前言

鈦銅復合棒自從20世紀60年代問世以來，得到了迅速發展。鈦銅復合棒是金屬陽極的主要部件，他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10倍以上，可節能(電)20％以上，并提高了燒堿的純度。是一種優異的電極材料。以鈦銅復合棒（鈦包銅）為導電主要部件的金屬陽極電解槽生產燒堿被譽為氯堿工業的一次革命。

1、鈦銅復合棒的開發和發展

鈦一銅復合棒是1968年意大利的Demna公司和美國的鋁業公司聯合開發的。70年代開始世界上許多國家，如日本、美國、西德、法國、意大利等國家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，上海電化廠等單位采用鈦管內插入銅棒，然后澆鉛連接制成導電棒，制成陽極電解槽。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。同時國內也有人采用鈦管套銅棒+拉伸的方法生產復合棒。

80年代初，寶雞有色金屬加工廠、北京有色金屬研究總院、上海異型鋼管廠等單位采用擠壓法生產鈦銅復合棒，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間隙存有氣體，高溫下會影響復合棒的復合質量。

1982年寶雞有色金屬加工廠設計了一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。

80年代末，也有采用爆炸法生產鈦一銅復合棒的，但因效率低、成本高、且尺寸精度不易控制而未形成生產能力。

這一階段復合棒的品種較少，主要為方形和鼓形(官形)。加工狀態為熱擠壓態(R)和冷拉伸態(Y)。

到90年代，除國產電解槽的更新改造外，國外進口電解槽的國產化對鈦一銅復合棒提出了更高的要求。新的鈦銅復合棒的形狀、規格等出現了多樣化，如圓形、扁形、矩形復合棒等相繼被開發和生產出來。有些形狀的復合棒的生產，對原生產方法提出了挑戰，如寬厚比較大的矩形和扁形復合棒，生產難度就很大。寶雞有色金屬加工廠曾采用擠壓+軋制的 生產方法生產過大寬厚比的矩形和扁形復合棒，但因復合棒外形不易控制，如角部不能完全充滿、孔型結合部出現尺寸不規整或耳子等現象。后來采用擠壓+拉伸的方法生產出尺寸合格、質量優異的復合棒。

復合棒的最小厚度可生產到10ram、寬度50mm。但由于生產方式的局限性，對于寬厚比大于6的矩形和扁形復合棒生產難度太大。

近幾年有人采用爆炸+軋制法生產矩形和扁形復合棒，也獲得了成功。

2、鈦銅復合棒的性能

鈦銅復合棒作為金屬陽極的主要部件，其主要作用有3點：一是支撐陽極；二是作為導電體；三是耐腐蝕。

要擔負起支撐陽極的作用，就要求鈦銅復合棒有一定的強度和抗彎曲性能。開始采用擠壓狀態(R)直接供應時，用戶反映棒材較軟，即抗彎曲性能有點差，經檢測，在跨距L=300mm、壓力245MPa時，產生微變形。后來采用擠壓+拉伸工藝后，相同跨距情況下，壓力達490MPa時，才產生微變形。棒材的屈服強度達到123MPa，完全滿足設計要求。

對于導電性能，其關鍵因素是鈦銅的復合狀態，只有完全復合，并不產生脫層，才能具有良好的導電性能。

復合狀態一般采用以下檢驗方法：一種是采用超聲波檢驗，觀察結合層是否緊密；第二種是復合牢度車削檢驗，即經表面車削，使鈦層沿周向斷開后，檢測鈦層是否分離。第三種是復合強度測定，即經測定復合層拉剪或剪切強度，以確定復合層的結合程度。

超聲波探傷可直接檢測出復合棒任何部位的鈦銅復合狀況，直接有效的反映出復合棒的復合程度。復合牢度車削檢驗法也可直接反映出復合棒鈦銅復合的緊密程度，但由于屬破壞性檢驗，抽樣數量有限，不能全面的復合棒的所有部位的復合情況。復合強度測定是定量反映復合棒結合性能的指標，經大量檢測，擠壓+拉伸法生產的鈦銅復合棒復合強度達到 133MPa，拉剪強度達到160—255MPa。

鈦銅復合棒具有良好的導電性能，經檢測，擠壓+拉伸法生產的復合棒微電阻為7．77×10“Q。耐蝕性，鈦銅復合棒外層直接與電解介質接觸，外層的純鈦具有優異的抗腐蝕性能，其壽命比石墨電極長10倍以上。

3、鈦銅復合棒的標準化

我國從70年代開始研制生產鈦銅復合棒以來，開始采用由材料生產廠和使用單位簽定的技術協議供貨。到80年代中期，由于陽極電解槽的大量應用，鈦銅復合棒的需求量大幅度增加，僅寶雞有色金屬加工廠一家每年就為市場提供數百噸的復合棒產品。

為規范市場、方便采購和供應，寶雞有色金屬加工廠制定了鈦銅復合棒企業標準(Q／BS5332—1985)。90年代初，為適應市場需求，由中國有色金屬工業總公司提出、寶雞有色金屬加工廠負責起草，制定了我國第一版鈦銅復合棒專用國家標準：GB／T 12769—1991鈦銅復合棒，并于1991年3月發布實施。至此，我國鈦銅復合棒有了統一的技術規范。

1991版鈦銅復合棒國標，是在寶雞有色金屬加工廠鈦銅復合棒企業標準(Q／BS5332—1985)的基礎上起草的。在產品的規格形狀上，由于當時市場需求現狀，僅收入了方形和鼓形(宮形)兩種形狀、7個規格的復合棒材。在生產方式上，僅規定了擠壓法、擠壓+拉伸法。復材的牌號也只是規定了鑄態的兩個牌號ZTAl和ZTA2。

對復合質量，標準中規定了兩種檢驗方式：一是車削檢驗，做為必檢項目；二是超聲波檢驗，做為可選項目，當用戶要求并在合同中注明時采用。

2001年，根據市場變化情況，寶雞有色金屬加工廠提出對GB／T 12769—1991版進行修訂。中國有色金屬工業協會批準并下達了修訂計劃，由寶雞有色金屬加工廠負責對鈦銅復合棒國家標準的修訂起草工作，北京有色金屬研究總院和西北有色金屬研究院參加起草。

該修訂版本已于2002年10月在杭州通過審定，2003年11月批準，并經國家質量監督檢驗檢疫總局發布。GB／T 12769—2003新版于2004年5月1日起實施。

4、鈦銅復合棒(GB／T12769—2003)版起草說明

(1)GB／T12769—2003是對1991版本的修訂。

(2)由于目前國際和國外均未查到鈦銅復合棒的相關標準，本標準的修訂是在國標1991版的基礎上，結合我國市場需求現狀編制的，適合于國情，并使標準更科學、更合理。

(3)以下就本次修訂的主要變化及特點等說明如下。

a、生產方法：在原標準“熱擠壓法、熱擠壓+拉伸法”的基礎上增加了“爆炸復合法或爆炸復合+熱軋制法”。

b、復材牌號：原標準中只有ZTAl和ZTA2兩個牌號，鑒于目前復合棒的生產方式的多樣性，有些生產廠家采用加工材——管材做坯料，所以復合材牌號增加了TAl和TA2兩個牌號。

c、產品斷面形狀和規格：原標準中只有方形和宮形(鼓形)兩種斷面形狀的7個規格的復合棒材。

2003新版標準中在產品形狀上增加了圓形、扁形和矩形三種斷面、16個規格的產品。表1中列出了2003版與1991版復合棒斷面形狀和規格尺寸(其中帶*的規格為1991版的產品規格。

d、化學成分：原標準中化學成分要求符合GB／T6614的規定，本次修訂時，rAl和TA2要求符合GB／13620的規定；ZTAl和ZTA2符合GB／T15073的規定。比較明確，有利于執行。

e、尺寸及允許偏差：本次修訂時，對原標準中的方形和鼓形(宮形)兩種斷面形狀的復合棒材的尺寸允許偏差進行了調整，基本上在原標準基礎上對精度要求均予以提高。特別是熱加工態(R)的尺寸公差，精度要求大幅度提高。公差對比見表2。

f、復合質量

表3是1991版和2003版標準中對復合質量要求的描述，從表中可以看出，1991版對復合質量的檢測主要采用車削法進行，而2003版則取削了車削法，將超聲波探傷法作為必檢項目。這是由于在過去的十幾年中，主編單位寶雞有色金屬加工廠對方形和鼓形復合棒進行車削檢驗中，從未出現鈦銅分離現象。同時，車削檢驗本身不是非常合理。一是他本身屬于破壞性試驗；二是采用抽樣檢驗，試樣只是代表試樣；三是車削法當時僅適用于方形和鼓形復合棒，對于方形和矩形根本就不適用。而本次修訂時采用超聲波100％檢驗，既科學、又合理，可全面保證棒材的復合狀況。

(4)因無相應的國際標準和國外先進標準，本標準2003年版被專家評定為際水平。

(5)GB／T12769—2003的實施，不僅能更好地滿足用戶的使用要求，還必將推動我國鈦銅復合棒質量的進一步提高，促進鈦銅復合棒的廣泛應用和發展。

參考文獻

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