CN111607714A - 一种铝青铜的熔炼工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种铝青铜的熔炼工艺，包括以下步骤：步骤1.根据所述铝青铜的合金成分配比称取炉料，所述炉料包括电解铜、金属铝和稀土卤化物，所述稀土卤化物包括卤化镝、卤化钬、卤化铒、卤化铥、卤化镥中的至少一种；步骤2.在熔炼容器内装填所述电解铜和所述金属铝，所述金属铝的装料位置位于所述熔炼容器的加热源与所述电解铜的装料位置之间；步骤3.加热直至所述电解铜和所述金属铝全部熔清，得到熔体；步骤4.将所述熔体的温度维持在1050～1100℃；步骤5.向所述熔体中加入所述稀土卤化物；步骤6.停止加热，挡渣出钢；所述步骤4和所述步骤5总用时为20～60min。上述铝青铜的熔炼工艺可有效降低熔体中的氢气含量，减少铝青铜合金中的气孔。

Description

一种铝青铜的熔炼工艺
技术领域
本发明属于合金制备工艺领域，具体地，涉及一种铝青铜的熔炼工艺。
背景技术
铝青铜是以铝为主要添加元素的铜合金，该合金组织细密，具有较高的强度、耐磨性，其机械性能大大超过了锡青铜和黄铜，甚至可以和铸钢相媲美，并且有良好的耐蚀性能，以及很好的抗水压性。基于铝青铜的上述优越材料特性，现已常将铝青铜应用于重载、高温和高速下工作的耐磨零件或重载及较高循环应力下工作的耐蚀部件，以替代锡青铜、不锈钢等传统材料。
近年来，国内外专家学者都致力于银青铜合金的研究，各种新工艺、新技术不断开发和应用，同时传统工艺的优化和改进得到了相关研究者的高度重视。铝青铜的研究热点主要集中在熔炼工艺、合金成分、组织与性能、强化处理等方向。在熔炼铝青铜的过程中，由于吸气造成的气孔缺陷很常见，会严重影响铸件的力学性能，甚至导致铸件报废。溶解在铝青铜合金液中的气体，主要有氧气、氧气、水蒸气和二氧化硫等。在铝青铜合金液中，铝作为主要添加元素，密度较低且极易被氧化，因此在合金液液面的铝很容易与氧气反应从而在液面形成一层致密的Al2O3薄膜，阻止氧气进入合金液的内部，防止氧化膜以下的合金液进一步氧化。因此，铝青铜合金液中溶氧量较少，合金液中的水蒸气和氢气是铝青铜形成气孔的主要原因，而氢气是铝青铜中最有害的气体，对铸件质量的影响作用最大。在铝青铜的熔炼温度下，氢在合金液中的溶解度很大，但当合金液冷却时，氢的溶解度急剧下降，溶解在合金液中的大量过饱和状态的氢呈气泡状态析出，因来不及逸出而形成气孔。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝青铜的熔炼工艺，以减少由氢气在铝青铜合金中形成的气孔。
根据本发明的一个方面，提供一种铝青铜的熔炼工艺，包括以下步骤：步骤1.根据铝青铜的合金成分配比称取炉料，炉料包括电解铜、金属铝和稀土卤化物，稀土卤化物包括卤化镝、卤化钬、卤化铒、卤化铥、卤化镥中的至少一种；步骤2.在熔炼容器内装填电解铜和金属铝，金属铝的装料位置位于熔炼容器的加热源与电解铜的装料位置之间；步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃；步骤5.向熔体中加入稀土卤化物；步骤6.停止加热，挡渣出钢；步骤4和步骤5总用时为20～60min。
在本发明提供的铝青铜的熔炼方法的步骤3和步骤4过程中，熔点低且靠近加热源的金属铝先于电解铜熔化，金属铝熔体的表层液面被氧化生成致密的Al2O3氧化膜，防止氧化膜以下的熔体进一步氧化。而金属铝熔化的过程中会放出大量的热量，使熔炼容器内的温度迅速上升，使熔点较高的电解铜熔化，起到了节省能耗的作用。
在本发明提供的铝青铜的熔炼方法的步骤5过程中，稀土卤化物(REX3)在熔体中会与熔体中的Al发生反应而析出稀土[RE]，由此析出的稀土[RE]的活度远大于稀土单质或稀土合金的形式加入到熔体中的RE的活度，能进一步和熔体中的[H]化合生成氢化物达到了除氢的效果；同时，该过程中由于生成了沸点较低的卤化铝(AlX3)，在熔体内产生大量的无氢气泡，能够起到精炼的作用，具体涉及的化学反应方程式如下：
Al+REX3＝[RE]+AlX3[RE]+m[H]＝REHm。
镝、钬、铒、铥、镥具有较大的电负性，其与[H]反应的活性较高，并且能够生成更为稳定的氢化物。另外，该过程中生成的卤化铝会进一步与熔体中的[H]反应，达到进一步除氢的效果，具体所涉及的化学反应方程式如下：
AlX3+3[H]＝Al+3HCl。
采用本发明提供的铝青铜的熔炼方法熔炼铝青铜，过程中不采用氯气等有毒气体，安全性高、可控性强，通过简单的操作即可有效降低熔体中的氢气含量，减少铝青铜合金中因氢气滞留而造成的气孔。
优选地，步骤4的用时为10～30min，步骤5的用时为5～30min。
优选地，步骤4的用时为25min，步骤5的用时为15min。
优选地，在步骤4中，向熔体中吹入氩气。熔体中的氢气能够被氩气吸附，并随着氩气逸出熔体。而且，相对于氮气而言，氩气的化学性质稳定，在熔炼温度下不与熔体金属发生反应，不会为熔体带来杂质。
优选地，在炉料中，金属铝占的质量百分比为9.5～10％。当炉料中的铝含量达到9.5％或以上时，稀土金属在熔体中具有较高的反应活性，然而，若炉料中的铝含量过高，则由此制得的铝青铜的塑性较低，容易断裂。
优选地，稀土卤化物为稀土氯化物。稀土氯化物与熔体中的Al反应会生成AlCl3，AlCl3的沸点为183℃，因此在熔体中的AlCl3以气体的形式存在，即，AlCl3的生成使熔体中产生大量的无氢气泡，能够起到精炼的作用。
优选地，稀土氯化物包括氯化镝、氯化钬、氯化铒中的至少一种。镝、钬、铒的金属性不至于过高，在熔炼温度下，上述三种稀土金属对应的氯化物与熔体中的Al具有较高的反应活性，容易转化成AlCl3和[RE]。
优选地，稀土氯化物由氯化镝、氯化钬和氯化铒组成，在炉料中，稀土氯化物占的质量百分比为0.3％～0.5％。
优选地，在炉料中，氯化镝占的质量百分比为0.1％～0.15％，氯化钬占的质量百分比为0.1％～0.18％，氯化铒占的质量百分比为0.1％～0.16％。
优选地，在炉料中，氯化镝占的质量百分比为0.134％，氯化钬占的质量百分比为0.154％，氯化铒占的质量百分比为0.146％。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
本实施例采用的炉料为电解铜、金属铝和氯化镝(DyCl3)，每1000g炉料中含有0.015molDyCl3，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、DyCl30.402％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持25min；
步骤5.向熔体中加入DyCl3，继续保温15min；
步骤6.停止加热，挡渣出钢。
实施例2
本实施例采用的炉料为电解铜、金属铝和氯化钬(HoCl3)，每1000g炉料中含有0.015molHoCl3，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、HoCl30.462％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持25min；
步骤5.向熔体中加入HoCl3，继续保温15min；
步骤6.停止加热，挡渣出钢。
实施例3
本实施例采用的炉料为电解铜、金属铝和氯化铒(ErCl3)，每1000g炉料中含有0.015molErCl3，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、ErCl30.438％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持25min；
步骤5.向熔体中加入ErCl3，继续保温15min；
步骤6.停止加热，挡渣出钢。
实施例4
本实施例采用的炉料为电解铜、金属铝和氯化铥(TmCl3)，每1000g炉料中含有0.015molTmCl3，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、TmCl30.412％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持25min；
步骤5.向熔体中加入TmCl3，继续保温15min；
步骤6.停止加热，挡渣出钢。
实施例5
本实施例采用的炉料为电解铜、金属铝和氯化镥(LuCl3)，每1000g炉料中含有0.015molLuCl3，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、LuCl30.422％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持25min；
步骤5.向熔体中加入LuCl3，继续保温15min；
步骤6.停止加热，挡渣出钢。
实施例6
本实施例采用的炉料为电解铜、金属铝和氯化铈(CeCl3)，每1000g炉料中含有0.015molCeCl3，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、CeCl30.369％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持25min；
步骤5.向熔体中加入CeCl3，继续保温15min；
步骤6.停止加热，挡渣出钢。
实施例7
本实施例采用的炉料为电解铜、金属铝、氯化镝(DyCl3)、氯化钬(HoCl3)和氯化铒(ErCl3)，每1000g炉料中含有0.005molDyCl3、0.005molHoCl3、0.005molErCl3，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、DyCl30.134％，HoCl30.154％，ErCl30.146％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持25min；
步骤5.向熔体中加入DyCl3、HoCl3和ErCl3，继续保温15min；
步骤6.停止加热，挡渣出钢。
实施例8
本实施例采用的炉料为电解铜、金属铝、氯化镝(DyCl3)、氯化钬(HoCl3)和氯化铒(ErCl3)，每1000g炉料中含有0.005molDyCl3、0.005molHoCl3、0.005molErCl3，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、DyCl30.134％，HoCl30.154％，ErCl30.146％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持25min，在本步骤进行15min时，向熔体中通入氩气，氩气进入熔炼容器的出气口位于熔炼容器的底部；
步骤5.向熔体中加入DyCl3、HoCl3和ErCl3，继续保温15min；
步骤6.停止加热，挡渣出钢。
实施例9
本实施例采用的炉料为电解铜、金属铝、氯化镝(DyCl3)、氯化钬(HoCl3)和氯化铒(ErCl3)，每1000g炉料中含有0.01molDyCl3、0.005molHoCl3、0.005molErCl3，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、DyCl30.268％，HoCl30.154％，ErCl30.146％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持25min；
步骤5.向熔体中加入DyCl3、HoCl3和ErCl3，继续保温15min；
步骤6.停止加热，挡渣出钢。
实施例10
本实施例采用的炉料为电解铜、金属铝、氯化镝(DyCl3)、氯化钬(HoCl3)和氯化铒(ErCl3)，每1000g炉料中含有0.005molDyCl3、0.01molHoCl3、0.005molErCl3，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、DyCl30.134％，HoCl30.308％，ErCl30.146％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持25min；
步骤5.向熔体中加入DyCl3、HoCl3和ErCl3，继续保温15min；
步骤6.停止加热，挡渣出钢。
实施例11
本实施例采用的炉料为电解铜、金属铝、氯化镝(DyCl3)、氯化钬(HoCl3)和氯化铒(ErCl3)，每1000g炉料中含有0.005molDyCl3、0.005molHoCl3、0.01molErCl3，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、DyCl30.134％，HoCl30.154％，ErCl30.292％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持25min；
步骤5.向熔体中加入DyCl3、HoCl3和ErCl3，继续保温15min；
步骤6.停止加热，挡渣出钢。
实施例12
本实施例采用的炉料为电解铜、金属铝和氟化镝(DyF3)，每1000g炉料中含有0.015molDyF3，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、DyF30.328％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持25min；
步骤5.向熔体中加入DyF3，继续保温15min；
步骤6.停止加热，挡渣出钢。
实施例13
本实施例采用的炉料为电解铜、金属铝和氟化钬(HoF3)，每1000g炉料中含有0.015molHoF3，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、HoF30.333％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持25min；
步骤5.向熔体中加入HoF3，继续保温15min；
步骤6.停止加热，挡渣出钢。
实施例14
本实施例采用的炉料为电解铜、金属铝和氟化铒(ErF3)，每1000g炉料中含有0.015molErF3，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、ErF30.336％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持25min；
步骤5.向熔体中加入ErF3，继续保温15min；
步骤6.停止加热，挡渣出钢。
实施例15
本实施例采用的炉料为电解铜、金属铝、氟化镝(DyF3)、氟化钬(HoF3)和氟化铒(ErF3)，每1000g炉料中含有0.005molDyF3、0.005molHoF3、0.005molErF3，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、DyF30.110％，HoF30.111％，ErF30.112％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持25min；
步骤5.向熔体中加入DyF3、HoF3和ErF3，继续保温15min；
步骤6.停止加热，挡渣出钢。
实施例16
本实施例采用的炉料为电解铜、金属铝和金属镝，每1000g炉料中含有0.015mol金属镝，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、金属镝0.243％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持25min；
步骤5.向熔体中加入金属镝，继续保温15min；
步骤6.停止加热，挡渣出钢。
实施例17
本实施例采用的炉料为电解铜、金属铝和金属钬，每1000g炉料中含有0.015mol金属钬，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、金属钬0.248％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持25min；
步骤5.向熔体中加入金属钬，继续保温15min；
步骤6.停止加热，挡渣出钢。
实施例18
本实施例采用的炉料为电解铜、金属铝和金属铒，每1000g炉料中含有0.015mol金属铒，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、金属铒0.250％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持25min；
步骤5.向熔体中加入金属铒，继续保温15min；
步骤6.停止加热，挡渣出钢。
实施例19
本实施例采用的炉料为电解铜、金属铝和金属铈，每1000g炉料中含有0.015mol金属铈，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、金属铈0.210％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持25min；
步骤5.向熔体中加入金属铈，继续保温15min；
步骤6.停止加热，挡渣出钢。
实施例20
本实施例采用的炉料为电解铜和金属铝，按照各种物质占炉料的质量百分比计算，炉料中包括金属铝9.8％、电解铜余量。使用前，利用砂纸充分打磨金属铝和电解铜的表面至露出金属光泽，以去除氧化膜。采用上述炉料，按照以下方法熔炼，制备铝青铜熔体：
步骤1.按照质量百分比称取炉料；
步骤2.在底部设有加热源的熔炼容器内装填电解铜和金属铝，采用下紧上松的填料方式，将金属铝放入熔炼容器内铺底，使相邻的金属铝相互间紧密抵靠，然后将电解铜放置于金属铝的顶部，相邻的电解铜之间相互间隔；
步骤3.加热直至电解铜和金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将熔体的温度维持在1050～1100℃，维持40min；
步骤5.停止加热，挡渣出钢。
测试例
采用ELH-Ⅳ型铝熔体快速测氢仪(宁波申研量仪检测仪器有限公司)分别测试实施例1～20的熔体的含氢量。取样方法：在实施例1～20的步骤5中，停止加热后，马上将测氢仪的探头伸入熔炼容器的熔体内，进行含氢量检测。检测结果如表1所示。
表1实施例1～20的熔体的含氢量检测结果
Figure BDA0002568243070000141
与实施例20相比，实施例1～19熔炼的熔体的氢含量显著降低，在熔炼的过程中加入稀土金属或稀土卤化物能够有效地吸收熔体中的氢。对比采用含有同种稀土金属元素的单质和卤化物的除氢效果，稀土氯化物的除氢效果最佳，与稀土氟化物相比，稀土氯化物更容易裂解产生[RE]，而与稀土金属单质相比，由稀土氯化物裂解得到的[RE]的反应活性更高，更容易与熔体中的[H]化合，同时，由稀土氯化物裂解所产生的氯气会与[H]结合而起到一定的化学吸氢作用，而氯气与熔体中的Al化合生成的AlCl3蒸汽可以吸附熔体中的氢而起到一定的物理除氢作用。在采用稀土氯化物熔炼的实施例中，与含铈的物质相比，含镝的物质、含钬的物质、含铒的物质、含铥的物质和含镥的物质的吸氢能力更强，在采用稀土单质熔炼的实施例中也能观察到同样的规律，这可能是由于镝、钬、铒、铥、镥具有较强的电负性，能够更好地与[H]结合。此外，可以看到，在单独添加氯化物的实施例中，添加氯化镝的除氢效果最好，可能是因为随着电负性的增强，稀土氯化物的热稳定性增强，不利于[RE]的释放。而与添加单一稀土卤化物的实施例相比，采用多种稀土卤化物混合添加的实施例能够达到更好的除氢效果。纵观所有实施例，当稀土或稀土卤化物的添加总量不超过0.5％时，随着添加总量的增大，熔体的含氢量降低，而当稀土或稀土卤化物的添加总量超过0.5％时，随着添加总量的增大，熔体的含氢量反而会有所回升。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种铝青铜的熔炼工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.根据所述铝青铜的合金成分配比称取炉料，所述炉料包括电解铜、金属铝和稀土卤化物，所述稀土卤化物包括卤化镝、卤化钬、卤化铒、卤化铥、卤化镥中的至少一种；
步骤2.在熔炼容器内装填所述电解铜和所述金属铝，所述金属铝的装料位置位于所述熔炼容器的加热源与所述电解铜的装料位置之间；
步骤3.加热直至所述电解铜和所述金属铝全部熔清，得到熔体；
步骤4.将所述熔体的温度维持在1050～1100℃；
步骤5.向所述熔体中加入所述稀土卤化物；
步骤6.停止加热，挡渣出钢；
所述步骤4和所述步骤5总用时为20～60min。
2.如权利要求1所述铝青铜的熔炼工艺，其特征在于：
所述步骤4的用时为10～30min，所述步骤5的用时为5～30min。
3.如权利要求2所述铝青铜的熔炼工艺，其特征在于：
所述步骤4的用时为25min，所述步骤5的用时为15min。
4.如权利要求1所述铝青铜的熔炼工艺，其特征在于：在所述步骤4中，向所述熔体中吹入氩气。
5.如权利要求1～4所述铝青铜的熔炼工艺，其特征在于：在所述炉料中，所述金属铝占的质量百分比为9.5～10％。
6.如权利要求5所述铝青铜的熔炼工艺，其特征在于：所述稀土卤化物为稀土氯化物。
7.如权利要求6所述铝青铜的熔炼工艺，其特征在于：所述稀土氯化物包括氯化镝、氯化钬、氯化铒中的至少一种。
8.如权利要求7所述铝青铜的熔炼工艺，其特征在于：所述稀土氯化物由氯化镝、氯化钬和氯化铒组成，在所述炉料中，所述稀土氯化物占的质量百分比为0.3％～0.5％。
9.如权利要求8所述铝青铜的熔炼工艺，其特征在于：在所述炉料中，所述氯化镝占的质量百分比为0.1％～0.15％，所述氯化钬占的质量百分比为0.1％～0.18％，所述氯化铒占的质量百分比为0.1％～0.16％。
10.如权利要求8所述铝青铜的熔炼工艺，其特征在于：在所述炉料中，所述氯化镝占的质量百分比为0.134％，所述氯化钬占的质量百分比为0.154％，所述氯化铒占的质量百分比为0.146％。
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