CN109182835B

CN109182835B - 一种专用于铅黄铜除铝用复合熔炼剂及其制备和使用方法

Info

Publication number: CN109182835B
Application number: CN201811239090.4A
Authority: CN
Inventors: 欧阳好; 郑良玉; 裘桂群
Original assignee: Ningbo Jintian Copper Group Co Ltd
Current assignee: Ningbo Jintian Copper Group Co Ltd
Priority date: 2018-10-23
Filing date: 2018-10-23
Publication date: 2020-06-19
Anticipated expiration: 2038-10-23
Also published as: CN109182835A

Abstract

一种专用于铅黄铜除铝用复合熔炼剂及其制备和使用方法，由碳酸盐、氯化盐、氟盐和硅粉组成，其中：碳酸盐为NaHCO₃，含量为30%～35%重量，氯化盐为KCl，含量为40%～50%重量；氟盐CaF₂为7%～12%重量，氟盐NaF为2.5%～5%重量，硅粉为SiO₂含量为7%～15%重量。铅黄铜熔炼时，加入除铝复合熔炼剂进行熔炼，使铅黄铜中铝含量下降12%～26%重量，通过对铅黄铜产品的主要物理性能，如硬度和抗拉强度等进行检测，证明铅黄铜产品中铝含量下降，其抗拉强度和硬度下降明显，利于铅黄铜产品的深加工作业。

Description

一种专用于铅黄铜除铝用复合熔炼剂及其制备和使用方法

技术领域

本发明涉及黄铜熔炼复合熔剂，特别是一种专用于铅黄铜除铝复合熔剂及其制备和使用方法。

技术背景

铅黄铜具有极高的切削性，优异的冷热铸造性能，切屑易碎，加工工件表面光洁，被广泛的用于电子电讯、家电、五金饰品。随着制造业的快速发展，金属材料的上涨，制造加工企业不断地寻求降低材料成本，其中金属材料成本占有相当大的比例，具有代表性的铅黄铜产品，包括Hpb62-3，Hpb62-2，Hpb59-2、Hpb58-2，特别是Hpb58-2含铜量和含铅量相对较低，加工性能较好，为电子电器家用电器和五金饰品广泛采用的环保价廉材料，其中HPb58-2A，为上述行业大量采用，俗称A棒。由于A棒使用量大，降低原料成本可以极大地降低生产成本，提高产品效益，但A棒的配料大多采用废杂铜和其他铜废料，使A棒材料杂质过多，产品性能有所降低，最直接地体现在材料偏硬。经分析，铅黄铜中的铝元素是导致材料偏硬的主要因素。铅黄铜HPb58-2A的生产工艺中，在配料、熔炼、压光、矫直等流程对毛坯的要求较高，成分要稳定，且杂质成分要低，特别是铝的含量过高会影响材料硬度，不利于锯切车削加工。还要铸锭表面不能出现细裂纹和气孔，保证A棒在成型机上顺利加工成型。针对上述情况，通过对铝及其化合物的特定物理化学性能分析，采用冶金化学反应将A棒材料中铝含量降低，需要研制一种用于铅黄铜除铝复合熔剂及其使用方法。

中国专利ZL201210170152.7公布的除铝复合剂主要是针对废杂黄铜的除铝造渣方面，通过该复合剂的添加，可使炉渣蓬松，操作容易，炉渣含铜量在10%以下，但未对黄铜材料性能方面，特别是材料切削性能没有进行研究说明。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种效果好，工艺简单，环保价廉的专用于铅黄铜HPb58-2除铝用复合熔炼剂及其制备使用方法。通过加入该复合熔炼剂，使铅黄铜HPb58-2铸坯中的铝含量得到降低，材料硬度偏硬得到改善和解决。

本发明采用的技术方案是：

一种专用铅黄铜除铝用复合熔炼剂，其特征在于由碳酸盐、氯化盐、氟盐和硅粉组成，其中：碳酸盐为NaHCO₃，含量为30%～35%重量，氯化盐为KCl，含量为40%～50%重量；氟盐CaF₂为7%～12%重量，氟盐NaF为2.5%～5%重量，硅粉为SiO₂含量为7%～15%重量。

所述碳酸盐NaHCO₃为30%重量，氯化盐KCl为45%重量，氟盐CaF₂为12%重量，氟盐NaF为5%重量，硅粉SiO₂为8%重量。

所述碳酸盐NaHCO₃为32%重量，氯化盐KCl为46%重量，氟盐CaF₂为10%重量，氟盐NaF为5%重量，硅粉SiO₂为7%重量。

所述碳酸盐NaHCO₃为30%重量，氯化盐KCl为48%重量，氟盐CaF₂为12%重量，氟盐NaF为5%重量，硅粉SiO₂为15%重量。

所述碳酸盐NaHCO₃为30%重量，氯化盐KCl为48%重量，氟盐CaF₂为7%重量，氟盐NaF为5%重量，硅粉SiO₂为10%重量。

一种专用于铅黄铜除铝用复合熔炼剂的制作方法，包括以下步骤：

a、将碳酸盐NaHCO₃、氯化盐KCl、氟盐CaF₂、NaF和硅粉SiO₂各自放入烘箱中200~250℃烘4~5小时，降至室温；

b、将氯化盐KCl、碳酸盐NaHCO₃分别粉碎用100目过筛，将氟盐CaF₂、NaF分别粉碎用150目过筛，将硅粉SiO₂粉碎用600目过筛；

c、将经a和b烘干过筛的各原料粉按所需用量称重后放入卧式搅拌机内搅拌混合均匀备用。

除铝用复合熔炼剂的使用方法，在中频炉熔炼铅黄铜HPb58-2A，熔化后测量温度在960℃～1020℃，然后向炉中按熔体重量的1.5%加入除铝用复合熔炼剂，混合均匀后保温3-5min，捞渣后进行水平连铸-扒皮-矫直-检验、入库。

第一次先加入熔体重量的1.5%的除铝用复合熔炼剂，混合均匀后保温3-5min，第二次再加入熔体重量0.5%-1.0%的除铝用复合熔炼剂，混合均匀后保温3-5分钟，捞渣后进行水平连铸—扒皮—矫直—检验—入库。

复合熔剂有效成份在熔炼除铝过程中主要发生的反应：

2Al+O₂+4SiO₂+4NaHCO₃→2Na₂SiO₃+2Al₂SiO₅+2CO₂+2H₂O

6KCl+4Al+4SiO₂+3O₂→2AlCl₃+3K₂SiO₃+ Al₂SiO₅

6NaF+4Al+4SiO₂+3O₂→2AlF₃+3Na₂SiO₃+ Al₂SiO₅

3CaF₂+4Al+4SiO₂+3O₂→2AlF₃+3CaSiO₃+ Al₂SiO₅

上述化学反应中，产生的Al₂SiO₅、AlF₃和AlCl₃作为浮渣上浮而被清除。

有益效果，铅黄铜熔炼时，加入除铝复合熔炼剂进行熔炼，使铅黄铜中铝含量下降12%～26%重量，通过对铅黄铜产品的主要物理性能，如硬度和抗拉强度等进行检测，证明铅黄铜产品中铝含量下降，其抗拉强度和硬度下降明显，利于铅黄铜产品的深加工作业。

具体实施方式

所用原材料为市售工业纯产品。

实施例1

熔炼剂组成：氯盐，KCl，45%重量；碳酸盐为NaHCO_3，30%重量；氟盐为CaF₂，12%重量；NaF，5%重量；硅粉为SiO₂，8%重量，进行称量配比，并充分搅拌均匀。

在中频炉中熔炼铅黄铜HPb58-2A，熔化后测量温度在980℃～1000℃，然后向炉中按熔体重量的1.5%加入除铝复合熔剂，混合均匀后保温3-5min。捞渣后进行水平连铸-扒皮-矫直-检验、入库。其中检验工序主要是对铅黄铜产品的物理性能（硬度和抗拉强度）进行光谱检测。

使用上述除铝复合熔剂可以明显看到铅黄铜HPb58-2A中Al的含量下降，由原来的0.33380%下降到0.24743%，下降了25.87%，效果显著，见下表1和表2。

表1 铅黄铜熔炼未添加除铝复合熔炼剂铅黄铜成分(光谱检测)

表2 铅黄铜熔炼添加除铝复合熔炼剂铅黄铜成分(光谱检测)

表3 铅黄铜的铝含量与其物理性能比较

铝含量%	抗拉MPa	硬度HV5
			0.24743	391	96/96/98
0.33380	415	110/115/113

由表1和表2可知，铅主要是以单质存在于晶体和晶界中，不会形成硬质相，也不会降低材料的硬度，使用该熔炼剂可以小幅度降低铅含量。铝主要会和铜形成一种强硬相γ相，使得材料过于偏硬，使加工刀具很容易损坏。铜含量的升高可以小幅度的降低硬度，同时铝的锌当量为6，足以不考虑小幅度铜含量的变化。熔剂中的碳酸盐，以及氟盐，氯盐产生的气体可以将熔体内的杂质，气体带出，从而起到净化熔体的作用。

实施例2

熔炼剂组成：氯盐为KCl，46%重量；碳酸盐为NaHCO_3，32%重量；氟盐为CaF₂，10%重量；NaF，5%重量；硅粉为SiO₂，7%重量，进行称量配比，并充分搅拌均匀。

在中频炉中熔炼铅黄铜HPb58-2，熔化后测量温度在980℃～1000℃，然后向炉中按熔体重量的1.5%加入除铝复合熔剂，混合均匀后保温3-5min。捞渣后进行水平连铸-扒皮-矫直-检验、入库。其中检验工序主要是对铅黄铜产品的物理性能（硬度和抗拉强度）进行光谱检测。

使用上述除铝复合熔剂可以明显看到铅黄铜HPb58-2中Al的含量下降，由原来的0.43380%下降到0.34743%，下降了19.9%，效果显著，见下表4和表5。

表4 铅黄铜熔炼未添加除铝复合熔炼剂铅黄铜成分(光谱检测)

表5 铅黄铜熔炼添加除铝复合熔炼剂铅黄铜成分(光谱检测)

表6 铅黄铜的铝含量与其物理性能对比

铝含量%	抗拉MPa	硬度HV5
			0.34743	420	114/115/118
0.43380	440	118/120/122

由表4和表5可知，使用该除铝剂，铝元素可以定向除去，根据表6对比可知，铝含量降低，硬度会发生降低，有利于客户锯切下料。

实施例3

熔炼剂组成：氯盐为KCl，48%重量；碳酸盐为NaHCO₃，30%重量；氟盐为CaF₂，12%重量；NaF，5%重量,硅粉为SiO₂，15%重量，进行称量配比，并充分搅拌均匀。

在中频炉中熔炼铅黄铜HPb58-2A，利用用铜块以及废杂铜和其他废料熔炼，熔化后测量温度在980℃~1000℃，先加入熔体重量1.5%的除铝复合熔炼剂，然后向炉中继续加入1%的上述配置好的除铝复合熔剂，混合均匀后保温3min。捞渣后进入水平连铸-扒皮-矫直-检验、入库。检验主要是对铅黄铜产品的物理性能（硬度和抗拉强度）进行光谱检测。

使用上述除铝复合熔炼剂可以明显看到在继续添加上述除铝复合熔炼剂时，在基本上不改变HPb58-2A中其它金属元素百分比的同时，Al的含量下降显著，由原来的0.21807%下降到0.18752%，下降了14.01%，效果显著，见下表7和表8。

表7铅黄铜熔炼第一次添加除铝复合熔炼剂铅黄铜成分(光谱检测)

表8 铅黄铜熔炼第二次添加除铝复合熔炼剂铅黄铜成分(光谱检测)

表9 铅黄铜的铝含量与其物理性能对比

铝含量%	抗拉MPa	硬度HV5
			0.21807	380	95/90/91
0.18752	372	92/88/89

由表7和表8对比可知，熔体内除了铝含量发生变化，其他成分基本不存在变化，起到定向除铝的作用，降低铝含量，材料硬质相γ相就会减少，硬度可以降低，对比表9可得，同时铅也可以小幅地较低，具有环保除铅的作用。

实施例4

熔炼剂组成：氯盐为KCl，48%重量；碳酸盐为NaHCO₃，30%重量；氟盐为CaF₂，7%重量；NaF，5%重量；硅粉为SiO₂，10%重量，进行称量配比，并充分搅拌均匀。

在中频炉中熔炼铅黄铜HPb58-2A，熔化后测量温度在980℃～1000℃，然后向炉中按熔体重量的1.5%加入除铝复合熔炼剂，混合均匀后保温3-5min。捞渣后铜熔体进入保温炉，接着进行水平连铸-扒皮-矫直-检验、入库。检验主要是对铅黄铜产品的物理性能（硬度和抗拉强度）进行光谱检测。

使用上述除铝复合熔炼剂可以明显看到在继续添加上述除铝复合熔炼剂时，在改变HPb58-2A其它金属元素百分比的同时，Al的含量下降显著，由原来的0.51631%下降到0.45302%，下降了12.26%，试验效果理想，见下表10和表11。

表10铅黄铜熔炼未添加除铝复合熔炼剂铅黄铜成分(光谱检测)

表11 铅黄铜熔炼添加除铝复合熔炼剂铅黄铜成分(光谱检测)

表12 铅黄铜的铝含量与其物理性能对比

铝含量%	抗拉MPa	硬度HV5
			0.45302	453	119/127/125
0.51631	471	122/129/130

通过观察对比表10、11和表12，可知只有铝发生大的变化，其他的元素基本没有变化，铝一般很难优先氧化，因为根据吉布斯自由能图可知，最先氧化的是锌。降低铝含量进而降低合金硬度，优化材料使用效果。

Claims

1.一种专用于铅黄铜除铝用复合熔炼剂，其特征是由30%～35%重量的NaHCO₃， 40%～50%重量的KCl， 7%～12%重量的CaF₂， 2.5%～5%重量的NaF，7%～15%重量的硅粉为SiO₂组成；该复合熔炼剂的制作方法，包括以下步骤：

a、将NaHCO₃、KCl、CaF₂、NaF和硅粉SiO₂各自放入烘箱中200~250℃烘4~5小时，降至室温；

b、将KCl、NaHCO₃分别粉碎用100目过筛，将CaF₂、NaF分别粉碎用150目过筛，将硅粉SiO₂粉碎用600目过筛；

2.根据权利要求1所述的一种专用于铅黄铜除铝用复合熔炼剂的使用方法，其特征在于：在中频炉熔炼铅黄铜HPb58-2A，熔化后测量温度在960℃～1020℃，然后向炉中按熔体重量的1.5%加入除铝用复合熔炼剂，混合均匀后保温3-5min，捞渣后进行水平连铸-扒皮-矫直-检验、入库。

3.根据权利要求2所述的一种专用于铅黄铜除铝用复合熔炼剂的使用方法，其特征在于第一次先加入熔体重量的1.5%的除铝用复合熔炼剂，混合均匀后保温3-5min；第二次再加入熔体重量0.5%-1.0%的除铝用复合熔炼剂，混合均匀后保温3-5分钟，捞渣后进行水平连铸—扒皮—矫直—检验—入库。