本發(fā)明屬于鈹銅合金，尤其涉及一種廢鈹屑制備鈹銅母合金的方法。

背景技術(shù)：

1、鈹銅合金是指含鈹量在0.2～2.8wt％，該種合金具有良好的機械性能和耐腐蝕性，在航空航天、裝備制造等領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。隨著航空航天和裝備制造業(yè)的發(fā)展，對高強度、耐腐蝕材料的需求不斷增加，這為鈹銅合金市場提供了巨大的機遇。但在鈹銅合金的生產(chǎn)中，質(zhì)量穩(wěn)定且符合實際生產(chǎn)的鈹銅母合金是鈹銅合金生產(chǎn)的前提。

2、現(xiàn)有制備鈹銅母合金的方法主要為大氣非自耗電弧熔煉法，采用大氣連通式石墨電極生產(chǎn)，主要原料為氧化鈹和石墨，通過碳還原的方法得到鈹銅母合金，但由于鈹是最輕的金屬元素，在熔煉時極易揮發(fā)，降低了產(chǎn)品的合格率，同時原料中含有石墨，在鈹生成的過程中又與碳元素結(jié)合生成碳化鈹，導(dǎo)致鈹銅母合金含有多碳化鈹，嚴重影響后續(xù)產(chǎn)品生產(chǎn)，且進一步降低了產(chǎn)品合格率；另外，在熱分解的過程中，會生成一定含量的一氧化碳，需在實際生產(chǎn)中考慮一氧化碳泄露風(fēng)險，導(dǎo)致生產(chǎn)安全成本增加；由于現(xiàn)有方法制備鈹銅母合金，需同時考慮碳還原進程及金屬鈹與銅的熔煉效果，在流程上過于繁瑣且各部分難以在實際生產(chǎn)中精確控制；采用真空電弧爐，該種爐型在實際生產(chǎn)過程中能耗過高。因此，現(xiàn)有大氣非自耗電弧熔煉法，制備的鈹銅母合金的雜質(zhì)含量高，產(chǎn)品合格率低，且工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種廢鈹屑制備鈹銅母合金的方法，該方法在保證鈹銅母合金中be含量滿足鈹銅合金生產(chǎn)需求的前提下，緩解了鈹資源緊張現(xiàn)狀，縮短了生產(chǎn)時間，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種廢鈹屑制備鈹銅母合金的方法，所述方法包括如下步驟：

4、步驟s1、將鈹廢屑、廢鈹銅屑和電解銅清洗后，放入真空懸浮熔爐內(nèi)的銅質(zhì)坩堝中；

5、步驟s2、在25～35min內(nèi)，分階段抽真空至3～6×10-3pa后，向真空懸浮熔爐通入氬氣，直至真空懸浮熔爐內(nèi)的壓力為4～7×10-2pa后，分階段提升加熱功率，進行熔煉，得到金屬熔體；

6、步驟s3、將銅質(zhì)坩堝的金屬熔體進行過濾后澆鑄至模具內(nèi)后，在25～35s內(nèi)，將加熱功率降至0kw，冷卻25～35min，得到鈹銅母合金。

7、進一步的，在所述步驟s1中，所述鈹廢屑、廢鈹銅屑和電解銅的質(zhì)量比為8～13：54～56：33～36。

8、進一步的，在所述步驟s2中，所述分階段抽真空的具體過程包括：

9、先采用機械泵抽真空，在3～8min內(nèi)抽真空至0.7～1.2×102pa，然后采用羅茨泵抽真空，在12～15min內(nèi)繼續(xù)抽真空至1.8～2.2pa，最后采用分子泵抽真空，在10～12min內(nèi)抽真空繼續(xù)至3～6×10-3pa。以避免熔煉過程中鈹廢屑、廢鈹銅屑中的鈹被氧化，導(dǎo)致金屬熔體中雜質(zhì)含量較高，從而降低鈹銅母合金的質(zhì)量，導(dǎo)致鈹銅母合金的合格率的降低，同時降低鈹廢屑、廢鈹銅屑和電解銅的熔點，在保證物料熔解效率的基礎(chǔ)上，降低熔煉過程中的能源消耗。

10、進一步的，在所述步驟s2中，所述分階段提升加熱功率的具體過程包括：

11、第一階段：以50～90kw/min的速率，將加熱功率提升至60～80kw，保持50～70s；

12、第二階段：以50～90kw/min的速率，繼續(xù)將加熱功率提升至160～190kw，保持170～190s后；

13、第三階段：以50～90kw/min的速率，將加熱功率提升至240～260kw。

14、本發(fā)明通過第一階段的預(yù)熱工藝，實現(xiàn)廢鈹屑、電解銅及廢鈹銅屑的均勻受熱；通過第二階段的熔解工藝，實現(xiàn)廢鈹屑的充分熔解；通過第三階段的熔解工藝，實現(xiàn)電解銅及廢鈹銅屑的充分熔解，降低了金屬熔體中雜質(zhì)含量。

15、進一步的，在所述步驟s2中，所述分階段提升加熱功率的具體過程還包括：

16、第四階段：當加熱功率提升至240～260kw后，所述金屬熔體中有未被熔融的原料時，則以50～90kw/min的速率，將加熱功率提升至真空懸浮熔爐極限功率后，保持10～15min，保證了金屬熔體中的雜質(zhì)含量較低的情況下，實現(xiàn)合金熔體成分分布均勻，提高了澆鑄產(chǎn)品(即鈹銅母合金)的質(zhì)量，保證了鈹銅母合金的合格率。

17、進一步的，所述真空懸浮熔爐極限功率為360kw。

18、進一步的，所述速率為60～70kw/min，便于鈹廢屑、廢鈹銅屑和電解銅的充分熔解，減少合金難熔夾雜較多。

19、進一步的，所述熔煉和澆鑄，均是在20～30℃的水循環(huán)下進行的，防止了坩堝溫度過高被熔化。

20、綜上，本發(fā)明的技術(shù)方案具備如下技術(shù)效果：

21、本發(fā)明利用真空懸浮熔煉爐，通過分階段抽真空和分階段提升加熱功率，實現(xiàn)鈹廢屑、廢鈹銅屑和電解銅的真空懸浮熔煉，避免了熔煉過程中鈹?shù)膿]發(fā)，降低了碳化鈹?shù)入s質(zhì)的生成，避免了物料與坩堝之間的接觸，提高了金屬熔體純凈度，避免了鈹銅母合金的異質(zhì)形核，提高了鈹銅母合金組織的均勻性，保證了鈹銅母合金產(chǎn)品的合格率；另一方面，在保證熔煉效率和產(chǎn)品質(zhì)量的同時，簡化了生產(chǎn)工藝，縮短了生產(chǎn)時間，降低了能耗，因而生產(chǎn)成本低；本發(fā)明采用鈹廢屑和廢鈹銅屑，提升了資源的利用效率，緩解了鈹資源緊張現(xiàn)狀，節(jié)約了生產(chǎn)成本；本發(fā)明通過過濾和澆鑄，濾除了鈹廢屑和廢鈹銅屑在熔煉過程中產(chǎn)生的氧化鈹夾雜和未熔物質(zhì)，保證了鈹銅母合金產(chǎn)品的合格率；本發(fā)明中的鈹銅母合金中be含量可達到9.5～10.5wt％，fe和al雜質(zhì)含量均低于1500ppm，滿足鈹銅合金生產(chǎn)需求。

技術(shù)特征：

1.一種廢鈹屑制備鈹銅母合金的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟s1中，所述鈹廢屑、廢鈹銅屑和電解銅的質(zhì)量比為8～13：54～56：33～36。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步驟s2中，所述分階段抽真空的具體過程包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步驟s2中，所述分階段提升加熱功率的具體過程包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步驟s2中，所述分階段提升加熱功率的具體過程還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述真空懸浮熔爐極限功率為360kw。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述速率為60～70kw/min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中任意一項所述的方法，其特征在于，所述熔煉和澆鑄，均是在20～30℃的水循環(huán)下進行的。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明給出了一種廢鈹屑制備鈹銅母合金的方法，屬于鈹銅合金技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括：將鈹廢屑、廢鈹銅屑和電解銅清洗后，放入真空懸浮熔爐內(nèi)的銅質(zhì)坩堝中；在25～35min內(nèi)，分階段抽真空至3～6×10?3Pa后，向真空懸浮熔爐通入氬氣，直至真空懸浮熔爐內(nèi)的壓力為4～7×10?2Pa后，分階段提升加熱功率，進行熔煉，得到金屬熔體；將銅質(zhì)坩堝的金屬熔體進行過濾后澆鑄至模具內(nèi)后，在25～35s內(nèi)，將加熱功率降至0kw，冷卻25～35min，得到鈹銅母合金。本發(fā)明制備的鈹銅母合金中Be含量滿足鈹銅合金生產(chǎn)需求的前提下，緩解了鈹資源緊張現(xiàn)狀，縮短了生產(chǎn)時間，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

技術(shù)研發(fā)人員：楊兆鵬,羅文,王杰,王東新,崔書輝,王澤,張文,張程,張新輝,馬肖
受保護的技術(shù)使用者：西北稀有金屬材料研究院寧夏有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6