[发明专利]一种采用电渣熔铸制备高强度铜合金的方法

说明书

本发明公开了一种采用电渣熔铸制备高强度铜合金的方法，首先，按照铜合金组分制备电极棒，置于结晶器内，接通电源，在电压95‑100V、电流2‑2.5kA条件下边熔化边加渣料，直至渣料添加完成后，在电压95‑100V、电流1.5‑2.5kA条件重熔10‑30min，随后提升电流至2.5‑3kA熔炼3‑5min，冷却成锭制得铜合金。本发明通过采用电渣熔铸制备铜合金，不仅铜合金晶粒细化、夹杂物少，且有效提高了铜合金的抗拉强度、韧塑性，同时提高了合金耐蚀性及阻尼性；此外，该方法工艺流程短，操作方便易行，生产成本低，适应性好。

技术领域

本发明属于铜合金制备领域，尤其涉及采用电渣熔铸制备高强度铜合金的方法。

背景技术

高强度铜合金往往结合工程需要对耐蚀性、耐磨性和传导性提出附加要求，如船舶螺旋桨用高强度耐腐蚀铜合金材料，起货机的轴套、轴瓦及变速箱的蜗轮、蜗杆使用高强度耐磨铜合金，汽轮发电机的引线接头用高强度高导电铜合金。上述铜合金产品的生产主要依赖铸造成型，辅以热处理工艺实现合金综合性能的优化。合金产品生产过程中精炼方法较为单一，一般通过对金属熔体表面覆盖的方法实现气体和污染物的隔离，并在金属熔体中添加精炼剂来实现合金的精炼。但该方法生产效率低、且精炼效果有限，从而导致合金产品质量欠佳，影响合金材料性能的发挥。因此，现亟需一种能够制备出综合性能高的优质铜合金产品的方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种采用电渣熔铸制备强度高，兼具耐磨、耐蚀、阻尼和导电铜合金的制备方法。

技术方案：本发明采用电渣熔铸制备高强度铜合金的方法，包括如下步骤：

(1)按照铜合金组分制备电极棒，置于结晶器内，接通电源，在电压95-100V、电流2-2.5kA条件下边熔化边加渣料，直至渣料添加完成后，在电压95-100V、电流1.5-2.5kA条件重熔10-30min；其中，所述渣料与铜合金的质量比为(0.03-0.1):1，每次加入的渣料占总渣料的10-15％；

(2)提升电流至2.5-3kA熔炼3-5min后，冷却成锭制得铜合金。

本发明通过电渣重熔制备铜合金，其不仅能够消除母合金材料内部存在的氧化夹杂、气体及有害杂质元素，对材料实施净化；同时能够消除母合金材料内部存在宿松、气孔和夹砂等铸造缺陷；此外还能有效消除母合金组织中存在较大的枝状晶、柱状晶、形成细小的等轴晶。

进一步说，本发明的铜合金可为铝青铜合金、锰铜合金或铜银合金。其中，铝青铜合金的组分包括：Al 8-11％、Fe 3-5％、Y 0.01-0.05％、Cr 0.1-0.3％及余量铜和不可避免的杂质。锰铜合金的组分包括：Mn 51-53％、Al 3.0-5.0％、Fe2.0-3.0％、Ni 1.5-3.0％、V 0.05-0.15％、Zn 1.5-3.0％、B 0.05-0.1％及余量铜和不可避免的杂质。铜银合金的组分包括：Ag 2.8-3.2％、Zr 0.4-0.6％、V 0.1-0.3％、Y 0.03-0.08％及余量铜和不可避免的杂质。

本发明通过对铝青铜合金、锰铜合金及铜银合金结合电渣熔铸制备，不仅抗拉强度高、塑性延伸强度高，且合金耐蚀性强，阻尼性佳。其中，对于铝青铜合金而言，通过在原料中添加Cr和Y，Cr的加入能够有效细化晶粒、提高合金的强度和耐磨性能，且添加金属Y可净化合金晶界及基体，提高合金的耐蚀性能，同时结合电渣熔铸制备工艺，进而能够降低合金主成分铝的重熔损耗；对于锰铜合金而言，通过在原料中添加V和B，V的加入能够在保持合金强度指标不变的条件下能够提高合金的阻尼性能，添加金属B具有净化合金晶界和基体的作用，且能细化组织晶粒，而残留在金属基体中的硼化物具有固溶强化功能，同时结合电渣熔铸制备工艺，进而能够提升渣系对母合金的精炼效果；对于铜银合金，通过在原料中添加V和Y，添加金属V能细化晶粒，提升合金的耐磨性能，添加金属Y能够净化合金晶界及基体提高合金的导电性能，且通过残留的含Y金属间化合物提高合金的强度，同时结合电渣熔铸制备工艺，进而能够降低合金中活性金属元素锆的重熔损耗。