在铜及铜合金的铸造过程中，气孔是常见的内部缺陷之一。当铜锭内部气孔率超过2%时，会严重影响材料的力学性能、导电导热性以及后续加工质量（如轧制、锻造时的开裂风险）。因此，控制气孔率是提升铜锭品质的关键。本文将分析气孔产生的主要原因，并提供系统的解决方案。
1. 气体来源
熔炼吸氢：铜液在高温下易吸收氢气（H₂），冷却时析出形成气孔。
水分反应：炉料潮湿或熔炼环境湿度高时，水蒸气（H₂O）与铜液反应生成氢气（2H₂O + Cu → CuO + 2H₂↑）。
杂质分解：油污、润滑剂等含碳有机物在熔炼时分解，产生CO、CO₂气体。
2. 工艺因素
脱氧不充分：铜液中溶解的氧（O₂）与氢反应生成水蒸气（H₂ + O → H₂O），形成气孔。
浇注方式不当：浇注速度过快或模具排气不良，导致气体滞留。
冷却速度不合理：凝固过快时气体来不及逸出，形成微气孔。
1. 优化熔炼工艺
严格控制原料：确保炉料干燥、无油污，必要时预烘烤（200~300℃去水分）。
惰性气体保护熔炼：采用氮气（N₂）或氩气（Ar）覆盖熔池，减少吸氢。
高效脱氧：添加磷铜（Cu-P）或锂（Li）等脱氧剂，降低氧含量（目标O₂ < 5ppm）。
2. 气体排除技术
真空熔炼/浇注：在真空环境下熔炼，显著减少气体溶解（适合高端铜材）。
熔体净化处理：
3. 改进铸造工艺
低温慢速浇注：降低浇注温度（紫铜建议1100~1150℃），减少湍流吸气。
优化模具设计：
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增加排气槽或使用多孔石墨模具，帮助气体逸出。
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采用倾斜浇注或底注式浇包，减少卷气。
定向凝固技术：控制冷却梯度，使气体向冒口集中排出。
4. 后续处理与检测
热轧/热锻破孔：通过热加工压合微小气孔（需控制变形量≥30%）。
无损检测：超声波或X射线探伤监控气孔率，确保达标（≤0.5%为优）。
三、案例与效果验证
某铜加工厂采用“氮气保护熔炼+磷脱氧+旋转喷吹除气”组合工艺后，气孔率从2.3%降至0.8%，轧制开裂率下降90%。进一步优化模具排气后，气孔率稳定在0.5%以下。
结语
铜锭气孔率超标问题需从原料、熔炼、铸造全流程协同控制。通过脱氧除气、工艺优化和严格检测，可彻底将气孔率降至1%以下，满足高端铜材（如电子铜带、精密铸件）的严苛要求。企业应根据自身设备条件，选择经济高效的解决方案。
