CN115896535B - 一种铜香炉材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜香炉材料及其制备方法，该铜香炉材料包括Zn 7～15％，Sn 0.5～1.5％，Ni 0.05～0.1％，Si 0.1～1％，Bi 0.05～0.15％，Ru 0.1～0.3％，P0.01～0.03％，其余为Cu以及不可避免的杂质元素。上述铜香炉材料通过铜与锌、锡、镍、硅、铋、钌、磷等元素配合，锌、锡的配合能够改善铸造性能，同时对铜的颜色有漂白和调整作用，并增加少量的镍元素，对铸造组织产生晶粒细化作用，改善材料的亮度，还在合金中引入硅、铋、钌、磷等元素，优化匹配，最终使合金兼顾合金颜色、铸造性能和着色性能，适合石膏型铸造。
Description
技术领域
本发明涉及铜香炉技术领域，尤其涉及一种铜香炉材料及其制备方法。
背景技术
我国自古以来，从寺庙、宫廷乃至民间，参禅拜佛，品茗静坐，都有焚香的习俗。“红袖添香夜读书”，古代文人在书斋读书时更有焚香的优雅情致。焚香离不开香炉，而铜质香炉是应用最广的材料，铜香炉也成为了历史悠久的传统工艺品，其中最知名、影响最深远的铜香炉是明朝宣德炉。在此前的几千年里，中国的鼎器多以青铜铸造，宣德炉是中国历史上第一次运用黄金般光泽的黄铜料制作。据史料记载，为制作精品的铜炉，明朝宣德皇帝下令从暹罗国进口3万余斤风磨铜，经十二炼后铸造而成约3000个铜炉。宣德炉造形古朴典雅，表现了中国人抽象美学与单纯概念，是具象繁复的炉款所无法比拟的；其铜质精良，尽显铜炉精纯美质，通体光素，其色内融，在暗淡处能发现奇异的光泽；其制作规矩匀整，方圆适度，显示了高超的铸造工艺技术。因此，宣德炉既是高雅艺术品，也是高精密制品。但是，宣德炉其独特的材质和制作工艺早已失传。
1、在材质方面。
目前，有不少艺术铸造厂家生产制作铜炉，采用的材质主要有H59、H62、H70等普通黄铜，以及含铅、锑的特殊黄铜。普通黄铜为α+β两相组织，α为亮白色的固溶体，β是CuZn为基的有序固溶体，在室温下β相较α相硬得多，因而具有较好的机械性能，可用于承受较大载荷的零件。在热态下塑性良好，冷态下有一定的塑性，可切削性好，容易钎焊和焊接。但是该类材质用于制作香炉时存在几个典型问题：
(1)容易出现腐蚀，表面形成难看的斑点。其原因在于高锌含量的β相与α相间存在的电位差较高，形成了点状腐蚀所需的小阳极和大阴极条件，空气中的水气或二氧化硫与黄铜表面本身残留的杂质离子形成了反应介质，产生了电化学腐蚀，即局部的脱锌腐蚀。为改善铜炉的强度硬度和切削性能，少数企业采用了含铅、锑等元素的特殊黄铜，但是这些元素属于有毒有害的重金属元素，对人体健康和环境均不利。
(2)普通黄铜合金的锌含量过高，而锌的蒸汽压高，沸点只有907℃，而合金的熔炼温度通常需要达到950℃以上，这就使得熔炼过程中容易产生大量的烟尘和氧化锌熔渣，既恶化了劳动条件，又造成了金属大量的损耗，同时由于氧化锌熔渣呈分散的粉状，在浇注时容易跟随金属液浇入型腔，在铸件表面形成渣眼缺陷，损害铸件表面质量和装饰效果。含锌量越高，炉渣量也越大，特别在熔炼温度较高时，形成大量的炉渣。
(3)香炉表面要形成丰富细腻的着色效果，需要材质本身有较好的着色效能，但是现有材质的致色元素少，锌含量较高，在着色时容易出现浮色、掉色、着色不均匀、着色种类少、容易出现变色斑点等问题，这是因为锌含量高时，容易在表面形成氧化锌所导致。
2、在熔铸工艺方面。
目前，铜香炉的成型主要采用水玻璃型壳工艺和硅溶胶工艺。
(1)水玻璃型壳需要采用氯化铵来硬化，硬化反应析出氨气污染空气，劳动条件差，对环境不利，设备腐蚀比较严重；型壳存放期间容易生茸毛，焙烧并不能让茸毛中的氯化钠NaCl晶体完全气化，这样会使型壳透气性很差，浇铸后影响铸件成品内部质量，造成气孔，部分浇铸时被气化的氯化钠NaCl还会严重影响铸件表面质量。型壳高温强度低，造成铸件产生披锋、砂眼等缺陷。
(2)采用硅溶胶型壳，铸型残留强度较高，而黄铜的硬度相对较低，使得在清理时铸件容易出现碰伤、撞凹、划痕等缺陷，对于铜香炉这种对表面质量要求高的产品而言，现有精密铸造工艺不易满足其铸造要求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，针对铜香炉生产中存在的铜质不佳、铸造缺陷多、制作精度不够、艺术效果粗陋、对环境有害等问题，本发明目的之一在于提供一种具有优良铸造性能、本色优雅，且具有优良着色效果的绿色环保型的铜香炉材料。
本发明目的之二在于提供一种上述铜香炉材料的制备方法。
本发明目的之一采用如下技术方案实现：
一种铜香炉材料，包括如下重量百分比的组分：
Zn(锌)7～15％，Sn(锡)0.5～1.5％，Ni(镍)0.05～0.1％，Si(硅)0.1～1％，Bi(铋)0.05～0.15％，Ru(钌)0.1～0.3％，P(磷)0.01～0.03％，其余为Cu以及不可避免的杂质元素。
即，本发明通过铜与锌、锡、镍、硅、铋、钌、磷等元素配合，使合金兼顾合金颜色、铸造性能和着色性能，适合石膏型铸造。
其具体的技术原理为：
(1)铜。合金材料的主体元素，铜含量过高时颜色太红，耐蚀性下降，冶金铸造性能降低；铜含量过低时颜色太浅，着色性能受影响。
(2)锌。可降低铜的熔点，减少金属液的吸气，改善铸造性能，对铜的颜色有漂白和调整作用。锌含量过高时，容易产生熔渣，对铸造质量不利，并降低耐蚀性和塑性。
(3)锡。可以改善材料的强度硬度和耐蚀性能，但是含量过高时扩大了结晶间隔，影响铸造质量。
(4)镍。能对铸造组织产生晶粒细化作用，并改善材料的亮度。但是镍含量过高时会提高材料的熔点，增加金属液吸气倾向，并形成硬点缺陷而影响抛光效果。
(5)硅。能改善铜合金的强度硬度，降低合金的吸气氧化，改善金属液流动性和铸造性能。但是过高的硅会降低材料的韧塑性，并明显影响合金的颜色。
(6)铋。添加到铜合金中可以增加材料的硬度，改善切削加工性能。但是过高的铋含量会降低材料的韧塑性。
(7)钌。可明显细化铜合金的晶粒组织，提高致密度，改善抛光性能，提高合金的亮度。但是钌属于贵重金属，含量过高时增加材料成本。
(8)磷。可减少铜合金的吸气氧化，改善铸造性能。但是磷含量过高时容易引起脆性，并且影响合金的着色性能。
综上，通过综合上述材料的性能，考虑铜香炉材料所需达到的颜色和冶金铸造性能，设计了上述的材料组成。
进一步地，所述不可避免的杂质元素的总含量不超过0.1wt％。
进一步地，铜香炉材料包括如下重量百分比的组分：
Zn 11.16％，Sn 1.0％，Ni 0.07％，Si 0.6％，Bi 0.1％，Ru 0.2％，P 0.02％，其余为Cu以及不可避免的杂质元素。
进一步地，铜香炉材料包括如下重量百分比的组分：
Zn 7.0％，Sn 1.50％，Ni 0.1％,Si 1.0％，Bi 0.15％，Ru 0.3％，P 0.03％，其余为Cu以及不可避免的杂质元素。
进一步地，铜香炉材料包括如下重量百分比的组分：
Zn 15.0％，Sn 0.50％，Ni 0.05％,Si 0.1％，Bi 0.05％，Ru 0.1％，P 0.01％，其余为Cu以及不可避免的杂质元素。
本发明目的之二采用如下技术方案实现：
一种铜香炉材料的制备方法，包括如下制备步骤：
S1：中间合金的预熔
配制如下设计的中间合金的成分，分别为：
Cu60Zn40合金、Cu90Sn10合金、Cu95Ni5合金、Cu90Si10合金、Cu95Bi5合金、Cu95Ru5合金、Cu90P10合金；
分别采用无氧铜以及纯合金元素，在真空感应粒化机中进行熔炼，成分均匀后，浇注成颗粒；
此步骤中，采用无氧纯铜与中间合金的方式配料，能够获得均匀稳定的合金材料。
S2：铜香炉铸型的制作
采用硅橡胶模灌注蜡液制作蜡模组；采用带透气孔的不锈钢圆桶作为铸型桶，将蜡模组放入铸型桶内，灌注石膏浆料，使其包埋整个蜡模组，然后置于抽真空箱内抽真空2～3min，静置1.5～2.5h，使石膏铸型完全硬化；接着，将铸型放在低压蒸汽脱蜡炉中进行脱蜡，然后放入电阻炉内进行加热焙烧，焙烧温度250～750℃，保温时间4～6h，根据香炉尺寸调整铸型温度到250～600℃，即得铜香炉铸型；
S3：铜香炉的铸造
称取如下重量份的组分：
铜锌合金18.5～40份，铜锡合金5～16份，铜镍合金1～2份，铜硅合金1～10.5份，铜铋合金1～3份，铜钌合金2～6份，铜磷合金0.2～0.6份，其余为无氧纯铜；将按比例配制的无氧纯铜、铜锌合金、铜锡合金、铜镍合金、铜硅合金、铜铋合金、铜钌合金、铜磷合金在真空加压铸造机的熔铸室内进行熔炼，先抽真空到5～20Pa，然后充入氩气到1.0～1.02atm，当金属料全部熔化后，利用机械搅拌的作用促使金属液成分和温度均匀，将铜香炉铸型置于真空加压铸造机的浇注室内，开启负压抽气装置，将金属液浇注到铜香炉铸型内，浇注结束后等待2～5s，然后启动加压装置，保持压力为5～8atm，保压时间为1～5min，使金属液在压力下凝固，提高香炉铸件的致密度，最后经过后处理，即得。
进一步地，在步骤S1中，中间合金的制备步骤包括如下具体步骤：分别采用纯度为99.95％以上的无氧铜以及纯度为99.5％以上的纯合金元素，在真空感应粒化机中进行熔炼，先抽真空到5～20Pa，然后充入氩气到1.0～1.02atm，当金属料全部熔化后，利用机械搅拌的作用促使金属液成分和温度均匀，并将金属液浇注到冷水中，制成粒度2～5mm的颗粒。
进一步地，在步骤S2中，蜡模组的制备步骤包括如下具体步骤：
将改性中温蜡加热到80～90℃，然后置于真空箱内抽真空3～5min，使大部分气泡被抽出，再将蜡液灌注到橡胶模内，并再次抽真空3～5min，向胶膜内补充蜡液，静置1～2h使蜡模完全凝固，即得蜡模组。此步骤中，采用改性中温蜡，保证蜡模形状规整、致密健全、表面细腻，最后所得的蜡模组经过修整后，焊接浇注系统上，即可。
进一步地，在步骤S2中，不锈钢圆桶的结构为：透气孔直径10～15mm，相邻两排透气孔在高度方向和圆周方向均错位排布，且每排透气孔之间的距离为40～60mm。
进一步地，在步骤S3中后处理包括如下步骤：
将铸型浇注后静置15～25min，然后淬入水中，利用铸型和铸件预热进行水爆清除大部分铸型，然后利用高压水枪将参与铸型冲洗干净，将铸件的浇注系统切除，即得到致密细腻、表面光洁的铜香炉铸件，接着，对铸件进行打磨、抛光，并按照所需颜色进行着色处理，最终得到装饰效果优良的铜香炉。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明的铜香炉材料通过铜与锌、锡、镍、硅、铋、钌、磷等元素配合，锌、锡的配合能够改善铸造性能，同时对铜的颜色有漂白和调整作用，并增加少量的镍元素，对铸造组织产生晶粒细化作用，改善材料的亮度，还在合金中引入硅、铋、钌、磷等元素，优化匹配，最终使合金兼顾合金颜色、铸造性能和着色性能，适合石膏型铸造。
2、本发明的铜香炉材料具有优良铸造性能、本色优雅，且具有优良着色效果，并针对铜香炉的特点采用负压吸铸加压凝固的石膏型精密铸造方式，获得了致密度高、表面光滑细腻、轮廓完整规则的优质铜炉铸件，有效解决了铜香炉生产中的铸造缺陷以及着色存在的问题，所生产的铜香炉铸件色泽金黄，表面光滑、铜质致密，容易获得顺滑光亮效果，具有优良的着色性能，能形成丰富的着色类别，且着色膜与基材结合紧密，光润细腻，能长时间保持着色效果，显著提升了香炉的艺术价值和工艺价值。
3、本发明的铜香炉材料在成分设计时兼顾合金颜色、铸造性能和着色性能，通过合金元素调配，使其液相点低于1100℃，以便适合石膏型铸造而不会引起石膏的热分解，凝固结晶间隔低于50℃，以保证优良的铸造性能。合金本体颜色呈较明亮的黄红色，其颜色指标值L*介于83～86之间，a*值介于8.5～10之间，b*值介于18～20之间，颜色柔和舒适，而且方便在其表面着成所需的特定颜色。同时，本发明借鉴首饰铸造的原理，为铜香炉的铸造和加工制定了特殊的工艺方法，使得铸造的铜炉坯件形状尺寸规整，晶粒细小，铸件致密度高，容易获得温润细腻的表面，解决了现有铜炉生产中渣眼砂眼多、缩孔缩松频繁出现、晶粒粗大、着色性能不佳、容易在着色后出现变色斑点等缺陷，有很好的把玩手感和观赏价值，装饰效果与宣德炉很接近。
附图说明
图1为实施例1的铜香炉铸件外观图；
图2为实施例1的铜香炉着色效果图；
图3为实施例2的铜香炉铸件外观图；
图4为实施例2的铜香炉着色效果图；
图5为实施例3的铜香炉铸件外观图；
图6为实施例3的铜香炉着色效果图。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。在以下实施例中，铜为纯度为99.95％以上的无氧铜；锌、锡、镍、硅、铋、钌、磷均为纯度为99.5％以上的纯金属材料。
实施例1
一种铜香炉材料，包括如下重量百分比的组分：
Zn 11.16％，Sn 1.0％，Ni 0.07％,Si 0.6％，Bi 0.1％，Ru 0.2％，P 0.02％，其余为Cu以及不可避免的杂质元素。
该铜香炉材料包括如下制备步骤：
S1：中间合金的预熔
配制如下设计的中间合金的成分，分别为：
Cu60Zn40合金、Cu90Sn10合金、Cu95Ni5合金、Cu90Si10合金、Cu95Bi5合金、Cu95Ru5合金、Cu90P10合金；
分别采用纯度为99.95％以上的无氧铜以及纯度为99.5％以上的纯合金元素，在真空感应粒化机中进行熔炼，先抽真空到15Pa，然后充入氩气到1.01atm，当金属料全部熔化后，利用机械搅拌的作用促使金属液成分和温度均匀，并将金属液浇注到冷水中，制成粒度3～4mm的颗粒。
S2：铜香炉铸型的制作
将改性中温蜡加热到85℃，然后置于真空箱内抽真空4min，使大部分气泡被抽出，然后将蜡液灌注到橡胶模内，并再次抽真空4min，向胶膜内补充蜡液，静置1.5h使蜡模完全凝固。修整蜡模，焊接浇注系统。
采用带透气孔的不锈钢圆桶作为铸型桶。其中，透气孔直径12mm，相邻两排透气孔在高度方向和圆周方向均错位排布，且每排透气孔之间的距离为50mm。
将蜡模组放入铸型桶内，灌注石膏浆料，使其包埋整个蜡模组，然后置于抽真空箱内抽真空2.5min，静置2h，使石膏铸型完全硬化。将铸型放在低压蒸汽脱蜡炉中进行脱蜡，然后放入电阻炉内进行加热焙烧，焙烧温度730℃，保温时间5h。根据香炉尺寸调整铸型温度到400℃，即得铜香炉铸型；
S3：铜香炉的铸造
称取如下重量份的组分：
铜锌合金30份，铜锡合金10.4份，铜镍合金1.4份，铜硅合金6.2份，铜铋合金2份，铜钌合金4份，铜磷合金0.4份，其余为无氧纯铜；
将按比例配制的无氧纯铜、铜锌合金、铜锡合金、铜镍合金、铜硅合金、铜铋合金、铜钌合金、铜磷合金在真空加压铸造机的熔铸室内进行熔炼，先抽真空到10Pa，然后充入氩气到1.01atm，当金属料全部熔化后，利用机械搅拌的作用促使金属液成分和温度均匀。将铸型置于真空加压铸造机的浇注室内，开启负压抽气装置。将金属液浇注到铸型内，浇注结束后等待3s，然后启动加压装置，保持压力为6atm，保压时间为3min，使金属液在压力下凝固，提高香炉铸件的致密度。
S4：后处理
铸型浇注后静置20min，然后淬入水中，利用铸型和铸件预热进行水爆清除大部分铸型，然后利用高压水枪将参与铸型冲洗干净。将铸件的浇注系统切除，即得到致密细腻、表面光洁的铜香炉铸件(如图1所示)。对铸件进行打磨、抛光，并按照所需颜色进行着色处理，最终得到装饰效果优良的铜香炉。(如图2所示)
经检测，本实施例1的合金的液相点为1023℃，凝固间隔为45℃。合金本体颜色L*值84.7，a*值9.0，b*值19.2。
实施例2
一种铜香炉材料，包括如下重量百分比的组分：
Zn 7.0％，Sn 1.50％，Ni 0.1％,Si 1.0％，Bi 0.15％，Ru 0.3％，P 0.03％，其余为Cu以及不可避免的杂质元素。
该铜香炉材料包括如下制备步骤：
S1：中间合金的预熔
配制如下设计的中间合金的成分，分别为：
Cu60Zn40合金、Cu90Sn10合金、Cu95Ni5合金、Cu90Si10合金、Cu95Bi5合金、Cu95Ru5合金、Cu90P10合金；
分别采用纯度为99.95％以上的无氧铜以及纯度为99.5％以上的纯合金元素，在真空感应粒化机中进行熔炼，先抽真空到6Pa，然后充入氩气到1.0atm，当金属料全部熔化后，利用机械搅拌的作用促使金属液成分和温度均匀，并将金属液浇注到冷水中，制成粒度2～4mm的颗粒。
S2：铜香炉铸型的制作
将改性中温蜡加热到80℃，然后置于真空箱内抽真空3min，使大部分气泡被抽出，然后将蜡液灌注到橡胶模内，并再次抽真空3min，向胶膜内补充蜡液，静置1～2h使蜡模完全凝固。修整蜡模，焊接浇注系统。
采用带透气孔的不锈钢圆桶作为铸型桶。其中，透气孔直径10mm，相邻两排透气孔在高度方向和圆周方向均错位排布，且每排透气孔之间的距离为40mm。
将蜡模组放入铸型桶内，灌注石膏浆料，使其包埋整个蜡模组，然后置于抽真空箱内抽真空2min，静置1.5h，使石膏铸型完全硬化。将铸型放在低压蒸汽脱蜡炉中进行脱蜡，然后放入电阻炉内进行加热焙烧，焙烧温度700℃，保温时间6h。根据香炉尺寸调整铸型温度到500℃，即得铜香炉铸型；
S3：铜香炉的铸造
称取如下重量份的组分：
铜锌合金18.5份，铜锡合金15.6份，铜镍合金2份，铜硅合金10.3份，铜铋合金3份，铜钌合金6份，铜磷合金0.6份，其余为无氧纯铜；
将按比例配制的无氧纯铜、铜锌合金、铜锡合金、铜镍合金、铜硅合金、铜铋合金、铜钌合金、铜磷合金在真空加压铸造机的熔铸室内进行熔炼，先抽真空到5Pa，然后充入氩气到1.0atm，当金属料全部熔化后，利用机械搅拌的作用促使金属液成分和温度均匀。将铸型置于真空加压铸造机的浇注室内，开启负压抽气装置。将金属液浇注到铸型内，浇注结束后等待5s，然后启动加压装置，保持压力为8atm，保压时间为2min，使金属液在压力下凝固，提高香炉铸件的致密度。
S4：后处理
铸型浇注后静置15min，然后淬入水中，利用铸型和铸件预热进行水爆清除大部分铸型，然后利用高压水枪将参与铸型冲洗干净。将铸件的浇注系统切除，即得到致密细腻、表面光洁的铜香炉铸件(如图3所示)。对铸件进行打磨、抛光，并按照所需颜色进行着色处理，最终得到装饰效果优良的铜香炉。(如图4所示)
经检测，本实施例1的合金的液相点为1029℃，凝固间隔为49℃。合金本体颜色L*值83.5，a*值9.7，b*值18.4。
实施例3
一种铜香炉材料，包括如下重量百分比的组分：
Zn 15.0％，Sn 0.50％，Ni 0.05％,Si 0.1％，Bi 0.05％，Ru 0.1％，P 0.01％，其余为Cu以及不可避免的杂质元素。
该铜香炉材料包括如下制备步骤：
S1：中间合金的预熔
配制如下设计的中间合金的成分，分别为：
Cu60Zn40合金、Cu90Sn10合金、Cu95Ni5合金、Cu90Si10合金、Cu95Bi5合金、Cu95Ru5合金、Cu90P10合金；
分别采用纯度为99.95％以上的无氧铜以及纯度为99.5％以上的纯合金元素，在真空感应粒化机中进行熔炼，先抽真空到8Pa，然后充入氩气到1.02atm，当金属料全部熔化后，利用机械搅拌的作用促使金属液成分和温度均匀，并将金属液浇注到冷水中，制成粒度2～5mm的颗粒。
S2：铜香炉铸型的制作
将改性中温蜡加热到85℃，然后置于真空箱内抽真空5min，使大部分气泡被抽出，然后将蜡液灌注到橡胶模内，并再次抽真空5min，向胶膜内补充蜡液，静置1h使蜡模完全凝固。修整蜡模，焊接浇注系统。
采用带透气孔的不锈钢圆桶作为铸型桶。其中，透气孔直径13mm，相邻两排透气孔在高度方向和圆周方向均错位排布，且每排透气孔之间的距离为50mm。
将蜡模组放入铸型桶内，灌注石膏浆料，使其包埋整个蜡模组，然后置于抽真空箱内抽真空2min，静置1.5h，使石膏铸型完全硬化。将铸型放在低压蒸汽脱蜡炉中进行脱蜡，然后放入电阻炉内进行加热焙烧，焙烧温度740℃，保温时间5h。根据香炉尺寸调整铸型温度到300℃，即得铜香炉铸型；
S3：铜香炉的铸造
称取如下重量份的组分：
铜锌合金40份，铜锡合金5.2份，铜镍合金1份，铜硅合金1份，铜铋合金1份，铜钌合金2份，铜磷合金0.2份，其余为无氧纯铜；
将按比例配制的无氧纯铜、铜锌合金、铜锡合金、铜镍合金、铜硅合金、铜铋合金、铜钌合金、铜磷合金在真空加压铸造机的熔铸室内进行熔炼，先抽真空到10Pa，然后充入氩气到1.01atm，当金属料全部熔化后，利用机械搅拌的作用促使金属液成分和温度均匀。将铸型置于真空加压铸造机的浇注室内，开启负压抽气装置。将金属液浇注到铸型内，浇注结束后等待3s，然后启动加压装置，保持压力为6atm，保压时间为3min，使金属液在压力下凝固，提高香炉铸件的致密度。
S4：后处理
铸型浇注后静置20min，然后淬入水中，利用铸型和铸件预热进行水爆清除大部分铸型，然后利用高压水枪将参与铸型冲洗干净。将铸件的浇注系统切除，即得到致密细腻、表面光洁的铜香炉铸件(如图5所示)。对铸件进行打磨、抛光，并按照所需颜色进行着色处理，最终得到装饰效果优良的铜香炉。(如图6所示)
经检测，本实施例1的合金的液相点为10209℃，凝固间隔为30℃。合金本体颜色L*值85.4，a*值8.7，b*值19.8。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种铜香炉材料，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：
Zn 7~15%，Sn 0.5~1.5%，Ni 0.05~0.1%， Si 0.1~1%，Bi 0.05~0.15%，Ru 0.1~0.3%，P0.01~0.03%，其余为Cu以及不可避免的杂质元素；
该铜香炉材料包括如下制备步骤：
S1：中间合金的预熔
配制如下设计的中间合金的成分，分别为：
Cu60Zn40合金、Cu90Sn10合金、Cu95Ni5合金、Cu90Si10合金、Cu95Bi5合金、Cu95Ru5合金、Cu90P10合金；
分别采用无氧铜以及纯合金元素，在真空感应粒化机中进行熔炼，成分均匀后，浇注成颗粒；
S2：铜香炉铸型的制作
采用硅橡胶模灌注蜡液制作蜡模组；采用带透气孔的不锈钢圆桶作为铸型桶，将蜡模组放入铸型桶内，灌注石膏浆料，使其包埋整个蜡模组，然后置于抽真空箱内抽真空2~3min，静置1.5~2.5h，使石膏铸型完全硬化；接着，将铸型放在低压蒸汽脱蜡炉中进行脱蜡，然后放入电阻炉内进行加热焙烧，焙烧温度250~750℃，保温时间4~6h，根据香炉尺寸调整铸型温度到250~600℃，即得铜香炉铸型；
S3：铜香炉的铸造
称取如下重量份的组分：
铜锌合金18.5~40份，铜锡合金5~16份，铜镍合金1~2份，铜硅合金1~10.5份，铜铋合金1~3份，铜钌合金2~6份，铜磷合金0.2~0.6份，其余为无氧纯铜；
将按比例配制的无氧纯铜、铜锌合金、铜锡合金、铜镍合金、铜硅合金、铜铋合金、铜钌合金、铜磷合金在真空加压铸造机的熔铸室内进行熔炼，先抽真空到5~20Pa，然后充入氩气到1.0~1.02atm，当金属料全部熔化后，利用机械搅拌的作用促使金属液成分和温度均匀，将铜香炉铸型置于真空加压铸造机的浇注室内，开启负压抽气装置，将金属液浇注到铜香炉铸型内，浇注结束后等待2~5s，然后启动加压装置，保持压力为5~8atm，保压时间为1~5min，使金属液在压力下凝固，最后经过后处理，即得。
2.根据权利要求1所述的铜香炉材料，其特征在于，所述不可避免的杂质元素的总含量不超过0.1 wt %。
3.根据权利要求1所述的铜香炉材料，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：
Zn 11.16%，Sn 1.0%，Ni 0.07%， Si 0.6%，Bi 0.1%，Ru 0.2%，P 0.02%，其余为Cu以及不可避免的杂质元素。
4.根据权利要求1所述的铜香炉材料，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：
Zn 7.0%，Sn 1.50%，Ni 0.1%, Si 1.0%，Bi 0.15%，Ru 0.3%，P 0.03%，其余为Cu以及不可避免的杂质元素。
5.根据权利要求1所述的铜香炉材料，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：
Zn 15.0%，Sn 0.50%，Ni 0.05%, Si 0.1%，Bi 0.05%，Ru 0.1%，P 0.01%，其余为Cu以及不可避免的杂质元素。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的铜香炉材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
S1：中间合金的预熔
配制如下设计的中间合金的成分，分别为：
Cu60Zn40合金、Cu90Sn10合金、Cu95Ni5合金、Cu90Si10合金、Cu95Bi5合金、Cu95Ru5合金、Cu90P10合金；
分别采用无氧铜以及纯合金元素，在真空感应粒化机中进行熔炼，成分均匀后，浇注成颗粒；
S2：铜香炉铸型的制作
采用硅橡胶模灌注蜡液制作蜡模组；采用带透气孔的不锈钢圆桶作为铸型桶，将蜡模组放入铸型桶内，灌注石膏浆料，使其包埋整个蜡模组，然后置于抽真空箱内抽真空2~3min，静置1.5~2.5h，使石膏铸型完全硬化；接着，将铸型放在低压蒸汽脱蜡炉中进行脱蜡，然后放入电阻炉内进行加热焙烧，焙烧温度250~750℃，保温时间4~6h，根据香炉尺寸调整铸型温度到250~600℃，即得铜香炉铸型；
S3：铜香炉的铸造
称取如下重量份的组分：
铜锌合金18.5~40份，铜锡合金5~16份，铜镍合金1~2份，铜硅合金1~10.5份，铜铋合金1~3份，铜钌合金2~6份，铜磷合金0.2~0.6份，其余为无氧纯铜；
将按比例配制的无氧纯铜、铜锌合金、铜锡合金、铜镍合金、铜硅合金、铜铋合金、铜钌合金、铜磷合金在真空加压铸造机的熔铸室内进行熔炼，先抽真空到5~20Pa，然后充入氩气到1.0~1.02atm，当金属料全部熔化后，利用机械搅拌的作用促使金属液成分和温度均匀，将铜香炉铸型置于真空加压铸造机的浇注室内，开启负压抽气装置，将金属液浇注到铜香炉铸型内，浇注结束后等待2~5s，然后启动加压装置，保持压力为5~8atm，保压时间为1~5min，使金属液在压力下凝固，最后经过后处理，即得。
7.根据权利要求6所述的铜香炉材料的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，中间合金的制备步骤包括如下具体步骤：分别采用纯度为99.95%以上的无氧铜以及纯度为99.5%以上的纯合金元素，在真空感应粒化机中进行熔炼，先抽真空到5~20Pa，然后充入氩气到1.0~1.02atm，当金属料全部熔化后，利用机械搅拌的作用促使金属液成分和温度均匀，并将金属液浇注到冷水中，制成粒度2~5mm的颗粒。
8.根据权利要求6所述的铜香炉材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，蜡模组的制备步骤包括如下具体步骤：
将改性中温蜡加热到80~90℃，然后置于真空箱内抽真空3~5min，使大部分气泡被抽出，再将蜡液灌注到橡胶模内，并再次抽真空3~5min，向胶膜内补充蜡液，静置1~2h使蜡模完全凝固，即得蜡模组。
9.根据权利要求6所述的铜香炉材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，不锈钢圆桶的结构为：透气孔直径10~15mm，相邻两排透气孔在高度方向和圆周方向均错位排布，且每排透气孔之间的距离为40~60mm。
10.根据权利要求6所述的铜香炉材料的制备方法，其特征在于，在步骤S3中后处理包括如下步骤：
将铸型浇注后静置15~25min，然后淬入水中，利用铸型和铸件预热进行水爆清除大部分铸型，然后利用高压水枪将参与铸型冲洗干净，将铸件的浇注系统切除，即得到致密细腻、表面光洁的铜香炉铸件，接着，对铸件进行打磨、抛光，并按照所需颜色进行着色处理，最终得到装饰效果优良的铜香炉。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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