CN116656984A - 一种铜铬锆合金非真空制备方法及铜铬锆合金 - Google Patents
一种铜铬锆合金非真空制备方法及铜铬锆合金 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116656984A CN116656984A CN202310949108.4A CN202310949108A CN116656984A CN 116656984 A CN116656984 A CN 116656984A CN 202310949108 A CN202310949108 A CN 202310949108A CN 116656984 A CN116656984 A CN 116656984A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper
- alloy
- chromium
- zirconium
- melt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 98
- QZLJNVMRJXHARQ-UHFFFAOYSA-N [Zr].[Cr].[Cu] Chemical compound [Zr].[Cr].[Cu] QZLJNVMRJXHARQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 98
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 131
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 125
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 65
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 63
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 63
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 60
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 59
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 55
- GXDVEXJTVGRLNW-UHFFFAOYSA-N [Cr].[Cu] Chemical compound [Cr].[Cu] GXDVEXJTVGRLNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 47
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 43
- XTYUEDCPRIMJNG-UHFFFAOYSA-N copper zirconium Chemical compound [Cu].[Zr] XTYUEDCPRIMJNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 50
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 35
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 22
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 20
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 17
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 33
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 16
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 11
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 13
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 12
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 4
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 238000005247 gettering Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- -1 zirconium particles Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明公开一种铜铬锆合金非真空制备方法及铜铬锆合金。所述制备方法包括按比例称取高纯阴板铜、铜铬中间合金及铜锆中间合金并准备高纯石墨；将中频感应炉的石墨坩埚升温到1150～1300℃并加入高纯阴板铜及铜铬中间合金熔化成1210±15℃的合金熔体；铜锆中间合金用投料工具插入熔体液面下50～150mm并保温搅拌3～5min后取出工具；在合金熔体液面覆盖高纯石墨和/或在上方持续通入惰性气体；用取样勺深入铜铬锆合金熔体取样检测；将铜铬锆合金熔体出炉浇铸，浇铸温度为1200±10℃。铜铬锆合金用前述制备方法制得。本发明具有铜铬锆合金氧含量低、锆分布均匀且烧损小、制备成本低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及铜合金冶炼技术领域，具体涉及一种铜铬锆合金氧含量低、锆分布均匀且烧损小、制备成本低的铜铬锆合金非真空制备方法及铜铬锆合金。
背景技术
高强导电铜合金具有优良的导电性能和较高的强度，因此在航空航天、微电子、轨道交通、通讯等行业中广泛应用，是国民经济建设的基础材料和众多高新技术领域使用的关键材料。但是，根据金属电子理论，铜的电导率与电子的自由程成正比，影响电子的自由程关键因素是杂质散射，杂质散射越强，则电子的自由程就越短，而较强的杂质散射是提高铜合金强度的关键，因此铜的高强度和高导电性是一对矛盾。
铜铬锆系合金作为高强高导析出强化型铜合金，具有较高的强度、良好的导电导热性以及良好的可焊性、抗氧化性、耐磨性等优异的综合性能，解决了铜的高强度和高导电性是一对矛盾问题。由于铜铬锆合金良好的力学性能和物理性能，目前广泛应用于核心电子器件、极大规模集成电路、高速轨道交通、新能源汽车、3C产品、电机整流子、点焊机和缝焊机及对焊机用电极，以及其它高温要求强度、硬度、导电性的零件。
材料性能的提高归根到底还是其合金成分设计和制备过程中成分的控制，在合金成分合格的基础上，通过熔炼使合金成分均匀分布，同时采取合适的热处理工艺，可以得到优良性能的合金材料。如理论上在铜合金中添加适量的Cr和Zr元素就可以得到铜铬锆系合金，但由于Cr、Zr元素均为吸气能力较强的元素，而且很容易发生氧化反应、烧损，形成的氧化物还会恶化合金性能；并且Cr元素含量增加使得熔体粘稠度及散热效果大大降低，同时熔体中的氧含量不易降低，不仅使铜铬锆系合金的制备工艺（如熔炼、浇铸等）难度增加，且影响Cr和Zr元素在Cu基体中的均匀性；特别是Zr元素掌握不当还可能全都烧损，从而很难有效添加到铜液中，最终影响合金的收得率；此外，由于高温熔体的吸气量大，导致除气困难，从而会保留到固态合金中产生缩孔、气孔、偏析、杂质含量高等组织缺陷，影响合金的质量。
目前，国内外生产铜铬锆合金的制备主要采用真空熔炼和非真空熔炼两种方法。真空熔炼的环境虽然能有效的隔绝Zr与O2接触，确保Zr的收得率，但真空环境不利于工业化的推广、批量生产和生产成本的控制，而且不能生产大规格用于轧板用的铸锭。非真空熔炼由于较难控制Zr与O2的隔绝，Zr加热过程易吸收O2，从而导致Zr烧损严重。现有技术中为了解决Zr与O2接触导致的问题，一般通过向熔炼炉内通入氩气等惰性气体形成保护气氛，从而减少Cr、Zr元素与O2接触而发生氧化反应及烧损，特别是减少Zr的烧损，但由于熔炼炉材料自身、铜金属和合金备料的氧化物夹杂，以及投料时带入的空气，仍然会导致Zr与O元素反应而出现严重烧损及熔体中的氧含量难以有效降低。为此，还有在保护气氛熔炼的基础上，增加保护气氛下的精炼步骤且加入CuMg合金等脱氧剂，并在浇铸开始前向熔体中加入锆颗粒或铜锆中间合金，或者分次加锆，从而减少氧化物夹杂和空气中的O2对Zr的不良影响，但由于加入的脱氧剂容易带入非必要的元素造成合金内杂质超标，而浇铸前加入和分次加入Zr使得Zr元素没有充分弥散在熔体中的时间，从而使得制得的铜铬锆合金极易产生铬和锆的成分偏析，不仅影响铸件的质量，且在锻压时容易产生裂纹、断裂等现象，造成型材的成型率降低。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种铜铬锆合金氧含量低、锆分布均匀且烧损小、制备成本低的铜铬锆合金非真空制备方法，还提供了一种铜铬锆合金。
本发明的铜铬锆合金非真空制备方法是这样实现的：包括备料、合金Ⅰ、熔炼保护、合金Ⅱ、检测、浇铸步骤，具体内容为：
A、备料：按比例称取高纯阴板铜、铜铬中间合金及铜锆中间合金，同时准备足量的高纯石墨还原材料待用；
B、合金Ⅰ：将中频感应炉的石墨坩埚加热升温到1150～1300℃，然后将备料好的高纯阴板铜及铜铬中间合金加入到石墨坩埚中，加热熔化成铜铬合金熔体并将温度控制在1210±15℃；
C、合金Ⅱ：升温至1210±15℃，将备料好的铜锆中间合金用投料工具插入到铜铬合金熔体液面以下50～150mm，保温并搅拌3～5min后取出投料工具；
D、熔炼保护：在合金Ⅰ和合金Ⅱ步骤中的熔体液面覆盖高纯石墨还原材料和/或在液面以上的空间持续通入惰性气体形成保护气氛；
E、检测：待铜铬锆合金化完成后，用取样勺深入铜铬锆合金熔体取样进行成分检测；
F、浇铸：将取样后的铜铬锆合金熔体出炉浇铸，其中浇铸温度为1200±10℃。
本发明的铜铬锆合金由前述铜铬锆合金非真空制备方法制得。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用高纯阴极铜和铜铬中间合金、铜锆中间合金材料在还原性条件下加热熔化，并通过综合控制合金熔体温度，铜铬中间合金与铜锆中间合金的加料顺序及比例、加料工具与入炉方法等多方面因素，有效的克服了铬元素难溶，以及锆元素高熔点、在加热时大量吸收氧，易与氧结合导致的锆元素收得率低的缺点，明显降低了铜铬锆合金中的氧含量和锆元素的氧化损失。
2、本发明采用还原性强的石墨坩埚作为熔炼容器，并在熔体上覆盖同样还原性较强的高纯石墨还原材料和/或通入惰性气体形成保护气氛，从而既可避免常规熔炼容器材料自身氧化物的影响，而且还原性强的石墨坩埚和高纯石墨还原材料还能减少合金中的氧化物夹杂及投料时带入空气中的O2，可有效的减少Cr、Zr元素的氧化反应和烧损，并能避免非必要元素混入合金中，还能显著降低制得的铜铬锆合金中的氧含量，有效提高了铜铬锆合金的质量。
3、本发明通过采用铜铬中间合金、铜锆中间合金等中间合金来补充Cr、Zr元素，相较锆颗粒等纯金属不仅可降低合金熔炼温度，减少投料前及投料时暴露在空气中引起的氧化，而且还能提高Cr、Zr元素在合金中的弥散速度，并用石墨材质的投料工具插入到熔体液面下进行投料，进一步隔绝与氧接触，可避免Cr、Zr元素在熔体中形成上下分层或上高下低的梯度分布，且对熔体进行搅拌或保温，使Cr、Zr元素有充足的时间和动力弥散在合金中，因此可保证制得的合金中铬、锆分布较为均匀，从而显著提高铜铬锆合金的导电性能和强度。
因此，本发明具有铜铬锆合金氧含量低、锆分布均匀且烧损小、制备成本低的特点。
附图说明
图1为本发明之中频感应炉结构示意图；
图2为图1之工艺流程图；
图中：1-晶闸管控制箱，2-冷却水箱，3-测温仪，4-熔体，5-控温系统，6-中频炉，7-坩埚，8-翻转电机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和2所示，本发明的铜铬锆合金非真空制备方法包括备料、合金Ⅰ、熔炼保护、合金Ⅱ、检测、浇铸步骤，具体内容为：
A、备料：按比例称取高纯阴板铜、铜铬中间合金及铜锆中间合金，同时准备足量的高纯石墨还原材料待用；
B、合金Ⅰ：将中频感应炉的石墨坩埚加热升温到1150～1300℃，然后将备料好的高纯阴板铜及铜铬中间合金加入到石墨坩埚中，加热熔化成铜铬合金熔体并将温度控制在1210±15℃；
C、合金Ⅱ：升温至1210±15℃，将备料好的铜锆中间合金用投料工具插入到铜铬合金熔体液面以下50～150mm，保温并搅拌3～5min后取出投料工具；
D、熔炼保护：在合金Ⅰ和合金Ⅱ步骤中的熔体液面覆盖高纯石墨还原材料和/或在液面以上的空间持续通入惰性气体形成保护气氛；
E、检测：待铜铬锆合金化完成后，用取样勺深入铜铬锆合金熔体取样进行成分检测；
F、浇铸：将取样后的铜铬锆合金熔体出炉浇铸，其中浇铸温度为1200±10℃。
所述备料步骤中高纯阴板铜、铜铬中间合金及铜锆中间合金的比例是全部金属备料按重量计包括0.5～1.0%的Cr、0.02～0.2%的Zr及余量的Cu，所述铜铬中间合金中Cr的含量为4～6%，所述铜锆中间合金中Zr的含量为35～45%。
所述高纯石墨还原材料为北京晶龙特碳科技有限公司出品的高纯石墨粉。
所述合金Ⅱ步骤中的投料工具为高纯石墨材质的钟罩，所述搅拌是采用电磁搅拌或石墨棒搅拌，所述合金Ⅱ步骤中合金熔体的温度控制在1210±15℃。
所述高纯石墨材质的钟罩为含碳量超过99.99%的市售石墨钟罩。
所述电磁搅拌的频率为3～10Hz，所述石墨棒搅拌的速度为50～70rpm。
所述熔炼保护步骤中高纯石墨还原材料的覆盖厚度为70～120mm，所述惰性气体的流量为5～15L/min。
所述高纯石墨还原材料在合金Ⅰ步骤中的高纯阴板铜和铜铬中间合金在石墨坩埚中投料后以及合金Ⅱ步骤中投料后及时投入，所述惰性气体在合金Ⅰ步骤中投料并加热后和合金Ⅱ步骤的全过程中持续通入。
所述合金Ⅰ至浇铸步骤中石墨坩埚内采用热电偶测量温度，然后根据测量温度对中频感应炉进行控温。
所述浇铸步骤中对出炉的铜铬锆合金熔体采用最快速度浇入铸模内自然冷却得到铜铬锆合金铸件，或者对出炉的铜铬锆合金熔体采用非真空下引连续铸造。
所述铜铬中间合金为苏州市荣千稀有金属制品有限公司销售铬含量5%的铜铬中间合金，所述铜锆中间合金为苏州市荣千稀有金属制品有限公司销售锆含量为40%的铜锆中间合金。
本发明的铜铬锆合金由前述的铜铬锆合金非真空制备方法制得。
本发明的铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：0.4～0.8％的Cr、0.015～0.15％的Zr、≤0.1wt％的杂质、余量的Cu且总量为100％。
实施例1
S100：称取高纯阴板铜44.75Kg，按0.5%的Cr比例（以金属总备料量50Kg计）称取铜铬中间合金（Cr含量5%）5kg，按0.2%的比例（同前）称取铜锆中间合金（锆含量40%）0.25kg待用，同时准备足量的高纯石墨还原材料待用。
S200：将称取的44.75Kg高纯阴板铜加入到1230℃的中频感应炉石墨坩埚内，加热熔化成铜熔体并用热电偶测量铜熔体温度且控制在1215±5℃。
S300：将备料好的5kg铜铬中间合金用石墨材质的投料工具插入到铜熔体液面以下100mm处，然后搅拌3min后取出投料工具，此时熔体温度降低出现凝固状；随后将熔体升温至1215±5℃，将备料好的0.25kg铜锆中间合金用石墨材质的投料工具加入到铜铬合金熔体中，保温3min后取出投料工具。
S400：待S300中的铜铬锆合金化完成后，用取样勺深入铜铬锆合金熔体内取样进行成分检测：铜铬锆合金中锆含量为0.05%，烧损率为75%。
S500：将取样后的铜铬锆合金液在1203℃出炉浇铸，得到铜铬锆合金铸件。
实施例2
S100：称取高纯阴板铜44.75Kg，按0.5%的Cr比例（以金属总备料量50Kg计）称取铜铬中间合金（Cr含量5%）5kg，按0.2%的比例（同前）称取铜锆中间合金（锆含量40%）0.25kg待用，同时准备足量的高纯石墨还原材料待用。
S200：将称取的44.75Kg高纯阴板铜加入到1250℃的中频感应炉石墨坩埚内，加热熔化成铜熔体并用热电偶测量铜熔体温度且控制在1215±5℃。
S300：将备料好的5kg铜铬中间合金用石墨材质的投料工具插入到铜熔体液面以下100mm处，然后搅拌5min后取出投料工具，此时熔体温度降低出现凝固状；随后将熔体升温至1215±5℃，将备料好的0.25kg铜锆中间合金用石墨材质的投料工具加入到铜铬合金熔体中，保温5min后取出投料工具。
S400：待S300中的铜铬锆合金化完成后，用取样勺深入铜铬锆合金熔体内取样进行成分检测：铜铬锆合金中锆含量为0.044%，烧损率为78%。
S500：将取样后的铜铬锆合金液在1204℃出炉浇铸，得到铜铬锆合金铸件。
由实施例1和2可知，在没有采取保护措施情况下，随着合金化的时间延长，锆的烧损率也升高。
实施例3
S100：称取高纯阴板铜44.75Kg，按0.5%的Cr比例（以金属总备料量50Kg计）称取铜铬中间合金（Cr含量5%）5kg，按0.2%的比例（同前）称取铜锆中间合金（锆含量40%）0.25kg待用，同时准备足量的高纯石墨还原材料待用。
S200：将称取的44.75Kg高纯阴板铜加入到1250℃的中频感应炉石墨坩埚内，加热熔化成铜熔体并用热电偶测量铜熔体温度且控制在1215±5℃。
S300：将备料好的5kg铜铬中间合金用石墨材质的投料工具插入到铜熔体液面以下100mm处，然后搅拌3min后取出投料工具，此时熔体温度降低出现凝固状；随后将熔体升温至1215±5℃，将备料好的0.25kg铜锆中间合金用石墨材质的投料工具加入到铜铬合金熔体中，然后保温3min后取出投料工具。
S400：前述S200中加热时向铜熔体表面以上空间以10L/min的流量持续通入氩气形成保护气氛。
S500：待S300中的铜铬锆合金化完成后，用取样勺深入铜铬锆合金熔体内取样进行成分检测：铜铬锆合金中锆含量为0.062%，烧损率为69%。
S600：将取样后的铜铬锆合金液在1206℃出炉浇铸，得到铜铬锆合金铸件。
实施例4
S100：称取高纯阴板铜44.75Kg，按0.5%的Cr比例（以金属总备料量50Kg计）称取铜铬中间合金（Cr含量5%）5kg，按0.2%的比例（同前）称取铜锆中间合金（锆含量40%）0.25kg待用，同时准备足量的高纯石墨还原材料待用。
S200：将称取的44.75Kg高纯阴板铜加入到1250℃的中频感应炉石墨坩埚内，加热熔化成铜熔体并用热电偶测量铜熔体温度且控制在1215±5℃。
S300：将备料好的5kg铜铬中间合金用石墨材质的投料工具插入到铜熔体液面以下100mm处，然后搅拌3min后取出投料工具，此时熔体温度降低出现凝固状；随后将熔体升温至1215±5℃，将备料好的0.25kg铜锆中间合金用石墨材质的投料工具插入到铜铬合金熔体液面以下100mm处，然后保温3min后取出投料工具。
S400：前述S200中加热时向铜熔体表面以上空间以10L/min的流量持续通入氩气形成保护气氛。
S500：待S300中的铜铬锆合金化完成后，用取样勺深入铜铬锆合金熔体内取样进行成分检测：铜铬锆合金中锆含量为0.103%，烧损率为48.5%。
S600：将取样后的铜铬锆合金液在1202℃出炉浇铸，得到铜铬锆合金铸件。
由实施例3和4可知，虽然在高纯阴板铜熔炼过程中通入氩气形成保护气氛，而且实施例4中将铜锆中间合金用投料工具插入到铜铬合金熔体液面下，但锆的烧损率仍然接近50%。
实施例5
S100：称取高纯阴板铜44.75Kg，按0.5%的Cr比例（以金属总备料量50Kg计）称取铜铬中间合金（Cr含量5%）5kg，按0.2%的比例（同前）称取铜锆中间合金（锆含量40%）0.25kg待用，同时准备足量的高纯石墨还原材料待用。
S200：将称取的44.75Kg高纯阴板铜、5kg铜铬中间合金及0.25kg铜锆中间合金加入到1250℃的中频感应炉石墨坩埚内，加热熔化成铜熔体并用热电偶测量铜熔体温度且控制在1215±5℃，然后保温搅拌3min完成合金化。
S300：在前述S200中在材料表面履盖100mm厚的高纯石墨还原材料，并在高纯石墨还原材料的上方以10L/min的流量持续通入氩气形成保护气氛。
S400：待S200中的铜铬锆合金化完成后，用取样勺深入铜铬锆合金熔体内取样进行成分检测：铜铬锆合金中锆含量为0.116%，烧损率为42%。
S500：将取样后的铜铬锆合金液在1204℃出炉浇铸，得到铜铬锆合金铸件。
由实施例5可知，在熔炼过程中覆盖高纯石墨还原材料并通入氩气形成保护气氛，可有效降低锆的烧损率，但锆的烧损率仍然超过40%。
实施例6
S100：称取高纯阴板铜44.75Kg，按0.5%的Cr比例（以金属总备料量50Kg计）称取铜铬中间合金（Cr含量5%）5kg，按0.2%的比例（同前）称取铜锆中间合金（锆含量40%）0.25kg待用，同时准备足量的高纯石墨还原材料待用。
S200：将称取的44.75Kg高纯阴板铜和5kg铜铬中间合金加入到1250℃的中频感应炉石墨坩埚内，加热熔化成铜熔体并用热电偶测量铜熔体温度且控制在1215±5℃。
S300：将备料好的0.25kg铜锆中间合金用石墨材质的投料工具插入到铜铬合金熔体液面以下100mm处，然后保温并搅拌3min后取出投料工具。
S400：在前述S200中在材料表面履盖100mm厚的高纯石墨还原材料，并在高纯石墨还原材料的上方以10L/min的流量持续通入氩气形成保护气氛；前述S300中在熔体表面追加履盖高纯石墨还原材料至100mm厚，并在熔体表面以上空间以10L/min的流量继续通入氩气形成保护气氛。
S500：待S300中的铜铬锆合金化完成后，用取样勺深入铜铬锆合金熔体内取样进行成分检测：铜铬锆合金中锆含量为0.136%，烧损率为32%。
S600：将取样后的铜铬锆合金液在1204℃出炉浇铸，得到铜铬锆合金铸件。
实施例7
S100：称取高纯阴板铜44.75Kg，按0.5%的Cr比例（以金属总备料量50Kg计）称取铜铬中间合金（Cr含量5%）5kg，按0.2%的比例（同前）称取铜锆中间合金（锆含量40%）0.25kg待用，同时准备足量的高纯石墨还原材料待用。
S200：将称取的44.75Kg高纯阴板铜和5kg铜铬中间合金加入到1250℃的中频感应炉石墨坩埚内，加热熔化成铜熔体并用热电偶测量铜熔体温度且控制在1215±5℃。
S300：将备料好的0.25kg铜锆中间合金用石墨材质的投料工具插入到铜铬合金熔体液面以下100mm处，然后保温并搅拌5min后取出投料工具。
S400：在前述S200中在材料表面上方以10L/min的流量持续通入氩气形成保护气氛；前述S300中在熔体表面追加履盖高纯石墨还原材料至100mm厚，并在熔体表面以上空间以10L/min的流量继续通入氩气形成保护气氛。
S500：待S300中的铜铬锆合金化完成后，用取样勺深入铜铬锆合金熔体内取样进行成分检测：铜铬锆合金中锆含量为0.125%，烧损率为37.5%。
S600：将取样后的铜铬锆合金液在1204℃出炉浇铸，得到铜铬锆合金铸件。
实施例8
S100：称取高纯阴板铜44.75Kg，按0.5%的Cr比例（以金属总备料量50Kg计）称取铜铬中间合金（Cr含量5%）5kg，按0.2%的比例（同前）称取铜锆中间合金（锆含量40%）0.25kg待用，同时准备足量的高纯石墨还原材料待用。
S200：将称取的44.75Kg高纯阴板铜和5kg铜铬中间合金加入到1250℃的中频感应炉石墨坩埚内，加热熔化成铜熔体并用热电偶测量铜熔体温度且控制在1215±5℃。
S300：将备料好的0.25kg铜锆中间合金用石墨材质的投料工具插入到铜铬合金熔体液面以下150mm处，然后保温并搅拌3min后取出投料工具。
S400：在前述S200中在材料表面履盖120mm厚的高纯石墨还原材料，并在高纯石墨还原材料的上方以5L/min的流量持续通入氩气形成保护气氛；前述S300中在熔体表面追加履盖高纯石墨还原材料至70mm厚，并在熔体表面以上空间以15L/min的流量继续通入氩气形成保护气氛。
S500：待S300中的铜铬锆合金化完成后，用取样勺深入铜铬锆合金熔体内取样进行成分检测：铜铬锆合金中锆含量为0.131%，烧损率为34.5%。
S600：将取样后的铜铬锆合金液在1204℃出炉浇铸，得到铜铬锆合金铸件。
由实施例6、7和8可知，通过在合金Ⅰ过程及合金化过程中覆盖高纯石墨还原材料，并通入氩气形成保护气氛，且将铜锆中间合金用投料工具插入到铜铬合金熔体液面下并搅拌，可使锆的烧损率低于38%。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种铜铬锆合金非真空制备方法，其特征在于包括备料、合金Ⅰ、熔炼保护、合金Ⅱ、检测、浇铸步骤，具体内容为：
A、备料：按比例称取高纯阴板铜、铜铬中间合金及铜锆中间合金，同时准备足量的高纯石墨还原材料待用；
B、合金Ⅰ：将中频感应炉的石墨坩埚加热升温到1150～1300℃，然后将备料好的高纯阴板铜及铜铬中间合金加入到石墨坩埚中，加热熔化成铜铬合金熔体并将温度控制在1210±15℃；
C、合金Ⅱ：升温至1210±15℃，将备料好的铜锆中间合金用投料工具插入到铜铬合金熔体液面以下50～150mm，保温并搅拌3～5min后取出投料工具；
D、熔炼保护：在合金Ⅰ和合金Ⅱ步骤中的熔体液面覆盖高纯石墨还原材料和/或在液面以上的空间持续通入惰性气体形成保护气氛；
E、检测：待铜铬锆合金化完成后，用取样勺深入铜铬锆合金熔体取样进行成分检测；
F、浇铸：将取样后的铜铬锆合金熔体出炉浇铸，其中浇铸温度为1200±10℃。
2.根据权利要求1所述铜铬锆合金非真空制备方法，其特征在于所述备料步骤中高纯阴板铜、铜铬中间合金及铜锆中间合金的比例是全部金属备料按重量计包括0.5～1.0%的Cr、0.02～0.2%的Zr及余量的Cu，所述铜铬中间合金中Cr的含量为4～6%，所述铜锆中间合金中Zr的含量为35～45%。
3.根据权利要求2所述铜铬锆合金非真空制备方法，其特征在于所述合金Ⅱ步骤中的投料工具为高纯石墨材质的钟罩，所述搅拌是采用电磁搅拌或石墨棒搅拌，所述合金Ⅱ步骤中合金熔体的温度控制在1210±15℃。
4.根据权利要求3所述铜铬锆合金非真空制备方法，其特征在于所述电磁搅拌的频率为3～10Hz，所述石墨棒搅拌的速度为50～70rpm。
5.根据权利要求3所述铜铬锆合金非真空制备方法，其特征在于所述熔炼保护步骤中高纯石墨还原材料的覆盖厚度为70～120mm，所述惰性气体的流量为5～15L/min。
6.根据权利要求5所述铜铬锆合金非真空制备方法，其特征在于所述高纯石墨还原材料在合金Ⅰ步骤中的高纯阴板铜和铜铬中间合金在石墨坩埚中投料后以及合金Ⅱ步骤中投料后及时投入，所述惰性气体在合金Ⅰ步骤中投料并加热后和合金Ⅱ步骤的全过程中持续通入。
7.根据权利要求1至6任意一项所述铜铬锆合金非真空制备方法，其特征在于所述合金Ⅰ至浇铸步骤中石墨坩埚内采用热电偶测量温度，然后根据测量温度对中频感应炉进行控温。
8.根据权利要求7所述铜铬锆合金非真空制备方法，其特征在于所述浇铸步骤中对出炉的铜铬锆合金熔体采用最快速度浇入铸模内自然冷却得到铜铬锆合金铸件，或者对出炉的铜铬锆合金熔体采用非真空下引连续铸造。
9.一种权利要求1至8所述铜铬锆合金非真空制备方法得到的铜铬锆合金。
10.根据权利要求9所述铜铬锆合金，其特征在于包括如下质量百分比计的成分：0.4～0.8％的Cr、0.015～0.15％的Zr、≤0.1wt％的杂质、余量的Cu且总量为100％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310949108.4A CN116656984A (zh) | 2023-07-31 | 2023-07-31 | 一种铜铬锆合金非真空制备方法及铜铬锆合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310949108.4A CN116656984A (zh) | 2023-07-31 | 2023-07-31 | 一种铜铬锆合金非真空制备方法及铜铬锆合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116656984A true CN116656984A (zh) | 2023-08-29 |
Family
ID=87726475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310949108.4A Pending CN116656984A (zh) | 2023-07-31 | 2023-07-31 | 一种铜铬锆合金非真空制备方法及铜铬锆合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116656984A (zh) |
-
2023
- 2023-07-31 CN CN202310949108.4A patent/CN116656984A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2021018203A1 (zh) | 一种非真空下引连铸铜铁合金扁锭的生产工艺 | |
| CN106947908B (zh) | 一种连铸电渣生产4Cr5MoSiV1模具用钢的方法 | |
| CN109913702B (zh) | 一种具有高含量难熔元素的镍基高温合金的制备工艺 | |
| CN104889401A (zh) | 一种制备CuCr25电触头的方法 | |
| CN114058888A (zh) | 一种FeCrCoNiAl高熵合金的冶炼方法 | |
| CN114540729A (zh) | 采用悬浮熔炼下引工艺制备铜铬触头用合金铸锭的方法 | |
| CN114657439A (zh) | 一种具有良好室温塑性的难熔高熵合金及其制备方法 | |
| CN102912154B (zh) | 一种提高紫铜导电率的熔炼工艺 | |
| CN112410573B (zh) | 用于冶炼含Ce的Fe-Ni软磁合金的渣系及其使用方法 | |
| CN104651662B (zh) | 钛铝合金靶材的真空感应熔炼方法 | |
| CN111593224B (zh) | 一种铜铬电弧熔炼用自耗电极棒的制备方法 | |
| CN102690971B (zh) | 一种高强度铜合金板带及其制备方法 | |
| CN111945023A (zh) | 一种钛及钛合金铸锭的真空感应熔炼方法 | |
| CN116656984A (zh) | 一种铜铬锆合金非真空制备方法及铜铬锆合金 | |
| CN110592455A (zh) | 铜钨合金的制备方法及由该方法制得的铜钨合金 | |
| CN116162828A (zh) | 一种铝铁锰中间合金及其制备方法 | |
| CN115216637A (zh) | 精密可伐合金箔材用合金锭的制备方法 | |
| CN110527856B (zh) | 一种高表面质量、高强度镍合金带材的制备方法 | |
| CN112575213A (zh) | 一种铜合金材料制备激光涂覆喷头的金属加工工艺 | |
| CN113718104A (zh) | 一种低氧高钛铁合金制备工艺 | |
| CN113755713A (zh) | 一种三氧化二钇弥散强化铜合金的制备方法 | |
| CN111378887A (zh) | 硅铝合金及其制备方法 | |
| CN113293322B (zh) | 一种基于单晶硅冶炼的水冷交换器用新型铜合金制造工艺 | |
| CN117070854B (zh) | 一种高钛精密合金及其真空感应熔炼工艺 | |
| CN114318023B (zh) | 一种高铝锰铜合金的真空冶炼方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |