精密成形工程

作者：熊姣, 李琨, 杨湘杰

单位：1.苏州工业园区职业技术学院 智能制造学院,江苏 苏州 215123; <br>2.江西省高性能精确成形重点实验室,南昌 330031; <br>3.南昌大学 先进制造学院,南昌 330031

关键词：脉冲电流,高纯铜,铅杂质,电迁移,电流密度梯度,净化

基金：国家自然科学基金（50965015）; 江西省重大科技研发专项（20223AAE02009）; 轻合金材料江西省重点实验室基金（2024SSY05031）

目的 系统探究脉冲电流（PEC）这一物理场辅助技术对无氧铜熔体中Pb杂质的净化效果,揭示其迁移规律与作用机理,以开发高效绿色的净化新工艺。方法 以含1%（质量分数）Pb的无氧铜为研究对象,在高频感应炉中熔化后,施加不同参数（电极插入深度、脉冲电流大小、脉冲频率）的脉冲电流进行处理。采用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和X射线荧光光谱仪（XRF）等手段对处理后样品的微观组织、Pb杂质的尺寸、面积占比及空间分布进行系统表征与定量分析。结果 脉冲电流能有效驱动Pb杂质克服中心偏析,实现向阳极及熔体底部的定向迁移,从而在材料中心与阴极区域形成净化区。参数优化实验发现,当电极插入深度为石墨坩埚深度的1/4、脉冲电流为150 A、脉冲频率为1 500 Hz时,净化效果最优,中心区域Pb去除率最高,可达58.75%。其微观机理主要归因于电迁移力引发的电迁移效应与由电流密度梯度导致的电自由能下降。然而,当电流或频率超过临界阈值时,强烈的焦耳热效应会诱发熔体无序对流,反而导致净化效率下降。结论 脉冲电流技术可有效实现无氧铜熔体中Pb杂质的定向迁移与选择性净化。杂质迁移受电迁移力和电流密度梯度力的协同驱动,且存在最优工艺窗口。本研究明确了该技术的关键工艺参数与作用机理,为高性能无氧铜的绿色制备提供了理论依据与实践指导。

来源：2026年第4期

《精密成形工程》期刊编辑部

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