CN110484765A - 一种铝青铜合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝青铜合金及其制备方法，制备方法包括以下步骤：1）配料：按照铝青铜合金组成取相应组成的氧化物，所述相应组成的氧化物包括铜的氧化物；造渣剂为氧化钙；铜的氧化物、铝粉、造渣剂的质量比为100：（23.50~38.32）：（4.67~35.45）；将相应组成的氧化物、铝粉、造渣剂混合均匀，得混合物；2）将步骤1）中的混合物进行铝热自蔓延反应，得到由合金熔体和还原渣组成的高温熔体；3）将高温熔体金渣熔炼分离，扒渣，精炼，浇铸，即得铝青铜合金；本发明的铝青铜合金的制备方法生产成本低，效率高，实现铜基体中Al元素的添加同时，避免了其他合金中Al残留难以消除的问题。

Description

一种铝青铜合金及其制备方法

技术领域

本申请涉及铜合金制备技术领域，具体涉及一种铝青铜合金及其制备方法。

背景技术

除黄铜和白铜以外的铜合金称为青铜合金。铝青铜合金为含有铝的青铜合金。铝青铜因具有很高强度、硬度、抗蚀性和耐磨性等优异的性能，而被广泛应用于制造齿轮坯料、螺旋桨、阀门等特殊功能的零件。铝青铜合金主要是在铜元素基体中加入铝元素，铝元素的重量百分比≤11.5％，还可以含有其他添加元素。常用的铝青铜合金为QAL9-4、QAL5、QAL10-4-4等。

现有技术中的铝青铜合金的制备方法主要是熔炼法，即直接将金属铜和铝(或铜铝的中间合金)在一定温度下进行熔炼；当含有添加元素时，还将添加元素金属铁、镍、锰(或铁、镍、锰的中间合金)在一定温度下进行熔炼，待成分均匀后进行浇铸，得到合金铸锭，如申请公布号为CN107663598A、授权公告号为CN106399728B中公开的制备方法。但是，熔炼法由于以纯金属或者中间合金为原料，多种合金元素造成熔炼工艺复杂，某些高熔点合金元素添加困难且容易造成偏析，生产成本较高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝青铜合金的制备方法，以解决现有技术中铝青铜合金的制备方法工艺复杂、成本高的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

1、一种铝青铜合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)配料：按照铝青铜合金组成取相应组成的氧化物，所述相应组成的氧化物可以与铝粉发生铝热自蔓延反应，所述相应组成的氧化物包括铜的氧化物；造渣剂为氧化钙；铜的氧化物、铝粉、造渣剂的质量比为100：(23.50～38.32)：(4.67～35.45)；将相应组成的氧化物、铝粉、造渣剂混合均匀，得混合物；

2)将步骤1)中的混合物进行铝热自蔓延反应，得到由合金熔体和还原渣组成的高温熔体；

3)将高温熔体金渣熔炼分离，扒渣，精炼，浇铸，即得铝青铜合金。

本发明的铝青铜合金的制备方法，首先，选用的原料除铝元素的原料为铝粉，铜元素的原料为铜的氧化物，扩展了铝青铜合金的原料范围，降低了生产成本；其次，将由相应组成的氧化物、铝粉和造渣剂组成的混合物进行铝热自蔓延反应，铝热自蔓延反应过程中各原料之间通过相互反应，能够将相应组成的氧化物原料全部还原，得到Cu-Al基合金熔体和熔融态的Al₂O₃-CaO基还原渣组成的高温熔体；最后，将高温熔体依次进行金渣熔炼分离，扒渣，精炼，浇铸，进一步除去Cu-Al基合金熔体中的杂质，得到杂质少、纯度高的铝青铜合金。

本发明铝青铜合金的制备方法，具有如下优点：

(1)与熔炼法相比，本发明铝青铜合金的制备方法可以直接以价格低廉的氧化物和铝粉为原料，通过铝热自蔓延反应和精炼直接得到铝青铜合金，实现多种不同熔点组成元素的一步添加过程，避免多次添加组成元素的过程，工艺操作简单、生产成本低。

(2)本发明铝青铜合金的制备方法中铝粉具有两方面的作用，一方面铝粉可以作为铝热自蔓延反应的原料，另一方面铝粉可以作为铝组元引入铝青铜合金中，实现铝元素添加作用的同时，避免了铝热法制备其它不含铝合金合金过程中铝残留难以消除的问题。

(3)本发明铝青铜合金的制备方法利用铝热自蔓延反应提供热源，具有反应迅速、升温快的优点，降低了生产能耗，提高了生产效率。

(4)本发明铝青铜合金的制备方法在自蔓延反应的基础上，进行金渣熔炼分离，扒渣，精炼，浇铸，提高了合金溶体中夹杂物的去除效率。

优选的，铜的氧化物为氧化铜或氧化亚铜中的至少一种。

优选的，相应组成的氧化物为构成铝青铜合金的元素且能够与铝粉发生铝热自蔓延反应的氧化物。

优选的，所述相应组成的氧化物还包括锰的氧化物或铁的氧化物中的至少一种；铜的氧化物、锰的氧化物的质量比为100：(0.83～5.28)；铜的氧化物、铁的氧化物的质量比为100：(0.85～10.87)。

优选的，所述合金元素氧化物还包括镍的氧化物；铜的氧化物、镍的氧化物的质量比为100：(4.42～10.65)。

为除去相应组成的氧化物中的水分，提高后续铝热自蔓延反应的效率，优选的，在将相应组成的氧化物、铝粉、造渣剂混合均匀前，还有干燥处理相应组成的氧化物和造渣剂的步骤，干燥处理的温度为150～300℃，干燥处理的时间为12～30h。

为进一步提高原料的均匀程度，优选的，混合为球磨，球磨的时间为1～4h。

为进一步提高夹杂物的去除效率，优选的，步骤3)中金渣熔炼分离为，在重力和电磁场作用下进行合金熔体和渣的搅拌和分离，分离的温度为1450～1850℃，分离的时间为1～5min；所述电磁场的频率≥1000Hz。

为进一步降低渣的熔点和粘度，提高渣的流动性和碱度，优选的，步骤3)中扒渣为，扒除体积分数85～95％的还原渣。

为进一步提高脱氧的深度，强化精炼效果，优选的，步骤3)中精炼为，加入体积为合金熔体体积10～30％的预熔渣，底吹喷吹脱氧剂，在电磁场作用下进行精炼，精炼温度为1250～1500℃，精炼时间为5～20min；所述电磁场的频率≥1000Hz；所述预熔渣为二元渣氧化钙-氟化钠或氧化钙-氟铝酸钠，预熔渣中氧化钙的质量分数为70～85％。

优选的，步骤3)中底吹喷吹脱氧剂的载气为惰性气体、还原性气体中的任意一种或两种。所述还原性气体为一氧化碳、甲烷或氢气中的至少一种。

为进一步提高脱氧的效果，优选的，步骤3)中所述脱氧剂为CaB₆粉、B粉、碱金属蒸汽中的任意一种或两种以上，脱氧剂的用量为合金熔体重量的0.1～0.6％。所述碱金属蒸汽为钙、钠、钾或锂的蒸汽。

采用上述任意一种制备方法制备得到的铝青铜合金。

附图说明

图1为本发明的铝青铜合金的制备方法实施例4中铝热还原获得高温熔体进行渣金初步分离后的合金金相图；

图2为本发明的铝青铜合金的制备方法实施例4中高温熔体进行精炼后的合金金相图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。以下实施例中，Al粉、CuO粉、Cu₂O粉、Fe₂O₃粉、MnO₂粉、NiO粉、CaO粉、CaB₆粉、B粉、造渣剂氟化钙、造渣剂氟铝酸钠等原料，配料、干燥处理、混合、自蔓延反应、金渣熔炼分离、扒渣、精炼、浇铸等设备均可通过市售常规渠道获得。Al粉的纯度≥99.5％。Al粉的粒度≤100目。CuO粉的纯度≥99.5％。CuO粉的粒度100～200目。Cu₂O粉的纯度≥99.5％。Cu₂O粉的粒度100～200目。Fe₂O₃粉的纯度≥99.5％。Fe₂O₃粉的粒度100～200目。MnO₂粉的纯度≥99.5％。MnO₂粉的粒度100～200目。NiO粉的纯度≥99.5％。NiO粉的粒度100～200目。CaO粉的纯度≥98.5％。CaO粉的粒度≤100目。造渣剂氟化钙的纯度≥99.8％。造渣剂氟化钙的粒度100～200目。造渣剂氟铝酸钠的纯度≥99.8％。造渣剂氟铝酸钠的粒度100～200目。

本发明的铝青铜合金的制备方法实施例1

本实施例的铝青铜合金的制备方法，包括以下步骤：

1)原料为CuO粉、Al粉，造渣剂为CaO粉；CuO粉、Al粉、CaO粉的质量比为100：25.34：12.32；将CuO粉和CaO粉在恒温干燥箱中连续干燥，温度为200℃，时间为18h，得干燥的的反应物料；将干燥的的反应物料与Al粉在球磨机上混合2h，得混合均匀的自蔓延反应物料；

2)将自蔓延反应物料放入石墨坩埚反应器内，并在其顶部表层放上5g金属镁粉，将金属镁粉明火引燃，引发混合物料发生铝热自蔓延反应，得到由Cu-Al合金熔体和熔融态的Al₂O₃-CaO基还原渣组成的高温熔体；

3)将高温熔体转移至电磁感应炉中，在重力和电磁场作用下进行金渣熔炼分离，分离的温度为1600℃，分离的时间为2min，电磁场的频率为2000Hz；扒除Cu-Al合金熔体上层体积85％的Al₂O₃-CaO基还原渣，加入氧化钙的质量分数为75％的氧化钙-氟化钠预熔渣，加入预熔渣的体积为Cu-Al合金熔体体积的15％；在电磁场作用下进行精炼，电磁场的频率为2000Hz，精炼温度为1300℃，精炼时间为5min；在精炼过程中，以高纯氩气为载气，采用底吹喷粉的方式向Cu-Al合金熔体中喷吹CaB₆粉进行深度脱氧，用量为Cu-Al合金熔体总重量的0.3％；浇铸，除渣后即得铝青铜合金。

该铝青铜合金由以下重量百分含量的组元组成：Al 4.5％，杂质0.183％，余量为铜。

本发明的铝青铜合金的制备方法实施例2

本实施例的铝青铜合金的制备方法，包括以下步骤：

1)原料为CuO粉、Al粉，造渣剂为CaO粉；CuO粉、Al粉、CaO粉的质量比为100：28.93：10.68；将CuO粉和CaO粉在恒温干燥箱中连续干燥，温度为220℃，时间为19h，得干燥的的反应物料；将干燥的的反应物料与Al粉在球磨机上混合3h，得混合均匀的自蔓延反应物料；

2)将自蔓延反应物料放入石墨坩埚反应器内，并在其顶部表层放上5g金属镁粉，将金属镁粉明火引燃，引发混合物料发生铝热自蔓延反应，得到由Cu-Al合金熔体和熔融态的Al₂O₃-CaO基还原渣组成的高温熔体；

3)将高温熔体转移至电磁感应炉中，在重力和电磁场作用下进行金渣熔炼分离，分离的温度为1650℃，分离时间为3min，电磁场的频率为2000Hz；扒除Cu-Al合金熔体上层体积88％的Al₂O₃-CaO基还原渣，加入氧化钙的质量分数为80％的氧化钙-氟化钠预熔渣，加入预熔渣的体积为Cu-Al合金熔体体积的18％，在电磁场作用下进行精炼，电磁场的频率为2000Hz，精炼温度为1260℃，精炼时间为10min；在精炼过程中，以高纯氩气为载气，采用底吹喷粉的方式向Cu-Al合金熔体中喷吹B粉进行深度脱氧，用量为Cu-Al合金熔体总重量的0.35％；浇铸，除渣后即得铝青铜合金。

该铝青铜合金由以下重量百分含量的组元组成：Al 7.3％，杂质0.058％，余量为铜。

本发明的铝青铜合金的制备方法实施例3

本实施例的铝青铜合金的制备方法，包括以下步骤：

1)原料为CuO粉、MnO₂粉、Al粉，造渣剂为CaO粉；CuO粉、MnO₂粉、Al粉、CaO粉的质量比为100：2.56：30.68：7.87；将CuO粉和CaO粉在恒温干燥箱中连续干燥，温度为230℃，时间为16h，得干燥的的反应物料；将干燥的的反应物料与Al粉在球磨机上混合2h，得混合均匀的自蔓延反应物料；

2)将自蔓延反应物料放入石墨坩埚反应器内，并在其顶部表层放上5g金属镁粉，将金属镁粉明火引燃，引发混合物料发生铝热自蔓延反应，得到由Cu-Al-Mn合金熔体和熔融态的Al₂O₃-CaO基还原渣组成的高温熔体；

3)将高温熔体转移至电磁感应炉中，在重力和电磁场作用下进行金渣熔炼分离，分离的温度为1680℃，分离的时间为3min，电磁场的频率为2000Hz；扒除Cu-Al-Mn合金熔体上层体积90％的Al₂O₃-CaO基还原渣，加入氧化钙的质量分数为78％的氧化钙-氟化钠预熔渣，加入预熔渣的体积为Cu-Al-Mn合金熔体体积的15％；在电磁场作用下进行精炼，电磁场的频率为2000Hz，精炼温度为1280℃，精炼时间为15min；在精炼过程中，以高纯氩气为载气，采用底吹喷粉的方式向Cu-Al-Mn合金熔体中喷吹B粉进行深度脱氧，用量为Cu-Al-Mn合金熔体总重量的0.42％；浇铸，除渣后即得铝青铜合金。

该铝青铜合金由以下重量百分含量的组元组成：Al 8.54％，Mn 1.82％，杂质0.078％，余量为铜。

本发明的铝青铜合金的制备方法实施例4

本实施例的铝青铜合金的制备方法，包括以下步骤：

1)原料为CuO粉、Fe₂O₃粉、Al粉，造渣剂为CaO粉；CuO粉、Fe₂O₃粉、Al粉、CaO粉的质量比为100：5.87：32.43：15.35；将CuO粉、Fe₂O₃粉和CaO粉在恒温干燥箱中连续干燥，温度为280℃，时间为15h，得干燥的的反应物料；将干燥的的反应物料与Al粉在球磨机上混合3h，得混合均匀的自蔓延反应物料；

2)将自蔓延反应物料放入石墨坩埚反应器内，并在其顶部表层放上5g金属镁粉，将金属镁粉明火引燃，引发混合物料发生铝热自蔓延反应，得到由Cu-Al-Fe合金熔体和熔融态的Al₂O₃-CaO基还原渣组成的高温熔体；

3)将高温熔体转移至电磁感应炉中，在重力和电磁场作用下进行金渣熔炼分离，分离的温度为1650℃，分离的时间为5min，电磁场的频率为2000Hz；扒除Cu-Al-Fe合金熔体上层体积93％的Al₂O₃-CaO基还原渣，加入氧化钙的质量分数为75％的氧化钙-氟铝酸钠预熔渣，加入预熔渣的体积为Cu-Al-Fe合金熔体体积的28％；在电磁场作用下进行精炼除杂，电磁场的频率为2000Hz，精炼温度为1380℃，精炼时间为10min；在精炼过程中，以高纯氩气为载气，采用底吹喷粉的方式向Cu-Al-Fe合金熔体中喷吹CaB₆粉进行深度脱氧，用量为Cu-Al-Fe合金熔体总重量的0.37％；浇铸，除渣后即得铝青铜合金。

该铝青铜合金由以下重量百分含量的组元组成：Al 8.87％，Fe 2.89％，杂质0.065％，余量为铜。

本发明的铝青铜合金的制备方法实施例5

本实施例的铝青铜合金的制备方法，包括以下步骤：

1)原料为CuO粉、NiO粉、Fe₂O₃粉、MnO₂粉、Al粉，造渣剂为CaO粉；CuO粉、NiO粉、Fe₂O₃粉、MnO₂粉、Al粉、CaO粉的质量比为100：6.94：1.88：1.48：34.60：9.72；将CuO粉、NiO粉、Fe₂O₃粉、MnO₂粉和CaO粉在恒温干燥箱中连续干燥，温度为250℃，时间为14h，得干燥的的反应物料；将干燥的的反应物料与Al粉在球磨机上混合3h，得混合均匀的自蔓延反应物料；

2)将自蔓延反应物料放入石墨坩埚反应器内，并在其顶部表层放上5g金属镁粉，将金属镁粉明火引燃，引发混合物料发生铝热自蔓延反应，得到由Cu-Al-Fe-Ni-Mn合金熔体和熔融态的Al₂O₃-CaO基还原渣组成的高温熔体；

3)将高温熔体转移至电磁感应炉中，在重力和电磁场作用下进行金渣熔炼分离，分离的温度为1550℃，分离的时间为5min，电磁场的频率为2000Hz；扒除Cu-Al-Fe-Ni-Mn合金熔体上层体积88％的Al₂O₃-CaO基还原渣，加入氧化钙的质量分数为78％的氧化钙-氟铝酸钠预熔渣，加入预熔渣的体积为Cu-Al-Fe-Ni-Mn合金熔体体积的25％；在电磁场作用下进行精炼，电磁场的频率为2000Hz，精炼温度为1280℃，精炼时间为12min；在精炼过程中，以高纯氩气为载气，采用底吹喷粉的方式向Cu-Al-Fe-Ni-Mn合金熔体中喷吹B粉进行深度脱氧，用量为Cu-Al-Fe-Ni-Mn合金熔体总重量的0.45％；浇铸，除渣后即得铝青铜合金。

该铝青铜合金由以下重量百分含量的组元组成：Al 9.23％，Fe 0.75％，Ni4.43％，Mn 0.67％，杂质0.047％，余量为铜。

本发明的铝青铜合金的制备方法实施例6

本实施例的铝青铜合金的制备方法，包括以下步骤：

1)原料为CuO粉、Fe₂O₃粉、MnO₂粉、Al粉，造渣剂为CaO粉；CuO粉、Fe₂O₃粉、MnO₂粉、Al粉、CaO粉的质量比为100：3.54：2.32：33.67：11.54；将CuO粉、Fe₂O₃粉、MnO₂粉和CaO粉在恒温干燥箱中连续干燥，温度为270℃，时间为24h，得干燥的的反应物料；将干燥的的反应物料与Al粉在球磨机上混合2h，得混合均匀的自蔓延反应物料；

2)将自蔓延反应物料放入石墨坩埚反应器内，并在其顶部表层放上5g金属镁粉，将金属镁粉明火引燃，引发混合物料发生铝热自蔓延反应，得到由Cu-Al-Fe-Mn合金熔体和熔融态的Al₂O₃-CaO基还原渣组成的高温熔体；

3)将高温熔体转移至电磁感应炉中，在重力和电磁场作用下进行金渣熔炼分离，分离的温度为1650℃，分离的时间为3min，电磁场的频率为2000Hz；扒除Cu-Al-Fe-Mn合金熔体上层体积90％的Al₂O₃-CaO基还原渣，加入氧化钙的质量分数为75％的氧化钙-氟化钠预熔渣，加入预熔渣的体积为Cu-Al-Fe-Mn合金熔体体积的24％；在电磁场作用下进行精炼，电磁场的频率为2000Hz，精炼温度为1380℃，精炼时间为10min；在精炼过程中，以高纯氩气为载气，采用底吹喷粉的方式向Cu-Al-Fe-Mn合金熔体中喷吹CaB₆粉进行深度脱氧，用量为Cu-Al-Fe-Mn合金熔体总重量的0.41％；浇铸，除渣后即得铝青铜合金。

该铝青铜合金由以下重量百分含量的组元组成：Al 9.32％，Fe 2.68％，Mn1.63％，杂质0.035％，余量为铜。

本发明的铝青铜合金的制备方法实施例7

本实施例的铝青铜合金的制备方法，包括以下步骤：

1)原料为CuO粉、NiO粉、Fe₂O₃粉、Al粉，造渣剂为CaO粉；CuO粉、NiO粉、Fe₂O₃粉、Al粉、CaO粉的质量比为100：6.74：8.65：37.84：20.23；将CuO粉、NiO粉、Fe₂O₃粉和CaO粉在恒温干燥箱中连续干燥，温度为270℃，时间为24h，得干燥的的反应物料；将干燥的的反应物料与Al粉在球磨机上混合3h，得混合均匀的自蔓延反应物料；

2)将自蔓延反应物料放入石墨坩埚反应器内，并在其顶部表层放上5g金属镁粉，将金属镁粉明火引燃，引发混合物料发生铝热自蔓延反应，得到由Cu-Al-Fe-Ni合金熔体和熔融态的Al₂O₃-CaO基还原渣组成的高温熔体；

3)将高温熔体转移至电磁感应炉中，在重力和电磁场作用下进行金渣熔炼分离，分离的温度为1750℃，分离的时间为3min，电磁场的频率为2000Hz；扒除Cu-Al-Fe-Ni合金熔体上层体积92％的Al₂O₃-CaO基还原渣，加入氧化钙的质量分数为77％的氧化钙-氟化钠预熔渣，加入预熔渣的体积为Cu-Al-Fe-Ni合金熔体体积的15％；在电磁场作用下进行精炼，电磁场的频率为2000Hz，精炼温度为1360℃，精炼时间为10min；在精炼过程中，以高纯氩气为载气，采用底吹喷粉的方式向Cu-Al-Fe-Ni合金熔体中喷吹CaB₆粉进行深度脱氧，用量为Cu-Al-Fe-Ni合金熔体总重量的0.35％；浇铸，除渣后即得铝青铜合金。

该铝青铜合金由以下重量百分含量的组元组成：Al 9.87％，Fe 3.87％，Ni4.43％，杂质0.095％，余量为铜。

本发明的铝青铜合金的制备方法实施例8

本实施例的铝青铜合金的制备方法，包括以下步骤：

1)原料为CuO粉、NiO粉、Fe₂O₃粉、MnO₂粉、Al粉，造渣剂为CaO粉；CuO粉、NiO粉、Fe₂O₃粉、MnO₂粉、Al粉、CaO粉的质量比为100：6.67：6.84：2.48：37.87：9.95；将CuO粉、NiO粉、Fe₂O₃粉、MnO₂粉和CaO粉在恒温干燥箱中连续干燥，温度为250℃，时间为22h，得干燥的的反应物料；将干燥的的反应物料与Al粉在球磨机上混合2h，得混合均匀的自蔓延反应物料；

2)将自蔓延反应物料放入石墨坩埚反应器内，并在其顶部表层放上5g金属镁粉，将金属镁粉明火引燃，引发混合物料发生铝热自蔓延反应，得到由Cu-Al-Fe-Ni-Mn合金熔体和熔融态的Al₂O₃-CaO基还原渣组成的高温熔体；

3)将高温熔体转移至电磁感应炉中，在重力和电磁场作用下进行金渣熔炼分离，分离的温度为1680℃，分离的时间为2min，电磁场的频率为2000Hz；扒除Cu-Al-Fe-Ni-Mn合金熔体上层体积87％的Al₂O₃-CaO基还原渣，加入氧化钙的质量分数为76％的氧化钙-氟铝酸钠预熔渣，加入预熔渣的体积为Cu-Al-Fe-Ni-Mn合金熔体体积的15％；在电磁场作用下进行精炼，电磁场的频率为2000Hz，精炼温度为1350℃，精炼时间为15min；在精炼过程中，以高纯氩气为载气，采用底吹喷粉的方式向Cu-Al-Fe-Ni-Mn合金熔体中喷吹CaB₆粉进行深度脱氧，用量为Cu-Al-Fe-Ni-Mn合金熔体总重量的0.54％；浇铸，除渣后即得铝青铜合金。

该铝青铜合金由以下重量百分含量的组元组成：Al 9.65％，Fe 4.54％，Ni4.32％，Mn 1.76％，杂质0.025％，，余量为铜。

本发明的铝青铜合金的制备方法实施例9

本实施例的铝青铜合金的制备方法，包括以下步骤：

1)原料为CuO粉、NiO粉、Fe₂O₃粉、MnO₂粉、Al粉，造渣剂为CaO粉；CuO粉、NiO粉、Fe₂O₃粉、MnO₂粉、Al粉、CaO粉的质量比为100：6.56：8.43：4.76：39.44：17.54；将CuO粉、NiO粉、Fe₂O₃粉、MnO₂粉和CaO粉在恒温干燥箱中连续干燥，温度为230℃，时间为21h，得干燥的的反应物料；将干燥的的反应物料与Al粉在球磨机上混合3h，得混合均匀的自蔓延反应物料；

2)将自蔓延反应物料放入石墨坩埚反应器内，并在其顶部表层放上5g金属镁粉，将金属镁粉明火引燃，引发混合物料发生铝热自蔓延反应，得到由Cu-Al-Fe-Ni-Mn合金熔体和熔融态的Al₂O₃-CaO基还原渣组成的高温熔体；

3)将高温熔体转移至电磁感应炉中，在重力和电磁场作用下进行金渣熔炼分离，分离的温度为1720℃，分离的时间为5min，电磁场的频率为2000Hz；扒除Cu-Al-Fe-Ni-Mn合金熔体上层体积86％的Al₂O₃-CaO基还原渣，加入氧化钙的质量分数为85％的氧化钙-氟化钠预熔渣，加入预熔渣的体积为Cu-Al合金熔体体积的18％；在电磁场作用下进行精炼，电磁场的频率为2000Hz，精炼温度为1380℃，精炼时间为18min；在精炼过程中，以高纯氩气为载气，采用底吹喷粉的方式向Cu-Al-Fe-Ni-Mn合金熔体中喷吹B粉进行深度脱氧，用量为Cu-Al-Fe-Ni-Mn合金熔体总重量的0.43％；浇铸，除渣后即得铝青铜合金。

该铝青铜合金由以下重量百分含量的组元组成：Al 9.43％，Fe 5.76％，Ni4.87％，Mn 0.98％，杂质0.099％，余量为铜。

本发明的铝青铜合金的制备方法实施例10

本实施例的铝青铜合金的制备方法，包括以下步骤：

1)原料为CuO粉、NiO粉、Fe₂O₃粉、Al粉，造渣剂为CaO粉；CuO粉、NiO粉、Fe₂O₃粉、Al粉、CaO粉的质量比为100：8.86：10.53：41.19：15.32；将CuO粉、NiO粉、Fe₂O₃粉和CaO粉在恒温干燥箱中连续干燥，温度为280℃，时间为16h，得干燥的的反应物料；将干燥的的反应物料与Al粉在球磨机上混合2h，得混合均匀的自蔓延反应物料；

2)将自蔓延反应物料放入石墨坩埚反应器内，并在其顶部表层放上5g金属镁粉，将金属镁粉明火引燃，引发混合物料发生铝热自蔓延反应，得到由Cu-Al-Fe-Ni合金熔体和熔融态的Al₂O₃-CaO基还原渣组成的高温熔体；

3)将高温熔体转移至电磁感应炉中，在重力和电磁场作用下进行金渣熔炼分离，分离的温度为1680℃，分离的时间为5min，电磁场的频率为2000Hz；扒除Cu-Al-Fe-Ni合金熔体上层体积90％的Al₂O₃-CaO基还原渣，加入氧化钙的质量分数为78％的氧化钙-氟化钠预熔渣，加入预熔渣的体积为Cu-Al-Fe-Ni合金熔体体积的15％；在电磁场作用下进行精炼，电磁场的频率为2000Hz，精炼温度为1350℃，精炼时间为16min；在精炼过程中，以高纯氩气为载气，采用底吹喷粉的方式向Cu-Al-Fe-Ni合金熔体中喷吹CaB₆粉进行深度脱氧，用量为Cu-Al-Fe-Ni合金熔体总重量的0.47％；浇铸，除渣后即得铝青铜合金。

该铝青铜合金由以下重量百分含量的组元组成：Al 11.23％，Fe 5.85％，Ni5.43％，杂质0.043％，余量为铜。

本发明的铝青铜合金实施例1

采用本发明的铝青铜合金的制备方法实施例4制备得到的铝青铜合金。

试验例：

对本发明的铝青铜合金的制备方法实施例4铝热自蔓延得到高温熔体进行渣金分离后得到合金，以及精炼后得到的铝青铜合金进行金相表征。金渣熔炼分离后的Cu-Al-Fe合金熔体金相如图1所示，Cu-Al-Fe合金熔体中由氧化铝残留；精炼后得到的铝青铜合金金相如图2所示，得到的铝青铜合金中无氧化铝残留，表明采用本发明的制备方法能够制备得到铝青铜合金。

Claims (9)

1.一种铝青铜合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）配料：按照铝青铜合金组成取相应组成的氧化物，所述相应组成的氧化物可以与铝粉发生铝热自蔓延反应，所述相应组成的氧化物包括铜的氧化物；造渣剂为氧化钙；铜的氧化物、铝粉、造渣剂的质量比为100：（23.50~38.32）：（4.67~35.45）；将相应组成的氧化物、铝粉、造渣剂混合均匀，得混合物；

2）将步骤1）中的混合物进行铝热自蔓延反应，得到由合金熔体和还原渣组成的高温熔体；

3）将高温熔体金渣熔炼分离，扒渣，精炼，浇铸，即得铝青铜合金。

2.如权利要求1所述的铝青铜合金的制备方法，其特征在于，所述相应组成的氧化物还包括锰的氧化物或铁的氧化物中的至少一种；铜的氧化物、锰的氧化物的质量比为100：（0.83~5.28）；铜的氧化物、铁的氧化物的质量比为100：（0.85~10.87）。

3.如权利要求2所述的铝青铜合金的制备方法，其特征在于，所述相应组成的氧化物还包括镍的氧化物；铜的氧化物、镍的氧化物的质量比为100：（4.42~10.65）。

4.如权利要求1所述的铝青铜合金的制备方法，其特征在于，步骤3）中金渣熔炼分离为，在重力和电磁场作用下进行合金熔体和还原渣的搅拌和分离，分离的温度为1450~1850℃，分离的时间为1~5min；所述电磁场的频率≥1000Hz。

5.如权利要求1所述的铝青铜合金的制备方法，其特征在于，步骤3）中扒渣为，扒除体积分数85~95%的还原渣。

6.如权利要求1所述的铝青铜合金的制备方法，其特征在于，步骤3）中精炼为，加入体积为合金熔体体积10~30%的预熔渣，底吹喷吹脱氧剂，在电磁场作用下进行精炼，精炼温度为1250~1500℃，精炼时间为5~20min；所述电磁场的频率≥1000Hz；所述预熔渣为二元渣氧化钙-氟化钠或氧化钙-氟铝酸钠，预熔渣中氧化钙的质量分数为70~85%。

7.如权利要求6所述的铝青铜合金的制备方法，其特征在于，步骤3）中底吹喷吹脱氧剂的载气为惰性气体、还原性气体中的任意一种或两种。

8.如权利要求6所述的铝青铜合金的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述脱氧剂为CaB₆粉、B粉、碱金属蒸汽中的任意一种或两种以上，脱氧剂的用量为合金熔体重量的0.1~0.6%。

9.采用如权利要求1~8中任意一项所述铝青铜合金的制备方法制备得到的铝青铜合金。