[发明专利]纯铜熔炼洁净剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纯铜熔炼洁净剂配方及其制备方法，用于高纯度、高导电、接触线、受电弓、把持器、导电电缆、电极板、汇流排等纯铜或微量元素含量不大于1%的铜材铸件在熔炼过程中洁净液态金属的溶剂及其制备技术。

背景技术

纯铜熔炼中的吸气造渣是困扰铸造生产的一项非常复杂而难以解决的技术问题。目前对于高纯度、高导电、接触线、受电弓、把持器、导电电缆、电极板、汇流排等纯铜或微量元素含量不大于1%的铜材零件在熔炼过程中，普遍采用单一的草木灰或木炭材料作为液态金属覆盖剂，而没有理想的复合材料洁净剂，由于草木灰或木炭的孔隙率较大，不能完全阻隔空气与液态金属的接触，空气中的氧很容易穿过其空隙，造成纯铜在熔炼过程中的吸气氧化造渣，使纯铜铸件产生气孔、针孔、渣孔、疏松、氢脆裂纹等严重的质量问题，降低了纯铜铸件的质量和材料的机械性能和物理性能，特别是抗拉强度和导电性能大幅度下降，严重时造成纯铜铸件的大批量报废。

发明内容

本发明的目的是提高纯铜熔炼质量，降低气孔和熔渣含量以及纯铜在熔炼过程中的氧化损耗，稳定纯铜铸件的机械性能和物理性能，提高纯铜铸件质量。

本发明是纯铜熔炼洁净剂及其制备方法，纯铜熔炼洁净剂，按重量百分比计，其成分为：青木粉C 20-30%，碎玻璃7SiO₂·2Na₂O 20-30%，电石CaC₂  40-50%，硼砂 Na₂B₄O₇ 5-10%，其它杂质≤1%。

纯铜熔炼洁净剂的制备方法为：其步骤为：

（1）按以上所述的成分配比，首先把青木烧制成块状木炭，然后粉碎成5-10mm颗粒；

（2）将碎玻璃7SiO₂·2Na₂O制成10-15mm的片状；

（3）将电石 CaC₂ 在干燥环境下制备成10-20mm的颗粒，然后真空封装；

（4）将硼砂Na₂B₄O₇结晶体放入电阻炉中在900℃左右温度下先熔化去除其中的结晶水后凝结成块状，然后制备成5-10mm的颗粒；

（5）在干燥环境下进行配料封装，封装后抽真空，然后在干燥环境下保存待用。

本发明的纯铜熔炼洁净剂综合了上述各组分的有益功效，增强了熔剂与气体和熔渣的亲和力，提高了气体和熔渣与铜液的分离性，是一种纯铜在熔炼过程中集排气、脱氧、清渣、精炼、洁净等工序为一体的高效复合溶剂，从而简化了纯铜熔炼工序，提高了纯铜铸件质量。

具体实施方式

本发明是纯铜熔炼洁净剂及其制备方法，纯铜熔炼洁净剂，按重量百分比计算，其成分为：青木粉（C）20-30%，碎玻璃（7SiO₂·2Na₂O）20-30%，电石（CaC₂）40-50%，硼砂（Na₂B₄O₇）5-10%。其它杂质≤1%。按上述合金成分在干燥环境下配料制备成纯铜熔炼洁净剂，纯铜熔炼时将配制好的洁净剂一次性加入到坩埚低部，纯铜及合金化元素装入洁净剂上面开炉熔炼，当纯铜熔化为液体时受比重作用自然流过洁净剂熔体到坩埚底部被保护，直到纯铜完全熔化洁净剂漂浮在铜液表面，若熔炼过程时间太长，洁净剂烧损过大，可在熔炼过程中适量补加洁净剂，但在补加之前必须将洁净剂预热至300℃摄氏度以上方可加入，切不可冷料加入，洁净剂在液态金属表面的厚度必须保持在80mm以上效果最佳，待纯铜液化清之后用石墨棒充分搅拌液态金属，之后静置3～8分钟让液态金属中的气体和熔渣充分上浮到洁净剂中，然后取样做炉前检查和分析，调整合金成分。炉前检查试样为120㎜×10㎜×10㎜条状，试样宏观面中间部位有黑灰色撕裂状条纹且下凹，折断后断口表面平整，组织细密，无偏析和气孔、夹渣等缺陷，颜色呈砖红色为合格。合格后连同合金液表面的洁净剂及熔渣一起出炉至浇包中，在浇注时挡住洁净剂及熔渣让金属液体注入铸型，完成纯铜铸件。

本发明的纯铜熔炼洁净剂的成分中的青木粉（C）在熔炼过程中燃烧产生一氧化碳与纯铜液中的氢气发生反应（H₂+CO→H₂CO₃）生成酸性熔渣而集聚在熔剂中排除，起到还原氢气的效果，防止纯铜零件针孔缺陷产生；碎玻璃（7SiO₂·2Na₂O）在高温下变为粘稠状液体铺展开，全面均匀有效地覆盖纯铜液体，隔绝液态金属与空气接触不被深层氧化，并且集附纯铜液中的各种熔渣与铜液分离；电石（CaC₂）能与液态铜合金中所含的氧以及空气中浸入到合金液中的氧生成氧化渣（O₂+CaC₂→CaO+CO₂）和二氧化碳从液态合金中排除。另外，在还原性气氛中氢与氧化铜发生反应生成铜和水蒸汽（Cu₂O+H₂=2Cu+H₂O），水蒸气和碳化钙反应生成氢氧化钙熔渣和与铜液互不相熔的二氧化碳气体[H₂O+CaC→Ca（OH）₂+CO₂]一并排出或者集附在洁净剂中清洁纯铜液体；硼砂（Na₂B₄O₇）在高温金属液中能和氢、氧反应生成氢氧化钠和硼酸渣被排除，并在反应中置换出极其微量的B元素对纯铜有细化晶粒和提高其机械性能之作用。