CN111636004A - 一种高低熔点的二元合金材料的熔炼方法 - Google Patents

一种高低熔点的二元合金材料的熔炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高低熔点的二元合金材料的熔炼方法，包括以下步骤：(1)准备一定量的单质A和单质B，将单质A和单质B的表面清洁干净；(2)将单质A和单质B投入坩埚，进行熔炼，熔炼结束后得到预合金；(3)对该预合金样品的成分进行分析，得到预合金中的A元素与B元素的重量百分比；(4)取一定量的预合金，按照预合金中的A元素与B元素的重量百分比，并根据所要制备的目标合金的A元素与B元素的重量百分比，在预合金的加入量的基础上确定需要补入的单质的补入量，将预合金和该补入量的单质的表面清洁干净后，一起投入坩埚进行熔炼，得到目标合金。本发明制备的目标合金的配比精准度较高，且熔炼过程省时省力，节约成本。

Description

一种高低熔点的二元合金材料的熔炼方法
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种高低熔点的二元合金材料的熔炼方法。
背景技术
制作合金材料方法较多，有熔炼制程，粉末冶金制程，喷涂制程等等，每个制程都有自己的优缺点。熔炼制程在工业上、科研上应用最广泛，然而熔炼制程的合金材料，往往存在缩孔、缩松等缺陷问题，通常采用改进铸造工艺来改善缺陷问题。
高要求高标准的合金材料要求成分配比误差小；有些高精准配比合金类材料，比如靶材、检测标准用样品、特种合金等，往往对成分配比要求极高。如果合金中元素熔点差距大，即某一种元素的熔点较高，另一元素的熔点较低，譬如CuSn，AgIn，CuIn合金，在熔炼过程中，高熔点的单质还未融化，低熔点单质就开始挥发。待高熔点单质融化后，低熔点单质已经严重烧损，导致合金配比严重失调，进而影响合金产品物理和化学性能，导致产品达不到规格。一般，在实际生产中，会采用补偿法进行合金熔炼，即补偿一定量的低熔点元素，来弥补烧损量。但是这个弥补量往往需要多次开炉测试烧损量来确定，这个过程既会浪费大量成本，也会耗费较长时间。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高低熔点的二元合金材料的熔炼方法，该方法先制备预合金，再以预合金为基础制备目标合金，使得得到的目标合金的配比精准度较高，且熔炼过程省时省力，节省成本。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种高低熔点的二元合金材料的熔炼方法，包括以下步骤：
(1)准备一定量的单质A和单质B，将单质A和单质B的表面清洁干净；
(2)将经过步骤(1)清洁后的单质A和单质B投入坩埚，进行熔炼，熔炼结束后得到预合金；
(3)取步骤(2)得到的预合金样品，对该预合金样品的成分进行分析，得到预合金中的A元素与B元素的重量百分比；
(4)取一定量的预合金，按照步骤(3)得到的预合金中的A元素与B元素的重量百分比，并根据所要制备的目标合金的A元素与B元素的重量百分比，在预合金的加入量的基础上确定需要补入的单质的补入量，将该取得量的预合金和该补入量的单质的表面清洁干净后，一起投入坩埚进行熔炼，得到目标合金。
进一步的，所述单质A为高熔点单质，单质B为低熔点单质。
进一步的，步骤(1)中，单质A的加入量等于制备的预合金中的A元素的重量。
更进一步的，预合金中的A元素的重量占比大于50％。
进一步的，步骤(1)中，单质B的加入量根据预合金的制备量、预合金中B元素的重量百分比要求以及单质B的烧损率确定。
更进一步的，单质B的加入量为预合金中B元素重量的1～1.2倍。
进一步的，步骤(4)中，需要补入的单质为高熔点单质。
进一步的，步骤(2)和步骤(4)采用的熔炼炉均为真空或大气熔炼炉。
进一步的，在步骤(4)之后，对制得的目标合金取样，进行成分分析，确定合金元素的重量百分比。
本发明的有益效果是：本发明根据所需求的目标合金中高熔点元素和低熔点元素的重量百分比，先取一定量的高熔点元素的单质和低熔点元素的单质，进行熔炼，得到预合金；如此，将全部量的低熔点元素引入到预合金，使得到的预合金的熔点介于高熔点元素的熔点和低熔点元素的熔点之间；进而，再以预合金为基础制备目标合金，由于低熔点元素已经合金化，从而在目标合金的熔炼过程中，低熔点元素的烧损量极低，可以忽略不计；以预合金为基础，再计算补入单质的量，经过一次熔炼即可得到成分配比精准度高的目标合金，无需如现有技术般多次开炉确定补入量，使得熔炼过程省时省力，并节约了成本。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明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实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种高低熔点的二元合金材料的熔炼方法，包括以下步骤：
(1)准备一定量的单质A和单质B，将单质A和单质B的表面清洁干净；
(2)将经过步骤(1)清洁后的单质A和单质B投入坩埚，进行熔炼，熔炼结束后得到预合金；
(3)取步骤(2)得到的预合金样品，对该预合金样品的成分进行分析，得到预合金中的A元素与B元素的重量百分比；
(4)取一定量的预合金，按照步骤(3)得到的预合金中的A元素与B元素的重量百分比，并根据所要制备的目标合金的A元素与B元素的重量百分比，在预合金的加入量的基础上确定需要补入的单质的补入量，将该取得量的预合金和该补入量的单质的表面清洁干净后，一起投入坩埚进行熔炼，得到目标合金。
其中，所述单质A为高熔点单质，单质B为低熔点单质；步骤(1)中，单质A的加入量等于制备的预合金中的A元素的重量(预合金中高熔点单质A几乎无损失)；优选的，单质A的加入量以所得预合金中的A元素的重量占比大于50％为准；步骤(1)中，单质B的加入量根据预合金的制备量、预合金中B元素的重量百分比要求以及单质B的烧损率确定；优选的，单质B的加入量为预合金中B元素重量的1～1.2倍；进一步的，步骤(4)中，需要补入的单质为高熔点单质；所得预合金已经包括了目标合金中所有重量的低熔点单质。
步骤(2)和步骤(4)采用的熔炼炉均为真空或大气熔炼炉。预合金的熔炼制备过程中，熔炼温度大于或等于高熔点元素的熔点温度。
在步骤(4)之后，还可对制得的目标合金取样，进行成分分析，确定合金元素的重量百分比。
实施例
以目标合金CuSn1wt％为例，重量为100Kg。
该目标合金的熔炼方法，包括如下步骤；
(1)准备单质Cu 19Kg、单质Sn1.1Kg，并将该两种单质原料的表面清洁干净；
(2)将步骤(1)准备的原料单质Cu和单质Sn投入真空熔炼炉的坩埚中进行熔炼，得到预合金；熔炼温度为：使加入的单质熔落的温度加20～100℃；
(3)取步骤(2)得到的预合金样品，对该预合金样品的成分进行分析，得到预合金中的Cu元素与Sn元素的重量百分比，确定该预合金为CuSn5wt％合金；
(4)准备单质Cu 80Kg以及预合金20Kg，将准备的单质Cu和预合金原料表面清洁干净；将单质Cu和预合金投入真空熔炼炉的坩埚中进行熔炼，得到目标合金；熔炼温度为：使加入的物质熔落的温度加20～100℃；
(5)对目标合金取样，进行成分分析，确定为CuSn1wt％合金。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的修改或等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种高低熔点的二元合金材料的熔炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)准备一定量的单质A和单质B，将单质A和单质B的表面清洁干净；
(2)将经过步骤(1)清洁后的单质A和单质B投入坩埚，进行熔炼，熔炼结束后得到预合金；
(3)取步骤(2)得到的预合金样品，对该预合金样品的成分进行分析，得到预合金中的A元素与B元素的重量百分比；
(4)取一定量的预合金，按照步骤(3)得到的预合金中的A元素与B元素的重量百分比，并根据所要制备的目标合金的A元素与B元素的重量百分比，在预合金的加入量的基础上确定需要补入的单质的补入量，将预合金和该补入量的单质的表面清洁干净后，一起投入坩埚进行熔炼，得到目标合金。
2.根据权利要求1所述的一种高低熔点的二元合金材料的熔炼方法，其特征在于，所述单质A为高熔点单质，单质B为低熔点单质。
3.根据权利要求2所述的一种高低熔点的二元合金材料的熔炼方法，其特征在于，步骤(1)中，单质A的加入量等于制备的预合金中的A元素的重量。
4.根据权利要求3所述的一种高低熔点的二元合金材料的熔炼方法，其特征在于，预合金中的A元素的重量占比大于50％。
5.根据权利要求4所述的一种高低熔点的二元合金材料的熔炼方法，其特征在于，步骤(1)中，单质B的加入量根据预合金的制备量、预合金中B元素的重量百分比要求以及单质B的烧损率确定。
6.根据权利要求5所述的一种高低熔点的二元合金材料的熔炼方法，其特征在于，单质B的加入量为预合金中B元素重量的1～1.2倍。
7.根据权利要求5所述的一种高低熔点的二元合金材料的熔炼方法，其特征在于，步骤(4)中，需要补入的单质为高熔点单质。
8.根据权利要求1所述的一种高低熔点的二元合金材料的熔炼方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(4)采用的熔炼炉均为真空或大气熔炼炉。
9.根据权利要求1所述的一种高低熔点的二元合金材料的熔炼方法，其特征在于，在步骤(4)之后，对制得的目标合金取样，进行成分分析，确定合金元素的重量百分比。
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