CN116586571A - 一种银基合金铸锭的下引式非真空连续铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属铸造技术领域，具体涉及一种银基合金铸锭的下引式非真空连续铸造方法。本发明提供了一种银基合金铸锭的下引式非真空连续铸造方法，包括以下步骤：将银锭、锡锭、铟锭和碲锭依次置于熔炼炉中进行熔炼，得到熔炼液；将所述熔炼液通入设置有拉拔装置的模具内，向下移动拉拔装置进行冷却凝固，得到所述银基合金铸锭。采用本发明提供的下引式非真空连续铸造方法得到的银基合金铸锭具有较高的致密度。
Description
技术领域
本发明属于金属铸造技术领域，具体涉及一种银基合金铸锭的下引式非真空连续铸造方法。
背景技术
AgSnO2In2O3银基合金材料被广泛应用于通用继电器、工业控制继电器和车载继电器。在持续高频直流场合，AgSnO2In2O3银基合金材料会产生定向材料转移；在密封场合或浪涌电流较大的感性负载下，材料易发生熔着现象。为了改善AgSnO2In2O3银基合金电接触材料的电气性能，人们展开了添加剂的研究，日本田中贵金属株式会社率先将Te元素作为添加剂应用到AgSnO2In2O3银基合金材料中，TeO2的添加对AgSnO2In2O3银基合金材料的抗直流转移性能及抗熔焊性能改善作用显著。
传统的制备AgSnO2In2O3银基合金材料的方法为合金熔炼，包括倾转式熔炼法和真空感应熔炼法。对于倾转式熔炼法来说，由于倾倒熔汤的时候上层液态金属先进入铸模，所以漂浮在最上面的杂质来不及上浮可能会残留在铸锭里面，影响合金铸锭组织成分；同时浇铸的熔汤体积大，铸锭表面及芯部会产生缩孔，为避免异物嵌入，会对其进行加工处理，这样极大降低了成材率。
对于真空感应熔炼法来说，是将一定比例的银锭、锡锭、铟锭及碲锭放入真空感应炉内进行熔化，然后采用吸铸或压铸方式获得铸锭，在杂质控制上有优势但缩孔问题依然存在，致密度降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种银基合金铸锭的下引式非真空连续铸造方法。采用本发明提供的下引式非真空连续铸造方法得到的银基合金铸锭具有较高的致密度。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种银基合金铸锭的下引式非真空连续铸造方法，包括以下步骤：
将银锭、锡锭、铟锭和碲锭依次置于熔炼炉中进行熔炼，得到熔炼液；
将所述熔炼液通入设置有拉拔装置的模具内，向下移动拉拔装置进行冷却凝固，得到所述银基合金铸锭。
优选的，所述向下移动拉拔装置的程序为：移动速度为200mm/min；每移动6～10mm停顿2s。
优选的，所述冷却凝固通过设置在所述模具外表面的冷却组件进行。
优选的，所述冷却组件为填充循环冷却水的冷却铜套；
所述循环冷却水的流量为6～8m3/h；
所述循环冷却水的入口温度为10～20℃，出口温度为100～130℃。
优选的，所述银锭、锡锭、铟锭和碲锭的纯度均≥99.95％。
优选的，所述银锭、锡锭、铟锭和碲锭的质量比为(85.5～90)：(6～8.35)：(2.5～6.15)：(0～0.8)。
优选的，所述熔炼的温度为970～1200℃。
优选的，所述熔炼的过程中，所述银锭、锡锭、铟锭和碲锭的上方还铺设有木炭层。
优选的，当所述冷却凝固得到的铸锭向下移出模具时，还包括对所述铸锭进行喷水再冷却。
优选的，当所述铸锭的底部和所述模具的底部的距离大于10cm时，开始进行喷水再冷却。
本发明提供了一种银基合金铸锭的下引式非真空连续铸造方法，包括以下步骤：将银锭、锡锭、铟锭和碲锭依次置于熔炼炉中进行熔炼，得到熔炼液；将所述熔炼液通入设置有拉拔装置的模具内，向下移动拉拔装置进行冷却凝固，得到所述银基合金铸锭。在本发明中，当拉拔装置向下拉拔的过程中，熔炼液是从底部开始逐层进行凝固结晶，同时，熔炼液里的杂质残渣留在顶部冒口处，使得合金材料在铸造过程中，层与层之间差异小不存在偏析；另外由于每层冷凝体积小，且通过冷却组件的降温，使得凝固过程中铸锭中几乎无缩孔产生，进一步提高了银基合金铸锭的致密度。采用本发明提供的连续铸造方法得到的银基合金铸锭结晶致密，组织均匀，无夹杂、气孔，无宏观偏析等缺陷。且本发明提供的铸造方法成材率高、品质稳定、适合产业化生产。
附图说明
图1为本发明提供的设置有拉拔装置的模具的结构示意图，其中，1-模具，2-拉拔垫块，3-拉拔杆，4-冷却组件；
图2为本发明提供的拉拔垫块的结构示意图；
图3为实施例1得到的银基合金铸锭的实物图；
图4为实施例1得到的银基合金铸锭的显微组织图。
具体实施方式
本发明提供了一种银基合金铸锭的下引式非真空连续铸造方法，包括以下步骤：
将银锭、锡锭、铟锭和碲锭依次置于熔炼炉中进行熔炼，得到熔炼液；
将所述熔炼液通入设置有拉拔装置的模具内，向下移动拉拔装置进行冷却凝固，得到所述银基合金铸锭。
在本发明中，若无特殊说明，所有原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
本发明将银锭、锡锭、铟锭和碲锭依次置于熔炼炉中进行熔炼，得到熔炼液。
在本发明中，所述银锭、锡锭、铟锭和碲锭的纯度均优选为≥99.95％。在本发明中，所述银锭、锡锭、铟锭和碲锭的质量比优选为(85.5～90)：(6～8.35)：(2.5～6.15)：(0～0.8)，进一步优选为(86～89.5)：(6.5～8.0)：(3.5～6.0)：(0.3～0.5)，更优选为(87～89)：(6.8～7.0)：(4.0～5.0)：(0.4～0.5)。
在本发明中，所述熔炼的温度优选为970～1200℃，进一步优选为1000～1100℃。
在本发明中，所述熔炼的过程中，所述银锭、锡锭、铟锭和碲锭的上方还优选铺设有木炭层。在本发明中，所述木炭层中，单个木炭的长宽高均优选为10～15mm。在本发明中，所述木炭层的厚度优选为15mm。在本发明中，所述木炭层能够避免熔炼液发生氧化。
在本发明中，所述熔炼的过程中还优选包括利用石墨棒进行搅拌。在本发明中，通过搅拌能够使熔炼液混合均匀。
在本发明中，所述熔炼优选包括：
将所述银锭置于熔炼炉中，在所述银锭上方铺设木炭层，进行第一熔炼，得到银液；
将锡锭、铟锭和碲锭依次加入所述银液中进行第二熔炼。
在本发明中，所述第一熔炼的温度优选为970～1200℃。
在本发明中，所述第二熔炼的温度优选为1000～1100℃。
本发明按锡、铟、碲的顺序依次加入，其中，锡比铟先加入是因为锡熔点高，先锡后铟能够减少低熔点组分的挥发量；碲虽然熔点较前二者高，但其易在高温时产生燃烧现象，引起质量损耗，因此需要最后加入。本发明按照锡、铟、碲的顺序依次加入能够保证合金成分的准确性。
得到所述熔炼液后，本发明将所述熔炼液通入设置有拉拔装置的模具内，向下移动拉拔装置进行冷却凝固，得到所述银基合金铸锭。
在本发明中，所述设置有拉拔装置模具的结构示意图如图1所示，其中1为模具，2为拉拔垫块，3为拉拔杆，4为冷却组件。
在本发明中，所述模具的材质优选为石墨。在本发明中，所述模具的腔体长度优选为165～175mm，进一步优选为168～170mm。在本发明中，所述模具的腔体形状优选为圆柱形；所述模具的腔体内径优选为89.8～90.2mm，进一步优选为90mm。
在本发明中，所述拉拔垫块2上还优选设置有楔形槽，所述拉拔垫块2的结构示意图如图2所示。在本发明中，所述楔形槽能够固定铸锭，实现铸锭的下引式连续铸造。
在本发明中，所述向下移动拉拔装置的程序优选为：移动速度为200mm/min；每移动6～10mm停顿2s。
在本发明中，所述冷却凝固优选通过设置在所述模具外表面的冷却组件进行。在本发明中，所述冷却组件优选为填充循环冷却水的冷却铜套。在本发明中，所述循环冷却水的流量为6～8m3/h；所述循环冷却水的入口温度为10～20℃，出口温度为100～130℃。
在本发明中，当所述冷却凝固得到的铸锭向下移出模具时，还优选包括对所述铸锭进行喷水再冷却，进一步优选为当所述铸锭的底部和所述模具的底部的距离大于10cm时，开始进行喷水再冷却。本发明对所述喷水再冷却的过程没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
本发明通过采用下引式非真空连续铸造方法制备银基合金铸锭，工艺过程稳定趋于半自动化，能有效保证批次间的一致性；与传统倾转式浇铸、真空熔铸工艺相比，成材率高，对于贵金属银来说，极大降低了成本。
在本发明中，以质量百分含量计，所述银基合金铸锭优选包括85.5～90％的银，6～8.35％的锡，2.5～6.15％的铟和0～0.8％的碲。
在本发明中，所述银基合金铸锭的致密度优选为99.05～99.19％。
本发明制备得到的银基合金铸锭，结晶致密，组织均匀，无夹杂、气孔，无宏观偏析等缺陷；本发明得到的银基合金铸锭作为银基触点材料的坯料，能有效改善氧化物聚集现象，有利于提高银基电接触材料物理性能及电气性能。
为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的一种银基合金铸锭的下引式非真空连续铸造方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将53.7kg纯度为99.99％的银锭放入熔炼炉中，在银锭上面铺一层厚度为15mm的木炭层(单个木炭的尺寸为20mm×15mm×15mm)，在1050℃的温度下熔炼为银液；然后依次加入3.9kg纯度为99.99％的锡锭、2.1kg纯度为99.99％的铟锭和0.3kg纯度为99.99％的碲锭，在温度为1050℃下进行熔炼，在熔炼的过程中用石墨棒搅拌，得到熔炼液；
将熔炼液通入设置有拉拔装置的模具(参考图1)中，将拉拔装置向下移动，同时利用填充有循环冷却水的冷却铜套对模具内的熔炼液进行冷却凝固(冷却水流量为7m3/h，循环冷却水的入口温度为20℃，出口温度为120℃)，其中拉拔装置以200mm/min的速度向下移动，每移动8mm停顿2s；当得到的铸锭的底部和所述模具的底部距离大于10cm时，开始进行喷水再冷却，得到所述银基合金铸锭；
其中，以质量百分含量计，所述银基合金铸锭包括89.5％的银，6.5％的锡，3.5％的铟和0.5％的碲；
所述银基合金铸锭为直径90mm，高度1000mm的圆柱体，实物图如图3所示；致密度为99.19％。
实施例2
将53.4kg纯度为99.99％的银锭放入熔炼炉中，在银锭上面铺一层厚度为15mm的木炭层(单个木炭的尺寸为20mm×15mm×15mm)，在1020℃的温度下熔炼为银液；然后依次加入4.2kg纯度为99.99％的锡锭、2.4kg纯度为99.99％的铟锭和0.3kg纯度为99.99％的碲锭，在温度为1050℃下进行熔炼，在熔炼的过程中用石墨棒搅拌，得到熔炼液；
将熔炼液通入设置有拉拔装置的模具(参考图1)中，将拉拔装置向下移动，同时利用填充有循环冷却水的冷却铜套对模具内的熔炼液进行冷却凝固(冷却水流量为6.5m3/h，循环冷却水的入口温度为18℃，出口温度为115℃)，其中拉拔装置以200mm/min的速度向下移动，每移动7mm停顿2s；当得到的铸锭的底部和所述模具的底部距离大于10cm时，开始进行喷水再冷却，得到所述银基合金铸锭；
其中，以质量百分含量计，所述银基合金铸锭包括89％的银，7％的锡，4％的铟和0.5％的碲；
所述银基合金铸锭为直径90mm，高度1000mm的圆柱体；致密度为99.05％。
性能测试
从实施例1得到的银基合金铸锭上切割尺寸为10mm×10mm×1mm的试样，将试样依次用400目、800目、1500目、2000目、2500目的水砂纸打磨，然后在抛光布上进行精抛去除试样上的划痕，利用光学显微镜(Carl ZeiSS)对试样进行显微组织观察，得到的显微组织图如图4所示，从图4可以看出采用本发明提供的铸造方法得到的银基合金铸锭结晶致密，组织均匀，无夹杂、气孔，无宏观偏析等缺陷。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种银基合金铸锭的下引式非真空连续铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：
将银锭、锡锭、铟锭和碲锭依次置于熔炼炉中进行熔炼，得到熔炼液；
将所述熔炼液通入设置有拉拔装置的模具内，向下移动拉拔装置进行冷却凝固，得到所述银基合金铸锭。
2.根据权利要求1所述的连续铸造方法，其特征在于，所述向下移动拉拔装置的程序为：移动速度为200mm/min；每移动6～10mm停顿2s。
3.根据权利要求1所述的连续铸造方法，其特征在于，所述冷却凝固通过设置在所述模具外表面的冷却组件进行。
4.根据权利要求1～3任一项所述的连续铸造方法，其特征在于，所述冷却组件为填充循环冷却水的冷却铜套；
所述循环冷却水的流量为6～8m3/h；
所述循环冷却水的入口温度为10～20℃，出口温度为100～130℃。
5.根据权利要求1所述的连续铸造方法，其特征在于，所述银锭、锡锭、铟锭和碲锭的纯度均≥99.95％。
6.根据权利要求1或5所述的连续铸造方法，其特征在于，所述银锭、锡锭、铟锭和碲锭的质量比为(85.5～90)：(6～8.35)：(2.5～6.15)：(0～0.8)。
7.根据权利要求6所述的连续铸造方法，其特征在于，所述熔炼的温度为970～1200℃。
8.根据权利要求7所述的连续铸造方法，其特征在于，所述熔炼的过程中，所述银锭、锡锭、铟锭和碲锭的上方还铺设有木炭层。
9.根据权利要求1所述的连续铸造方法，其特征在于，当所述冷却凝固得到的铸锭向下移出模具时，还包括对所述铸锭进行喷水再冷却。
10.根据权利要求9所述的连续铸造方法，其特征在于，当所述铸锭的底部和所述模具的底部的距离大于10cm时，开始进行喷水再冷却。
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2023
- 2023-03-27 CN CN202310305987.7A patent/CN116586571A/zh active Pending
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