La limpieza y la prevención de salpicaduras son las dos propiedades principales de la soldadura al vacío AgCu28, y el contenido de oxígeno de la Ag y el Cu crudos afecta directamente la prevención de salpicaduras de la soldadura al vacío AgCu28. Y la materia prima de cobre es generalmente cobre libre de oxígeno. Según la norma nacional GB/T5231-1985, su contenido de oxígeno es ≤ 0,0020% (fracción másica), lo que puede cumplir con los requisitos de producción de la soldadura al vacío AgCu28. Para las materias primas de plata, el polvo de plata hecho de lingotes de plata vendidos en el mercado o reciclados por empresas de producción tiene una diferencia significativa en el contenido de oxígeno, con algunos que oscilan entre el 0,0010% y el 0,0020% y otros incluso superando el 0,0100%; Sin embargo, el polvo de plata hecho de materiales reciclados por empresas de producción tiene un mayor contenido de oxígeno, que generalmente oscila entre el 0,0250% y el 0,0300%. Por lo tanto, es necesario realizar un tratamiento de desgasificación en la materia prima de plata. Este artículo estudia el proceso de desgasificación de plata de la soldadura al vacío AgCu28.
Resultados de pruebas y análisis
1.1 Desgasificación de lingotes de plata
1.1.1 Desgasificación por fusión al vacío.
Se utiliza un horno de fusión por inducción al vacío de 25 kg y tres hornos de fusión de crisol de corindón (cada uno de 14 kg). El grado de vacío es de 1,2 Pa. Los tiempos de aislamiento y desgasificación son de 10, 15 y 20 min. Se enfría y se funde. Posteriormente, se analiza el contenido de oxígeno del lingote. Los
lingotes de plata procesados mediante este proceso se mezclan con cobre libre de oxígeno para obtener la soldadura al vacío AgCu₂₄. Se toman muestras y se analiza la limpieza y la presencia de salpicaduras según la norma nacional GB/T 4907-1985. Los resultados se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1 Efecto de desgasificación del método de fusión al vacío y su influencia en el rendimiento de AgCu28
| No. |
Tiempo de aislamiento y desgasificación/min |
Contenido de oxígeno/fracción de masa% |
La limpieza de AgCu28 |
Las salpicaduras de AgCu28 |
| 0 |
(lingotes de plata) |
0.0160 |
— |
— |
| 1 |
10 |
0.0100 |
Ⅰ |
No cualificado |
| 2 |
15 |
0.0060 |
Ⅰ |
No cualificado |
| 3 |
20 |
0.0040 |
Ⅰ |
B |
Según la Tabla 1, el método de fusión al vacío puede utilizarse para la desoxidación. Cuando el tiempo de aislamiento y desgasificación es inferior a 20 minutos, la formación de salpicaduras no cumple con los requisitos estándar. A medida que aumenta el tiempo de aislamiento y desgasificación, el contenido de oxígeno del lingote de plata disminuye gradualmente. De acuerdo con esta tendencia, si se prolonga aún más el tiempo de aislamiento y desgasificación, el contenido de oxígeno del lingote de plata puede disminuir por debajo del 0,0020 %, lo que permite cumplir con los requisitos de producción de la soldadura al vacío AgCu₂₄. En teoría, durante la fusión, el oxígeno disuelto en la solución metálica puede entrar en el gas desde la superficie del líquido, y el oxígeno en fase gaseosa se extrae del horno. Idealmente, este proceso debería continuar indefinidamente, pero debido a factores como el grado de vacío y la temperatura, solo puede alcanzar un estado de equilibrio dinámico. Por lo tanto, manteniendo un alto grado de vacío y un largo tiempo de aislamiento y desgasificación, el contenido de oxígeno del lingote de plata puede mantenerse por debajo del 0,0020 %. Sin embargo, considerando la eficiencia de producción real y el consumo de materia prima, este método no solo consume mucho tiempo sino que también aumenta la volatilización de la plata en condiciones de alto vacío, lo que aumenta el consumo de materia prima y contamina el equipo de vacío. Por lo tanto, este método no es aconsejable en la producción práctica.
1.1.2 Desgasificación por el método de carbón activado
Utilizando un horno de fusión por inducción al vacío de 25 kg y un crisol de corindón, agregue carbón activado (carbón activado granular y carbón activado en polvo en tres hornos), con un grado de vacío de 1,2 Pa, y tiempos de aislamiento y desgasificación de 10 min, 15 min y 20 min, respectivamente, antes de enfriar y fundir. Luego analice el contenido de oxígeno del lingote. El lingote de plata procesado por el proceso anterior se mezcla con cobre libre de oxígeno para hacer soldadura al vacío AgCu28. Tome muestras del lingote de aleación y analice la limpieza y las salpicaduras de acuerdo con las disposiciones de la norma nacional GB/T 4907-1985. Los resultados se muestran en la Tabla 2.
Tabla 2 Efecto de desgasificación del método de carbón activado y su influencia en el rendimiento de AgCu28
| No. |
Tiempo de aislamiento y desgasificación/min |
Contenido de oxígeno/fracción de masa% |
La limpieza de AgCu28 |
Las salpicaduras de AgCu28 |
| Carbón activado granular |
Carbón activado en polvo |
Carbón activado granular |
Carbón activado en polvo |
Carbón activado granular |
Carbón activado en polvo |
| 0 |
(lingotes de plata) |
160 |
— |
— |
| 1 |
5 |
50 |
35 |
Ⅰ |
Ⅰ |
A |
A |
| 2 |
10 |
30 |
15 |
II |
Ⅰ |
A |
A |
| 3 |
15 |
20 |
8 |
Ⅰ |
II |
A |
A |
De la Tabla 2, la desgasificación con carbón activado, carbón activado granular y carbón activado en polvo tiene un mejor efecto desgasificador que la fusión al vacío, y el carbón activado en polvo es mejor que el carbón activado granular.
Teóricamente, después de agregar carbón activado, ocurren las siguientes reacciones químicas:
C + O2 ↑ = CO2 ↑
2C + O2 ↑ = 2CO ↑
La solubilidad del CO y el CO2 en plata es menor que la del oxígeno, lo que es más propicio para ser extraído del horno en condiciones de vacío, por lo que tiene un mejor efecto desgasificador. Además, debido a la superficie mucho menor del carbón activado granular en comparación con el carbón activado en polvo, por lo tanto, el área superficial en contacto con el oxígeno es menor; Al mismo tiempo, la reacción entre el carbón activado granular y el oxígeno es insuficiente, lo que no puede lograr un buen efecto desgasificador. Si se extiende el tiempo de aislamiento y desgasificación, el carbón activado granular y el carbón activado en polvo deberían tener un efecto desoxidante equivalente.
1.1.3 Desgasificación mediante el método de fundición en crisol de grafito al vacío.
Se utiliza un horno de fusión por inducción al vacío de 25 kg, un crisol de grafito (alta pureza, alta resistencia y alta densidad), un grado de vacío de 1,2 Pa, con tiempos de aislamiento y desgasificación de 10, 15 y 20 min respectivamente. Se enfría y se funde, y posteriormente se analiza el contenido de oxígeno del lingote. Los lingotes de plata procesados mediante este proceso se mezclan con cobre libre de oxígeno para obtener la soldadura al vacío AgCu₂₄. Se toman muestras de los lingotes de aleación y se analiza su limpieza y la presencia de salpicaduras según lo dispuesto en la norma nacional GB/T 4907-1985. Los resultados se muestran en la Tabla 3.
Tabla 3. Efecto de desgasificación del método de fusión en crisol de grafito al vacío y su influencia en las propiedades de AgCu28.
| No. |
Tiempo de aislamiento y desgasificación/min |
Contenido de oxígeno/fracción de masa% |
La limpieza de AgCu28 |
Las salpicaduras de AgCu28 |
| 0 |
(lingotes de plata) |
160 |
— |
— |
| 1 |
10 |
35 |
Ⅰ |
A |
| 2 |
15 |
16 |
II |
A |
| 3 |
20 |
8 |
Ⅰ |
A |
Según la Tabla 3, al utilizar un crisol de grafito (alta pureza, alta resistencia y alta densidad) para desgasificar lingotes de plata, el efecto es similar al de añadir carbón activado, pero la volatilización del carbón del crisol de grafito es mínima durante el experimento y prácticamente no se contamina el equipo de vacío, lo que garantiza la limpieza de la soldadura al vacío de AgCu₂₄. Este método no solo logra una buena desgasificación sin contaminación, sino que también mejora la eficiencia de la producción y reduce los costos, siendo sin duda el más adecuado en la práctica.
1.2 Desgasificación del polvo de plata
1.2.1 Desgasificación al vacío de lingotes de polvo de plata.
Se colocaron lingotes
de polvo de plata (tres lingotes con dimensiones de φ80 mm x 200 mm) en un horno de recocido al vacío (temperatura de 500 °C, grado de vacío de 2 x 10-3 Pa) durante 1 hora, 3 horas y 6 horas respectivamente para su desgasificación. A continuación, se analizó el contenido de oxígeno del lingote desgasificado. Se mezcló cobre libre de oxígeno con los lingotes desgasificados para fabricar soldadura al vacío AgCu₂₄ (tres hornos). Se tomaron muestras de los lingotes de aleación y se analizó su limpieza y la presencia de salpicaduras según la norma nacional GB/T4907-1985. Los resultados se muestran en la Tabla 4.
Tabla 4 Efecto de desgasificación del método de desgasificación al vacío para lingotes de polvo de plata y su influencia en el rendimiento de AgCu28
| No. |
Tiempo de aislamiento y desgasificación/min |
Contenido de oxígeno/fracción de masa % |
La limpieza de AgCu28 |
Las salpicaduras de AgCu28 |
| 0 |
(polvo de plata) |
260 |
— |
— |
| 1 |
1 |
120 |
Ⅰ |
no cualificado |
| 2 |
3 |
90 |
Ⅰ |
no cualificado |
| 3 |
6 |
70 |
II |
no cualificado |
De la Tabla 4, la desgasificación al vacío usando lingotes de polvo de plata no tiene un efecto obvio y consume mucho tiempo. A medida que el polvo de plata se presiona en el lingote, el oxígeno se comprime dentro del lingote, mientras tanto, se forma una película densa en la superficie del lingote de polvo de plata, lo que dificulta que el gas escape durante la desgasificación, lo que resulta en un efecto de desgasificación deficiente.
1.2.2 Desgasificación al vacío de polvo de plata
Coloque el polvo de plata en un horno de recocido al vacío (temperatura 500 ℃, grado de vacío 2x10-3 Pa) durante 1 hora, 3 horas y 6 horas respectivamente para desgasificar. Luego analice el contenido de oxígeno del lingote desgasificado. Mezcle cobre libre de oxígeno con polvo de plata desgasificado para hacer soldadura al vacío AgCu28 (tres hornos). Se tomaron muestras de los lingotes de aleación y se analizó la limpieza y las salpicaduras de acuerdo con la norma nacional GB/T4907-1985, y los resultados se muestran en la Tabla 5.
Tabla 5 Efecto de desgasificación del método de desgasificación al vacío para lingotes de polvo de plata y su influencia en el rendimiento de AgCu28
| No. |
Tiempo de aislamiento y desgasificación/min |
Contenido de oxígeno/fracción de masa % |
La limpieza de AgCu28 |
Las salpicaduras de AgCu28 |
| 0 |
(Polvo de plata) |
260 |
— |
— |
| 1 |
1 |
40 |
Ⅰ |
A |
| 2 |
3 |
20 |
II |
A |
| 3 |
6 |
9 |
Ⅰ |
A |
De la Tabla 5, el uso de la desgasificación al vacío de polvo de plata tiene un mejor efecto, y el polvo de plata con un tiempo de retención de 6 horas puede satisfacer completamente los requisitos de producción de la soldadura al vacío AgCu28. La razón es que el polvo de plata está suelto y el gas es fácil de escapar al vacío.
1.2.3 Fusión en crisol de grafito al vacío y desgasificación de lingotes de polvo de plata
Coloque el lingote de polvo de plata en un crisol de grafito de un horno de fusión al vacío (grado de vacío de 1.2 Pa) durante 5 minutos, 10 minutos, 15 minutos, 17 minutos y 20 minutos respectivamente para la desgasificación. Luego analice el contenido de oxígeno del lingote. Mezcle el lingote de plata procesado y cobre libre de oxígeno para hacer la soldadura al vacío AgCu28 (cinco hornos). Tome muestras del lingote de aleación y analice la limpieza y las salpicaduras de acuerdo con la norma nacional GB/T 4907-1985. Los resultados se muestran en la Tabla 6.
Tabla 6 Efecto de desgasificación del método de desgasificación en crisol de grafito al vacío para lingotes de polvo de plata y su influencia en el rendimiento de AgCu28
| No. |
Tiempo de aislamiento y desgasificación/min |
Contenido de oxígeno/fracción de masa % |
La limpieza de AgCu28 |
Las salpicaduras de AgCu28 |
| 0 |
(polvo de plata) |
260 |
— |
— |
| 1 |
5 |
100 |
Ⅰ |
no cualificado |
| 2 |
10 |
80 |
Ⅰ |
no cualificado |
| 3 |
15 |
70 |
Ⅰ |
no cualificado |
| 4 |
17 |
40 |
Ⅰ |
no cualificado |
| 5 |
20 |
20 |
Ⅰ |
B |
Según la Tabla 6, el efecto de desgasificación de los lingotes de polvo de plata mediante el método de fusión y desgasificación en crisol de grafito al vacío es poco significativo y requiere mucho tiempo. Durante el experimento, al fundirse el lingote de polvo de plata, se liberan numerosas burbujas, lo que provoca salpicaduras de metal líquido y un cortocircuito en el equipo de vacío. Este método no es recomendable en la producción real.
1.3 Conclusión
(1) Tanto la desgasificación por fusión al vacío como la desgasificación con carbón activado pueden lograr efectos desoxidantes. Sin embargo, debido a la alta volatilización de la plata y del carbón durante la desgasificación por fusión al vacío, ambas contaminan gravemente el equipo de vacío y no garantizan la limpieza de la soldadura al vacío de AgCu₂. Por lo tanto, no son aptas para la producción real.
(2) El uso de un crisol de grafito de tres altas temperaturas para la fusión al vacío y el procesamiento de lingotes de plata ofrece un buen efecto desoxidante y una contaminación mínima del equipo de vacío. Los lingotes de plata procesados se pueden utilizar para fabricar soldadura al vacío de AgCu₂, con un rendimiento de salpicadura de Clase A y una limpieza de Clase I-II. Este método cumple plenamente con los requisitos de producción de la soldadura al vacío de AgCu₂ y presenta bajos costos de producción.
(3) Los efectos de desoxidación de los métodos de desgasificación al vacío y de desgasificación por fusión al vacío para lingotes de polvo de plata no tienen efectos evidentes, requieren mucho tiempo y la desgasificación por fusión al vacío es perjudicial para el equipo, por lo que ambos métodos no son adecuados para la producción.
(4) El método de desgasificación al vacío de polvo de plata tiene un buen efecto de desgasificación. La salpicadura de la soldadura al vacío AgCu28 producida puede alcanzar el grado A, y la limpieza puede alcanzar el grado I a II, que se puede utilizar para producir la soldadura al vacío AgCu28.
