروجين.
بالإضافة إلى غاز المولد، يتم أيضًا استخدام غازات مثل النيتروجين وأول أكسيد الكربون أو الأرجون كمواد عازلة لحماية ذوبان النحاس الخالي من الأكسجين أو تكريره.
يجب أن يكون الصهر الفراغي هو الخيار الأفضل لصهر النحاس عالي الجودة الخالي من الأكسجين.
لا يمكن للانصهار الفراغي أن يقلل بشكل كبير من محتوى الأكسجين فحسب، بل يقلل أيضًا بشكل كبير من محتوى الهيدروجين وبعض عناصر الشوائب الأخرى.
عند الصهر في فرن تحريضي عديم النواة بتردد متوسط مفرغ، غالبًا ما يتم استخدام بوتقات الجرافيت ونحاس الكاثود عالي النقاء أو النحاس المعاد صهره والذي تم تكريره مرتين كمواد خام. يتم تعبئتها في الفرن مع كاثود النحاس، وتتضمن أيضًا مسحوق الجرافيت لإزالة الأكسدة.
في الواقع، تتم عملية إزالة الأكسدة بشكل رئيسي من خلال الكربون الموجود في مادة بوتقة الجرافيت. يمكن حساب كمية الكربون المستهلكة. على سبيل المثال، 1 كجم من النحاس يستهلك 100 جرام من الكربون. تظهر التجربة أنه كلما زاد محتوى الأكسجين في سائل النحاس في البداية، زادت سرعة تفاعل إزالة الأكسدة في المراحل الأولى من الصهر.
يمكن أن يحتوي النحاس الخالي من الأكسجين الذي يتم الحصول عليه من خلال الصهر الفراغي على محتوى أكسجين أقل من 0.0005% ومحتوى هيدروجين أقل من 0.0001% إلى 0.0003%. في الواقع، فقط عندما يتم صهر النحاس وصبه تحت درجة معينة من الفراغ، فمن الممكن الحصول على مصبوبات خالية تمامًا من الأكسجين والغازات الأخرى. لذلك، يجب أن تكون درجة الفراغ للفرن الفراغي المستخدم لإنتاج المواد النحاسية للأنابيب الإلكترونية أعلى من 10-6.
