1、鈦銅復合工藝介紹

金屬陽極電解槽生產燒堿被譽為氯堿工業的一次革命。鈦銅復合棒（鈦包銅）是金屬陽極的主要部件，它將銅的優良導電性和鈦的優異耐腐蝕性融為一體，成功的代替了石墨陽極，使其壽命提高了10倍以上，可節能(電)20％以上，并提高了燒堿的純度，是1種優異的電極材料。

近來，有文獻報導鈦．銅復合棒作為導電棒已應用于電解銅行業，使用后提高了導電性能和電流效率，減少了電能消耗。同時提高了電極使用壽命，并降低了維修成本。

鈦銅復合棒自20世紀60年代問世以來，得到了迅速發展。首先是1968年意大利的Derona公司和美國的鋁石公司聯合開發的。20世紀70年代開始，世界上許多國家，如日本、美國、西德、法國、意大利等相繼采用鈦陽極代替石墨陽極，投入工業化生產。

我國是1973年開始鈦．銅復合棒的研制與開發的，上海異型鋼管廠、寶雞有色金屬加工廠、西北有色金屬研究院、北京有色金屬研究總院等單位相繼進行了鈦銅復合棒的研制和生產。鈦銅復合棒的生產方法較多，國外主要采用爆炸復合法或鈦管套銅棒等方法。國內最初也有采用鈦管內插入銅棒，然后澆鉛連接制成導電棒，這種復合棒材一是不易制作，二是導電性不穩定，造成槽壓上升。后來有人采用鈦管套銅棒+拉伸的方法生產復合棒。

目前主要生產鈦銅復合棒的廠家采用擠壓法生產，擠壓錠坯的制作方式開始采用大直徑厚壁鈦管坯，內部裝入圓銅棒，兩端再用鈦板封上，這種制坯方式由于銅錠和鈦管之間的問隙存有氣體，高溫下會影響復合棒的復合質量。寶雞有色金屬加工廠從1982年開始設計了1種獨特的錠坯制作方式，采用真空澆鑄法，使錠坯的鈦和銅之間形成冶金結合，有效提高了復合棒材的復合質量。擠壓法生產的鈦銅復合棒，因其是熱加工產品，在實際使用時，發現其抗彎曲性能較差，且表面粗糙度不好，后來對擠壓棒材加以適量的冷拉伸，一方面提高了棒材的抗彎曲性能，另一方面改善了棒材的表面粗糙度。經用戶的多年使用，反映良好。

20世紀80年代末，也有采用爆炸法生產鈦．銅復合棒的，但因效率低、成本高而未形成生產能力。近幾年有人采用爆炸+軋制法生產復合棒也獲得了成功。

2、主要生產方法及其基本特點

2.1 拉伸法

拉伸法是我國早期采用的鈦銅復合棒的生產方法之一。此方法的原理是通過一定的拉伸變形量而使外層鈦和內部銅棒之間產生結合。此方法的特點是工藝簡單，設備投資小，生產成本較低。但缺點是，一般拉伸變形量不大，鈦銅結合緊密程度差，復合強度低；變形量過大時，由于冷作硬化以及變形不均勻的影響，造成鈦銅不易結合，甚至不結合的現象，復合棒材在使用時，對導電性能有影響。

2.2 擠壓或擠壓+拉伸法

擠壓法生產鈦銅復合棒是20世紀80年代初開發的1種生產技術，按擠壓錠坯制備方式分為銅棒套鈦管焊接制坯和真空澆鑄成型制坯2種。擠壓法生產的復合棒，由于變形量大(一般變形量在95％以上)且擠壓時金屬處于三向壓應力狀態，在高壓下伴隨巨大的變形，鈦銅界面產生深度冶金結合，一般會形成較寬的復合波和復合帶，復合強度較高。特別是真空澆鑄錠坯，在復合錠的制造過程中，鈦和銅已形成冶金結合，為制造復合性能良好的復合棒材創造了非常好的基礎條件。

擠壓法生產鈦銅復合棒的優點是，復合棒的復合強度高，復合牢度好，在電極加工中車削螺紋時，車削速度快，進刀量大，不出現鈦銅分離；生產效率高，適合于大批量生產方式。缺點是，擠壓棒材表面粗糙度稍差，抗彎曲性能較低。

擠壓棒材再經一定量的冷拉伸后，使復合棒的抗彎曲性能得到提高，表面粗糙度也得到改善，且產品尺寸精度得到提高，取得了良好的效果。很受用戶歡迎。當前市場上供應的鈦銅復合棒材主要是采用擠壓+拉伸法生產的。

擠壓用復合錠坯的2種不同制備方法各有其特點，而且對產品的性能有一定的影響：銅棒套鈦管焊接制錠：采用這種制坯方式一般所用鈦管外徑為φ585mm～φ125 mm，壁厚為6 mm～7 mm，牌號為TA1或TA2，銅棒采用T2純銅。制坯時將車好的銅棒裝入管材內，然后用氬弧焊將同牌號的鈦板與管端焊接封住兩端。用此方法生產錠坯，要求對管材內表面和銅棒表面進行徹底清理，如果表面有殘留灰塵、油污、或其他外來物，將會影響擠壓時鈦和銅的良好結合，使復合性能變壞、導電性能下降。此方法的優點是工序簡單，設備投資少；其缺點是焊接質量直接會影響產品質量和成材率，因為復合棒的擠壓變形量很大，特別是前應力集中，若出現虛焊或焊接深度不夠，會在擠壓時產生脫節等質量問題。

真空澆鑄成型制坯：是采用車光的銅錠，真空下在其外表面澆鑄上鈦層。由于整個過程是在真空下進行的，所以鈦銅復合面不會受到污染。同時，外層鈦從高溫下降到室溫產生的收縮使結合面更加緊密，而且整個鈦層是一個整體，對擠壓制品不產生不良影響。一般此方法所制錠坯直徑約在φ200mm左右，擠壓系數大約是銅棒套鈦管焊接制錠的1倍變形量更大，非常有利于提高復合強度和復合波寬度。此方法的缺點是設備投資大，操作復雜，過程控制要求高，同時在生產矩形和扁形復合棒時，寬厚比受到一定的影響。目前，復合棒的寬度／厚度>6時，生產有一定的困難。

擠壓法生產復合棒，對產品形狀的適應性強，較為靈活，基本不受形狀的限制，目前采用擠壓法生產的鈦一銅復合棒有圓形、方形、鼓形、矩形、扁形及異形等，是所有生產方法中品種最全的方法。

2.3 爆炸或爆炸+軋制法

爆炸法是先將銅棒裝入鈦管內，在鈦管外均勻的布以炸藥，采用雷管引爆炸藥，使銅棒和鈦管在爆炸力的作用下形成復合。由于鈦銅復合棒斷面尺寸一般較小，采用爆炸法生產效率低，造成成本較高，目前工業化生產中基本沒有人采用此方法。

爆炸+軋制法是采用較大尺寸的鈦管和銅棒，經爆炸法制成坯料，再采用孔型軋制的方法生產成成品復合棒材，爆炸制坯示意圖見圖1。此方法相對于直接爆炸法，其優點是，可提高效率、降低成本。生產出的復合棒材復合強度等指標也較好。但由于軋制加工量不宜過大，即延伸系數不大，不太適宜于大批量生產。同時，對于矩形復合棒，其角部不易充滿。道次變形量控制不好可能會出現壓折或耳子。由于采用成品熱軋方式，復合棒的抗彎曲性能要差一些，對使用有影響。

目前采用該方法僅生產出矩形和扁形棒，對于采用軋制方式生產其他形狀的復合棒材是否適應，還需進一步試驗。同時，爆炸+軋制法的工業化生產還需進一步探索。

表1是不同工藝生產的鈦銅復合棒材的部分性能測試數據。

3、結 語

綜上所述，鈦銅復合棒的生產方式較多，各有其特點，而且還會不斷有新的生產方式出現，并不斷發展和完善。只要滿足市場需求、符合標準規定，均值得推廣和應用。

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