权利要求
1.一种再生
铜杆氧化层去除方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，预处理：采用高压水冲洗或机械打磨对
再生铜杆表面进行清理;
高压水冲洗压力控制在0.5-2MPa，冲洗时间为1-3min，去除表面附着的油污、灰尘及疏松杂质;
机械打磨采用120-400目砂纸，沿铜杆轴向均匀打磨，直至表面无明显疏松氧化层脱落;
第二步，复合酸洗液处理：将预处理后的再生铜杆浸入复合酸洗液中，控制处理温度为30-60℃，处理时间为5-20min;
所述复合酸洗液按质量百分比由10-20%浓度的硫酸溶液、5-10%浓度的磷酸溶液、3-8%浓度的柠檬酸溶液、2-5%浓度的缓蚀剂溶液、1-3%浓度的氧化剂溶液及余量水组成;
第三步，中和处理：将经酸洗液处理的再生铜杆浸入中和液中，处理3-20min;
中和液采用质量浓度5-10%的碳酸钠溶液或3-8%的氢氧化钠溶液，中和残留的酸液，防止酸液持续腐蚀铜基体;
中和处理温度控制在25-40℃，处理过程中轻轻搅拌中和液，确保中和充分;
第四步，后处理：将中和后的再生铜杆用去离子水冲洗2-3次，每次冲洗时间为1-2min，去除表面残留的中和液及盐类物质;随后采用热风干燥，干燥温度为60-80℃，干燥时间为5-10min，直至铜杆表面无水分残留;干燥后的铜杆表面光洁，无氧化层残留。
2.根据权利要求1所述的一种再生铜杆氧化层去除方法，其特征在于：所述第一步预处理中采用1MPa高压水冲洗2min进行预处理。
3.根据权利要求1所述的一种再生铜杆氧化层去除方法，其特征在于：所述复合酸洗液包括按照质量百分比的：10~18%浓度的硫酸溶液、5~9%浓度的磷酸溶液、3~7%浓度的柠檬酸溶液、2~5%浓度的缓蚀剂溶液、1~3%浓度的过氧化氢溶液，余量水。
4.根据权利要求1所述的一种再生铜杆氧化层去除方法，其特征在于：所述第三步中和处理中将铜杆浸入酸洗液，控制温度30~55℃，处理7~20min，酸液流速0.5~2m/s;随后浸入5~10%浓度的碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液，30~40℃温度下中和3~15min。
5.根据权利要求1所述的一种再生铜杆氧化层去除方法，其特征在于：所述第四步后处理中用去离子水冲洗2~3次，每次1min，60~80℃温度下热风干燥6~10min。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于
有色金属表面处理技术领域，具体涉及一种再生铜杆氧化层去除方法，尤其适用于再生铜杆深加工前的表面氧化层清除处理，可提升再生铜杆的表面质量和后续加工性能。
背景技术
[0002]再生铜杆是以
废铜为原料，经熔炼、铸造、轧制等工艺制成的
铜加工材，广泛应用于电线电缆、电气设备、五金制品等领域。由于再生铜原料来源复杂，在熔炼及后续加工过程中，铜杆表面易与空气中的氧气发生反应，形成氧化层。氧化层的主要成分为氧化铜、氧化亚铜等，其存在会对再生铜杆的后续加工和使用性能产生诸多不利影响。
[0003]首先，氧化层会降低再生铜杆的表面质量。在后续的拉丝、轧制等加工过程中，氧化层容易脱落，导致加工工具磨损加剧，同时在铜杆表面形成划痕、凹坑等缺陷，影响产品的外观质量。其次，氧化层会影响再生铜杆的导电性能。氧化层的导电性远低于纯铜，若氧化层未被有效去除，在用于电线电缆等导电产品时，会增加接触电阻，降低导电效率，甚至引发发热等安全隐患。此外，氧化层的存在还会影响铜杆的焊接性能和镀层结合力，在焊接过程中易产生气孔、夹渣等缺陷，导致焊接强度下降;在镀层工艺中，氧化层会阻碍镀层与铜基体的结合，造成镀层脱落。
[0004]目前，再生铜杆氧化层去除方法主要包括物理方法和化学方法两大类。物理方法主要有机械打磨、高压水喷射、喷砂处理等。机械打磨通过砂纸、砂轮等工具对氧化层进行研磨去除，该方法操作简单，但劳动强度大、效率低，且容易对铜杆表面造成过度打磨，导致铜基体损耗增加，同时产生大量粉尘污染环境。高压水喷射利用高压水流冲击氧化层使其脱落，虽能减少粉尘污染，但对较厚或致密的氧化层去除效果有限，且能耗较高，容易导致铜杆表面出现水蚀痕迹。喷砂处理通过高速砂粒冲击氧化层，去除效率较高，但砂粒容易残留于铜杆表面凹坑处，后续清理难度大，且可能对铜杆表面造成机械损伤，影响表面光洁度。
[0005]化学方法主要包括酸洗法和碱洗法。碱洗法通常采用氢氧化钠等强碱溶液，利用强碱与氧化层的反应去除氧化层，但碱洗对氧化铜的溶解能力有限，需要在较高温度下进行，能耗较高，且容易对铜基体产生腐蚀，导致铜杆表面出现过腐蚀现象。酸洗法是目前应用最广泛的氧化层去除方法，常用的酸洗液包括硫酸、盐酸、硝酸等单一酸或混合酸溶液。硫酸酸洗利用硫酸与氧化层的化学反应溶解氧化层，成本较低，但反应速度较慢，且容易产生氢脆现象，影响铜杆的力学性能。盐酸酸洗反应速度快，但挥发性强，会产生大量有毒氯气，污染环境且危害操作人员健康，同时对铜基体的腐蚀较为严重，导致铜损耗增加。硝酸酸洗虽溶解能力强，但反应剧烈，容易产生大量氮氧化物废气，环保性差，且对设备腐蚀性强，增加了设备维护成本。
[0006]现有专利技术中，公开号为CN109868855A的专利文献公开了一种铜及
铜合金表面氧化层的去除方法，采用盐酸、硝酸、氢氟酸的混合酸洗液进行处理，但该方法仍存在废气污染和过腐蚀问题。公开号为CN110592943A的专利文献公开了一种环保型铜材酸洗除锈剂，包含有机酸、缓蚀剂等成分，虽降低了腐蚀性，但对致密氧化层的去除效率较低，处理时间较长。此外，现有化学方法普遍存在缓蚀剂选择不当或用量不足的问题，导致铜基体腐蚀率较高，通常铜损耗率超过1%，增加了生产成本;同时，废液处理难度大，若直接排放会造成严重的环境污染。
[0007]综上所述，现有再生铜杆氧化层去除方法存在效率低、铜损耗大、环境污染严重、表面质量差等问题，无法满足再生铜杆高效、环保、高质量加工的需求。因此，开发一种高效、低损耗、环保的再生铜杆氧化层去除方法具有重要的现实意义。
发明内容
[0008]本发明旨在解决现有再生铜杆氧化层去除方法中存在的效率低、铜基体损耗大、环境污染严重、表面质量差等问题，提供一种再生铜杆氧化层去除方法。该方法能高效去除氧化层，降低铜损耗，减少环境污染，提升再生铜杆表面质量，满足后续加工对铜杆表面的要求。
[0009]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种再生铜杆氧化层去除方法，包括以下步骤：
第一步，预处理：采用高压水冲洗或机械打磨对再生铜杆表面进行清理;
高压水冲洗压力控制在0.5-2MPa，冲洗时间为1-3min，去除表面附着的油污、灰尘及疏松杂质;
机械打磨采用120-400目砂纸，沿铜杆轴向均匀打磨，直至表面无明显疏松氧化层脱落;
第二步，复合酸洗液处理：将预处理后的再生铜杆浸入复合酸洗液中，控制处理温度为30-60℃，处理时间为5-20min;
所述复合酸洗液按质量百分比由10-20%浓度的硫酸溶液、5-10%浓度的磷酸溶液、3-8%浓度的柠檬酸溶液、2-5%浓度的缓蚀剂溶液、1-3%浓度的氧化剂溶液及余量水组成;
第三步，中和处理：将经酸洗液处理的再生铜杆浸入中和液中，处理3-20min;
中和液采用质量浓度5-10%的碳酸钠溶液或3-8%的氢氧化钠溶液，中和残留的酸液，防止酸液持续腐蚀铜基体;
中和处理温度控制在25-40℃，处理过程中轻轻搅拌中和液，确保中和充分;
第四步，后处理：将中和后的再生铜杆用去离子水冲洗2-3次，每次冲洗时间为1-2min，去除表面残留的中和液及盐类物质;随后采用热风干燥，干燥温度为60-80℃，干燥时间为5-10min，直至铜杆表面无水分残留;干燥后的铜杆表面光洁，无氧化层残留。
[0010]优选的，所述第一步预处理中采用1MPa高压水冲洗2min进行预处理。
[0011]优选的，所述复合酸洗液包括按照质量百分比的：10~18%浓度的硫酸溶液、5~9%浓度的磷酸溶液、3~7%浓度的柠檬酸溶液、2~5%浓度的缓蚀剂溶液、1~3%浓度的过氧化氢溶液，余量水。
[0012]优选的，所述第三步中和处理中将铜杆浸入酸洗液，控制温度30~55℃，处理7~20min，酸液流速0.5~2m/s;随后浸入5~10%浓度的碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液，30~40℃温度下中和3~15min。
[0013]优选的，所述第四步后处理中用去离子水冲洗2~3次，每次1min，60~80℃温度下热风干燥6~10min。
[0014]本发明的技术效果和优点：
1、氧化层去除率高：复合酸洗液中各成分协同作用，可高效溶解致密氧化层，氧化层去除率≥95%，确保铜杆表面无明显氧化层残留，满足后续加工要求。
[0015]2、铜基体损耗低：缓蚀剂在铜表面形成有效保护膜，结合磷酸的钝化作用，铜基体损耗率≤0.5%，远低于传统方法的1%以上，降低生产成本。
[0016]3、处理效率高：通过预处理和氧化剂的作用，缩短氧化层去除时间，处理周期较传统酸洗方法缩短30-50%，提高生产效率。
[0017]4、环保性好：采用低挥发性酸和环保型缓蚀剂，减少有毒气体排放;废液中重金属离子浓度低，经简单处理即可达标排放，降低环境污染。
[0018]5、表面质量优异：处理后铜杆表面光洁度可达Ra0.8-1.6μm，无过腐蚀、麻点等缺陷，提升产品外观质量和后续加工性能。
[0019]6、无氢脆风险：避免使用高浓度盐酸等易产生氢脆的酸液，处理后的铜杆力学性能不受影响，可直接用于后续拉丝、轧制等加工。
[0020]7、工艺稳定性强：各步骤参数可控，复合酸洗液成分稳定，不同批次再生铜杆处理效果一致性好，产品质量波动小。
[0021]8、操作简便：无需复杂设备，工艺步骤简单易懂，操作人员经简单培训即可上岗，便于工业化推广应用。
附图说明
[0022]图1为本发明的再生铜杆氧化层去除方法流程图。
具体实施方式
[0023]本发明提供了如图1所示的一种再生铜杆氧化层去除方法，包括以下步骤：
预处理：采用高压水冲洗或机械打磨对再生铜杆表面进行清理，高压水冲洗压力控制在0.5-2MPa，冲洗时间为1-3min，去除表面附着的油污、灰尘及疏松杂质;机械打磨采用120-400目砂纸，沿铜杆轴向均匀打磨，直至表面无明显疏松氧化层脱落，预处理可减少后续酸洗液的消耗量，提高氧化层去除效率。
[0024]复合酸洗液处理：将预处理后的再生铜杆浸入复合酸洗液中，控制处理温度为30-60℃，处理时间为5-20min。
[0025]所述复合酸洗液按质量百分比由10-20%硫酸、5-10%磷酸、3-8%柠檬酸、2-5%缓蚀剂、1-3%氧化剂及余量水组成。
[0026]需要说明的是，硫酸作为主酸，能快速溶解氧化层中的氧化铜;磷酸可与铜离子形成络合物，促进氧化层溶解，同时在铜表面形成磷酸铜保护膜，减少铜基体腐蚀;柠檬酸作为有机酸，能溶解氧化亚铜等难溶氧化产物，且具有一定的螯合作用，防止铜离子沉淀;缓蚀剂为苯并三氮唑与硫脲的混合物，质量比1-2:1，苯并三氮唑能在铜表面形成吸附膜，硫脲可增强缓蚀效果，两者协同作用降低铜基体腐蚀率;氧化剂为过氧化氢或过硫酸钠，能将氧化层中的低价态铜氧化为易溶的高价态铜离子，加速氧化层溶解。处理过程中需保持酸洗液循环流动，流速为0.5-2m/s，确保酸液与氧化层充分接触。
[0027]中和处理：将经酸洗液处理的再生铜杆浸入中和液中，处理3-8min。中和液采用质量浓度5-10%的碳酸钠溶液或3-8%的氢氧化钠溶液，中和残留的酸液，防止酸液持续腐蚀铜基体。中和处理温度控制在25-40℃，处理过程中轻轻搅拌中和液，确保中和充分。
[0028]后处理：将中和后的再生铜杆用去离子水冲洗2-3次，每次冲洗时间为1-2min，去除表面残留的中和液及盐类物质。随后采用热风干燥，干燥温度为60-80℃，干燥时间为5-10min，直至铜杆表面无水分残留。干燥后的铜杆表面光洁，无氧化层残留。
[0029]实施例1
取直径10mm的再生铜杆，采用1MPa高压水冲洗2min进行预处理。
[0030]配置复合酸洗液：10%浓度的硫酸溶液、5%浓度的磷酸溶液、3%浓度的柠檬酸溶液、2%浓度的缓蚀剂溶液(苯并三氮唑：硫脲=1:1)、1%浓度的过氧化氢溶液，余量水。
[0031]将铜杆浸入酸洗液，控制温度30℃，处理20min，酸液流速0.5m/s。
[0032]随后浸入5%浓度的碳酸钠溶液，30℃中和5min。
[0033]用去离子水冲洗2次，每次1min，60℃热风干燥10min。
[0034]检测显示氧化层去除率95%，铜损耗率0.45%，表面光洁度Ra为1.6μm。
[0035]实施例2
取直径12mm的再生铜杆，用200目砂纸机械打磨预处理。
[0036]配置复合酸洗液：12%浓度的硫酸溶液、6%浓度的磷酸溶液、4%浓度的柠檬酸溶液、3%浓度的缓蚀剂溶液(苯并三氮唑：硫脲=1.2:1)、1.5%浓度的过硫酸钠溶液，余量水。
[0037]酸液温度35℃，处理15min，流速1m/s。
[0038]采用6%浓度的碳酸钠溶液，35℃中和4min。
[0039]去离子水冲洗3次，70℃干燥8min。
[0040]氧化层去除率96%，铜损耗率0.4%，表面光洁度Ra为1.4μm。
[0041]实施例3
直径15mm再生铜杆经1.5MPa高压水冲洗1.5min预处理。
[0042]复合酸洗液：14%浓度的硫酸溶液、7%浓度的磷酸溶液、5%浓度的柠檬酸溶液、3.5%浓度的缓蚀剂溶液(1.5:1)、2%浓度的过氧化氢溶液，余量水。
[0043]温度40℃，处理12min，流速1.2m/s。
[0044]用7%浓度的氢氧化钠溶液，30℃中和6min。
[0045]冲洗后80℃干燥6min。
[0046]氧化层去除率97%，铜损耗率0.35%，光洁度Ra为1.2μm。
[0047]实施例4
直径16mm再生铜杆用300目砂纸打磨预处理。
[0048]复合酸洗液：15%浓度的硫酸溶液、8%浓度的磷酸溶液、6%浓度的柠檬酸溶液、4%浓度的缓蚀剂溶液(1.8:1)、2.5%浓度的过硫酸钠溶液，余量水。
[0049]温度45℃，处理10min，流速1.5m/s。
[0050]5%浓度的氢氧化钠溶液，40℃中和3min。
[0051]冲洗干燥后，氧化层去除率97%，铜损耗0.3%，光洁度Ra为1.0μm。
[0052]实施例5
直径18mm再生铜杆经2MPa高压水冲洗2min预处理。
[0053]复合酸洗液：18%浓度的硫酸溶液、9%浓度的磷酸溶液、7%浓度的柠檬酸溶液、4.5%浓度的缓蚀剂溶液(2:1)、3%浓度的过氧化氢溶液，余量水。
[0054]温度50℃，处理8min，流速1.8m/s。
[0055]9%浓度的碳酸钠溶液，35℃中和5min。
[0056]干燥后氧化层去除率98%，铜损耗0.25%，光洁度Ra为0.9μm。
[0057]实施例6
直径10mm再生铜杆用120目砂纸打磨预处理。
[0058]复合酸洗液：11%浓度的硫酸溶液、5%浓度的磷酸溶液、3.5%浓度的柠檬酸溶液、2.5%浓度的缓蚀剂溶液(1:1)、1.2%浓度的过硫酸钠溶液，余量水。
[0059]温度32℃，处理18min，流速0.8m/s。
[0060]5%浓度的碳酸钠溶液中和5min。
[0061]氧化层去除率95%，铜损耗0.48%，光洁度Ra为1.5μm。
[0062]实施例7
直径14mm再生铜杆1MPa高压水冲洗3min预处理。
[0063]复合酸洗液：13%浓度的硫酸溶液、8%浓度的磷酸溶液、5.5%浓度的柠檬酸溶液、4%浓度的缓蚀剂溶液(1.3:1)、2%浓度的过硫酸钠溶液，余量水。
[0064]温度42℃，处理14min，流速1.3m/s。
[0065]8%浓度的氢氧化钠溶液中和4min。
[0066]氧化层去除率96%，铜损耗0.38%，光洁度Ra为1.3μm。
[0067]实施例8
直径20mm再生铜杆300目砂纸打磨预处理。
[0068]复合酸洗液：16%浓度的硫酸溶液、9%浓度的磷酸溶液、6.5%浓度的柠檬酸溶液、5%浓度的缓蚀剂溶液(1.6:1)、2.8%浓度的过氧化氢溶液，余量水。
[0069]温度55℃，处理7min，流速2m/s。
[0070]10%浓度的碳酸钠溶液中和7min。
[0071]氧化层去除率98%，铜损耗0.2%，光洁度Ra为0.8μm。
[0072]实施例9
直径12mm再生铜杆1.2MPa高压水冲洗2.5min预处理。
[0073]复合酸洗液：17%浓度的硫酸溶液、7%浓度的磷酸溶液、5%浓度的柠檬酸溶液、3%浓度的缓蚀剂溶液(1.4:1)、1.8%浓度的过硫酸钠溶液，余量水。
[0074]温度38℃，处理13min，流速1.1m/s。
[0075]6%浓度的氢氧化钠溶液中和5min。
[0076]去除率96%，铜损耗0.38%，光洁度Ra为1.3μm。
[0077]实施例10
直径15mm再生铜杆400目砂纸打磨预处理。
[0078]复合酸洗液：19%浓度的硫酸溶液、10%浓度的磷酸溶液、8%浓度的柠檬酸溶液、4%浓度的缓蚀剂溶液(1.7:1)、2.2%浓度的过氧化氢溶液，余量水。
[0079]温度55℃，处理9min，流速1.6m/s。
[0080]8%浓度的碳酸钠溶液中和4min。
[0081]氧化层去除率98%，铜损耗0.28%，光洁度Ra为1.0μm。
[0082]实施例11
直径20mm再生铜杆经1.8MPa高压水冲洗1min预处理。
[0083]复合酸洗液：11%浓度的硫酸溶液、5%浓度的磷酸溶液、4%浓度的柠檬酸溶液、2%浓度的缓蚀剂溶液(1.1:1)、1%过硫酸钠溶液，余量水。
[0084]温度30℃，处理18min，流速0.6m/s。
[0085]7%浓度的碳酸钠溶液中和6min。
[0086]去除率95%，铜损耗0.47%，光洁度Ra为1.5μm。
[0087]实施例12
直径16mm再生铜杆200目砂纸打磨预处理。
[0088]复合酸洗液：14%浓度的硫酸溶液、6%浓度的磷酸溶液、6%浓度的柠檬酸溶液、3.2%浓度的缓蚀剂溶液(1.9:1)、2.3%浓度的过氧化氢溶液，余量水。
[0089]温度48℃，处理11min，流速1.4m/s。
[0090]4%浓度的氢氧化钠溶液中和7min。
[0091]氧化层去除率97%，铜损耗0.32%，光洁度Ra为1.1μm。
[0092]实施例13
直径18mm再生铜杆2MPa高压水冲洗2min预处理。
[0093]复合酸洗液：17%浓度的硫酸溶液、8%浓度的磷酸溶液、7.5%浓度的柠檬酸溶液、4.8%浓度的缓蚀剂溶液(2:1)、2.9%浓度的过硫酸钠溶液，余量水。
[0094]温度58℃，处理7min，流速1.9m/s。
[0095]10%浓度的氢氧化钠溶液中和3min。
[0096]去除率98%，铜损耗0.22%，光洁度Ra为0.85μm。
[0097]实施例14
直径12mm再生铜杆1.5MPa高压水冲洗3min预处理。
[0098]复合酸洗液：13%浓度的硫酸溶液、7%浓度的磷酸溶液、5%浓度的柠檬酸溶液、3%浓度的缓蚀剂溶液(1.3:1)、2%浓度的过氧化氢溶液，余量水。
[0099]温度42℃，处理14min，流速1.3m/s。
[0100]6%浓度的碳酸钠溶液中和5min。
[0101]氧化层去除率96%，铜损耗0.37%，光洁度Ra为1.3μm。
[0102]实施例15
直径15mm再生铜杆用400目砂纸打磨预处理。
[0103]复合酸洗液：16%浓度的硫酸溶液、9%浓度的磷酸溶液、6%浓度的柠檬酸溶液、4.2%浓度的缓蚀剂溶液(1.7:1)、2.5%过硫酸钠，余量水。
[0104]温度50℃，处理9min，流速1.7m/s。
[0105]8%浓度的碳酸钠溶液中和4min。
[0106]氧化层去除率97.5%，铜损耗0.3%，光洁度Ra为1.0μm。
说明书附图(1)
声明：
“再生铜杆氧化层去除方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：北方有色网
来源：赣州江钨新型合金材料有限公司, 南昌大学, 上海电缆研究所有限公司, 北京科技大学
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