銅鐵復(fù)合合金的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種銅鐵復(fù)合合金的制造方法，屬于金屬冶煉領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]銅鐵合金是一種新型材料，目前的合金制造方法的缺點(diǎn)在于，在正常大氣壓力下(常壓Iatm)進(jìn)行，得到的鋼鐵復(fù)合合金的延展性不佳，并且電磁波屏蔽效果也不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種銅基質(zhì)復(fù)合合金的制造方法，以解決上述問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案，
[0005]一種銅鐵復(fù)合合金的制造方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0006]步驟一、高質(zhì)量的銅在電氣爐里熔解工序，將高質(zhì)量的銅熔解，并進(jìn)行脫氣體操作，形成銅的溶湯；
[0007]步驟二、高質(zhì)量鐵在電氣爐上熔解的工序，將高質(zhì)量的鐵熔解，并進(jìn)行脫氣體操作，形成鐵的溶湯；
[0008]步驟三、銅和鐵的溶湯的混合工序，將銅和鐵的溶湯混合形成混合溶湯；
[0009]步驟四、冷卻工序，將混合溶湯注入模具形成鑄塊。
[0010]優(yōu)選的，步驟一或步驟二中，脫氣體操作包括進(jìn)行脫氫的步驟。
[0011]優(yōu)選的，進(jìn)行脫氫的步驟時(shí)，氧分壓保持在1.5atm?3atm的范圍。
[0012]優(yōu)選的，進(jìn)行脫氫的步驟時(shí)，溫度調(diào)整到銅或鐵的熔點(diǎn)以上50°C?100°C。
[0013]優(yōu)選的，在完成脫氣的步驟后，進(jìn)彳丁脫氧步驟，使用Ca、S1、Mn、P、Al、T1、Li等單體或復(fù)合體作為脫氧劑進(jìn)行脫氧。
[0014]優(yōu)選的，在冷卻工序中，將混合溶湯注入模具后通過(guò)急速冷卻、常溫冷卻或者加熱冷卻的方法控制冷卻的速度。
[0015]優(yōu)選的，急速冷卻的溫度下降速度3常溫冷卻的溫度下降速度*2，加熱冷卻的溫度下降速度蘭常溫冷卻的溫度下降速度/2。
[0016]優(yōu)選的，在步驟一、步驟二或步驟三中，加入預(yù)定量的具有電磁屏蔽效果的微量元素。
[0017]發(fā)明的有益效果
[0018]根據(jù)本發(fā)明的銅基質(zhì)復(fù)合合金的制造方法，由于是將銅材料和鐵材料分別溶解，再進(jìn)行混合，因此與現(xiàn)有方法相比，具有更好的分散效果，鐵晶粒在銅晶粒中分布更加均勻。
[0019]另外，由于本發(fā)明在高壓下進(jìn)行熔解脫氫，并且是兩種原料分別進(jìn)行除氣體的操作，因此去除氣體的效果更佳。
【具體實(shí)施方式】
[0020]制造過(guò)程
[0021]步驟一、將高質(zhì)量的銅在電氣爐里進(jìn)行溶解。一般將純度大于99.9%的銅稱之為高質(zhì)量的銅。將碎銅片放入電器爐里進(jìn)行攪拌，把溫度提升到銅的熔點(diǎn)(810.24k)以上，熔化后進(jìn)行脫氧操作。
[0022](I)為了脫氫，將氧氣分壓調(diào)到高位，氧氣分壓的范圍:1.5atm?3atm。同時(shí)保持溫度調(diào)整到銅的熔點(diǎn)以上50°C?100°C，使溶融銅上的氧氣元素增加，相律的分離氫氣，以此進(jìn)行脫氫工藝。此處的相律指相(平衡)律，英語(yǔ)為phase rule。在此處具體來(lái)說(shuō)就是一旦氧氣的含量增加的話氫氣的含有量會(huì)自動(dòng)減少。
[0023](2)脫氧時(shí)使用與氧氣結(jié)合力強(qiáng)的脫氧劑。脫氧劑可使用例如:Ca、S1、Mn、P、Al、Ti,Li等單體或復(fù)合體，或者與其它多種金屬的復(fù)合劑。期間，為了防止氫氣和氧氣返回原有狀態(tài)，在溶解爐湯面灌入大量的惰性氣體。在使用脫氧劑的同時(shí)，使用除渣滓助劑集合發(fā)生氧化的物質(zhì)的渣滓，并從溶湯中分離。除渣滓助劑采用Ca、Mg系的礦物的低熔點(diǎn)化合物。
[0024](3)高質(zhì)量鐵溶解時(shí)，為了防止因爐材元素混入造成熔點(diǎn)變動(dòng)或者出現(xiàn)混合變化，應(yīng)事先分析制造金屬的不純物含油量及選擇雜質(zhì)元素含有量少的爐材。
[0025]步驟二、高質(zhì)量鐵在電氣爐上溶解的工序。
[0026]取高質(zhì)量金屬粉碎的鐵片，指純度大于99.9%的鐵，在電氣爐里進(jìn)行攪拌，把溫度提升到鐵的熔點(diǎn)(1261.84k)以上，熔化后，情況如下:
[0027]脫氧時(shí)使用，與氧氣結(jié)合力強(qiáng)的復(fù)合型脫氧劑。例如:Ca、S1、Mn、P、Al、Ti，、Li等單體或復(fù)合體，或者與多金屬的復(fù)合劑。期間，為了防止氫氣和氧氣返回原有狀態(tài)，在爐湯面灌入大量的惰性氣體。還有使用脫氧劑的時(shí)候，使用除渣滓助劑，來(lái)集合發(fā)生氧化物的渣滓，并從湯中分離。除渣滓助劑采用Ca、Mg系的礦物的低熔點(diǎn)化合物。
[0028]還有，高質(zhì)量鐵恪化時(shí)，為了防止因爐材元素混入造成恪點(diǎn)變動(dòng)或者出現(xiàn)混合變化，會(huì)提前機(jī)器分析制造金屬的不純物含油量及選擇適當(dāng)?shù)臓t材。
[0029]步驟三、高質(zhì)量銅和高質(zhì)量鐵的溶湯的混合工藝
[0030]為了混合各自爐中的高質(zhì)量銅和高質(zhì)量鐵，按照鑄塊所需混合比率，在防止空氣被卷入情況下，注入到混合電氣爐里。鑄塊中各組分的含量范圍如下:銅在?99% ;鐵:I?99% ;其它微量元素:1%以下。
[0031]被注入的溶液以高質(zhì)量鐵的熔融溫度為基準(zhǔn)來(lái)升溫，促進(jìn)晶化反應(yīng)。銅里放入鐵的溶解度，從二元狀態(tài)圖來(lái)看，約為2%，所以變成過(guò)飽和成分狀態(tài)，成長(zhǎng)成金屬間化合物，濃度與銅液相似，所以在銅的液體里產(chǎn)生小塊兒形狀。這個(gè)形狀有粒狀也有扁平狀的，如分散濃度高的話，成黏糊狀，粘度上升。
[0032]步驟四、注入鑄模的工藝
[0033]將步驟三中，粘度上升的狀況視作反應(yīng)結(jié)束的基準(zhǔn)，和注入模具的時(shí)機(jī)。
[0034]鑄模具里的溶液凝固時(shí)，為了控制凝固時(shí)間，通常使用常溫冷卻，強(qiáng)制急速冷卻，加熱溫度控制冷卻等方法。同時(shí)，通過(guò)常溫冷卻、強(qiáng)制急冷卻、加熱溫度控制冷卻3種冷卻方法還能夠?qū)Y(jié)晶粒和混合粒進(jìn)行控制。溫度下降的速度快的話，結(jié)晶粒、混合粒就??；溫度下降的速度慢的話，結(jié)晶粒、混合粒就大。因此急速冷卻的結(jié)晶粒度小，常溫冷卻的結(jié)晶粒度適中，加熱冷卻的粒度大。從而作成適合展伸材的結(jié)晶粒度及助長(zhǎng)樹膠狀晶。結(jié)晶粒度大小都可以用于伸展材。結(jié)晶粒度大的話，材料較易于伸展；結(jié)晶粒度小的話，材料的屏蔽效果更大。適應(yīng)于其他類型的材料的結(jié)晶粒度是通過(guò)常溫冷卻得到的結(jié)晶粒。注湯溫度以高質(zhì)量鐵的溶解溫度1261.84k為基準(zhǔn)。
[0035]本發(fā)明所說(shuō)的急速冷卻和加熱冷卻的速度，是與常溫冷卻速度相比較之下而得到的相對(duì)速度。
[0036]急速冷卻:急速冷卻的溫度下降速度蘭常溫冷卻的溫度下降速度*2
[0037]加熱冷卻:加熱冷卻的溫度下降速度3常溫冷卻的溫度下降速度/2
[0038]即、假設(shè)從1500°C冷卻到常溫，常溫冷卻所用的時(shí)間為50秒，則急速冷卻的冷卻時(shí)間應(yīng)小于25秒，加熱冷卻的時(shí)間應(yīng)在100秒以上。
[0039]以下是使用的模具以及可采用的冷卻方式:
[0040]用砂模的常溫冷卻，操作條件:使用帶有冷卻性能的沙子制作而成的鑄模。
[0041]用金屬模具的常溫冷卻或者冷水強(qiáng)制急冷。操作條件:使用金屬制作而成的金屬模具。
[0042]金屬模具用控制加熱溫度方法冷卻，操作條件:通過(guò)電或者天然氣對(duì)金屬模具進(jìn)行加熱。
[0043]鑄塊的鍛接工藝
[0044]在制造好的鑄塊上內(nèi)外均勻加熱后，處于半溶融鍛接狀態(tài)，從而使結(jié)晶粒產(chǎn)生方向性，適合展伸性材料的用途。另外作為目的之一，是把內(nèi)部的氣泡擠出和壓力粘合。
[0045]在700?800°C之間的加熱爐上內(nèi)部均勻加熱后用鍛造器壓力粘合。
[0046]鑄塊的展伸工序
[0047]制造好的鑄塊在700-800 °C之間或者在常溫展伸后，做出二次，三次產(chǎn)品的例子如下:
[0048]鑄塊在700-800度之間鑄造，作成圓棒材，方材。
[0049]熱間(700-800度)滾輪壓延后，再常溫壓延拉線反復(fù)進(jìn)行，抽出徑0.1-0.05mm的細(xì)線。
[0050]另外，為進(jìn)一步提尚材料的電磁波屏蔽效果，本發(fā)明還可以添加鉆、絡(luò)、鶴、鎮(zhèn)等目如已知的具有屏蔽效果的微量兀素。添加時(shí)機(jī):可以在最初溶解銅的時(shí)候混入；可以在最初溶解鐵的時(shí)候混入；也可以在銅和鐵混合的過(guò)程中加入。
[0051]本發(fā)明的制備方法制得的銅鐵合金，雜質(zhì)及氣體成分極少，銅基鐵元素及添加微量的有著電磁波遮蔽效果的微量元素的合金制造出的共晶及微小晶體分散混合型。
[0052]另外，本發(fā)明有著完全脫氣工序的特征。溶湯中氣體成分在凝固過(guò)程中以氣泡狀態(tài)存在的話，作為展伸材料會(huì)降低其價(jià)值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種銅鐵復(fù)合合金的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、高質(zhì)量的銅在電氣爐里熔解工序，將高質(zhì)量的銅熔解，并進(jìn)行脫氣體操作，形成銅的溶湯； 步驟二、高質(zhì)量鐵在電氣爐上熔解的工序，將高質(zhì)量的鐵熔解，并進(jìn)行脫氣體操作，形成鐵的溶湯； 步驟三、銅和鐵的溶湯的混合工序，將銅和鐵的溶湯混合形成混合溶湯； 步驟四、冷卻工序，將所述混合溶湯注入模具形成鑄塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鐵復(fù)合合金的制造方法，其特征在于: 其中，所述步驟一或所述步驟二中，所述脫氣體操作包括進(jìn)行脫氫的步驟。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銅鐵復(fù)合合金的制造方法，其特征在于: 進(jìn)行所述脫氫的步驟時(shí)，氧分壓保持在1.5atm?3atm的范圍。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銅鐵復(fù)合合金的制造方法，其特征在于: 其中，進(jìn)行所述脫氫的步驟時(shí)，溫度調(diào)整到銅或鐵的熔點(diǎn)以上50°C?100°C。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銅鐵復(fù)合合金的制造方法，其特征在于: 其中，在完成脫氫的步驟后，進(jìn)行脫氧步驟，使用Ca、S1、Mn、P、Al、T1、Li等單體或復(fù)合體作為脫氧劑進(jìn)行脫氧。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鐵復(fù)合合金的制造方法，其特征在于: 其中，在所述冷卻工序中，將所述混合溶湯注入模具后通過(guò)急速冷卻、常溫冷卻或者加熱冷卻的方法控制冷卻的速度。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的銅鐵合金的制造方法，其特征在于: 其中，所述急速冷卻的溫度下降速度3常溫冷卻的溫度下降速度*2， 所述加熱冷卻的溫度下降速度3常溫冷卻的溫度下降速度/2。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鐵合金的制造方法，其特征在于: 其中，在步驟一、步驟二或步驟三中，加入預(yù)定量的具有電磁屏蔽效果的微量元素。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種銅鐵復(fù)合合金的制造方法，包括以下步驟：步驟一、高質(zhì)量的銅在電氣爐里熔解工序，將高質(zhì)量的銅熔解，并進(jìn)行脫氣體操作，形成銅的溶湯；步驟二、高質(zhì)量鐵在電氣爐上熔解的工序，將高質(zhì)量的鐵熔解，并進(jìn)行脫氣體操作，形成鐵的溶湯；步驟三、銅和鐵的溶湯的混合工序，將銅和鐵的溶湯混合形成混合溶湯；步驟四、冷卻工序，將混合溶湯注入模具形成鑄塊。根據(jù)本發(fā)明的銅基質(zhì)復(fù)合合金的制造方法，由于是將銅材料和鐵材料分別溶解，再進(jìn)行混合，因此與現(xiàn)有方法相比，具有更好的分散效果，鐵晶粒在銅晶粒中分布更加均勻。另外，由于本發(fā)明在高壓下進(jìn)行熔解脫氫，并且是兩種原料分別進(jìn)行除氣體的操作，因此去除氣體的效果更佳。
【IPC分類】C22B9/05, B22D7/02
【公開號(hào)】CN104942243
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510296095
【發(fā)明人】野村寬夫, 平口稔, 森本幸一, 高東曉, 樸在鋒
【申請(qǐng)人】蘇州曉鋒知識(shí)產(chǎn)權(quán)運(yùn)營(yíng)管理有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年6月2日