[发明专利]一种非真空半连续感应熔炼铝白铜材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种非真空半连续感应熔炼铝白铜材料的制备方法，合金质量百分比为Cu余量，Ni 14.5％，Al 2.6％，Mn 0.9％，Fe 0.9％。制备方法包括配料、装炉、熔炼、除气、浇铸、铸造等工艺，本发明采用的气氛保护非真空感应熔炼‑下引法红锭铸造技术，制备的铝白铜CuNi₁₄Al₃材料气体含量低、夹杂物少、并且组织成分均匀，可锻性好，大大提高工业化生产效率高。

技术领域

本发明属于有色金属加工技术领域，具体涉及一种非真空半连续感应熔炼铝白铜材料的制备方法。

背景技术

铝白铜合金具有优良的耐腐蚀性和耐磨性能等，有较高的疲劳强度和承载能力，良好的导热性和较低的摩擦系数。已被广泛应用在轨道交通、海洋、石油、化工和航空航天领域。

随着我国轨道交通、航空航天、机械制造行业快速发展，对高强度耐腐蚀耐磨铜合金的性能要求和需求量将显著提高。CuNi14Al3经锻造热处理后存在密集的、大小分布较均匀的沉淀相Ni3Al，显著提高合金的力学性能。经过锻造碾环制成的用于异步电机的收缩环，随着我国轨道交通行业的快发展，拥有无法超越的竞争力和市场前景。

目前，国内关于铝白铜CuNi14Al3的制备方法主要有以下几种方法：

非真空熔炼-锭模浇铸：将电解铜板+工业纯铝+电解镍板+工业纯铁+电解锰放入感应炉熔炼，待料化完后浇入锭模，此方法存在铸锭成分不均，铸态枝晶存在偏析严重及粗大树枝晶，氧含量高，存在缩松、夹杂缺陷，导致后续加工存在批量报废。

真空感应熔炼：将电解铜板+工业纯铝+电解镍板+工业纯铁+电解锰放入感应炉，抽真空-化料-浇铸，此方法存在缺点是铸锭缩孔较深，材料收得率低。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种出低气体含量、组织均匀、无偏析的非真空半连续感应熔炼铝白铜材料的制备方法。

本发明的技术方案为：一种非真空半连续感应熔炼铝白铜材料的制备方法，包括以下步骤：

1)配料：以百分含量计，按Cu余量，Ni 14.5％，Al 2.6％，Mn 0.9％，Fe 0.9％的比例称取所需原料；

2)装炉：将上述含Ni原料和含Fe原料置于熔炼炉底部，再加入含Cu原料；

3)熔炼：升温加热至步骤2)中原料熔化，加入含Al原料，升温至1200℃时加入含Mn原料，熔炼过程采用气氛保护；

4)除气：逐步升温至1300℃，通氩气除气20min，加入一定量的铜镁合金除气，取样检测成分，不合格调成分返回步骤3)，合格则出炉，出炉温度为1400℃；

5)浇铸：采用结晶器将熔体倒入溜槽后及时打开气氛保护溜槽及炉口，保证溜槽内液面平稳，不断流、不溢出；

6)铸造：待熔体进入达到结晶器容积的三分之一高度时开始铸造，起始铸造速度为30mm/min，然后提高至100mm/min，铸造过程调整结晶器冷却水流量、冷却水温度，保证铸锭引出时保持亮红，铸造过程铸锭保持亮红，铸造前排干铸造井水，避免激冷开裂；铸造稳定时保证结晶器内熔体液面距结晶器顶部 3-5mm，及时清理结晶器内浮渣；待熔炼炉里的熔体全部倒入溜槽时，铸造速度提升至110mm/min，直至浇铸完成，防止热量补充不充分造成堵溜槽。

进一步地，所述含Ni原料采用纯度为99.99％的电解镍板，所述含Fe原料采用纯度为99.98％的工业纯铁块，所述含Cu原料采用纯度为99.99％的电解铜板，所述含Al原料采用纯度为99.99％的工业纯铝块，所述含Mn原料采用纯度为99.9％的电解锰片。

进一步地，步骤2)中加入所述含Cu原料后，缝隙处以木炭覆盖，形成一定的防护气氛，隔绝大气，去除氧化夹杂。