用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金、應(yīng)用及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金、應(yīng)用及制備方法，該用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金，以質(zhì)量百分比計(jì)包括：鈣元素30～50wt％、鉛元素5～25wt％、稀土元素0.3～0.5wt％、雜質(zhì)元素0～1wt％，余量為銅元素。該中間合金包含鈣元素、鉛元素和稀土元素。鈣元素除具有脫氧作用之外，還是銅合金良好的變質(zhì)劑，可以使鑄錠的晶粒細(xì)化，從而提高導(dǎo)電性。鉛原子可顯著提升了氫在銅液中的溶解度，最終可以使得到的鑄錠組織較好，避免產(chǎn)生大量的缺陷和氣泡，增強(qiáng)鑄錠的導(dǎo)電性。稀土使得紫雜銅中的雜質(zhì)形成熔渣。同時(shí)上述元素采用合理的配比使得鑄錠導(dǎo)電性高，氣泡和缺陷較少。
【專利說(shuō)明】
用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金、應(yīng)用及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及紫雜銅精煉領(lǐng)域，特別地，涉及一種用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金。此外，本發(fā)明還涉及一種包括上述用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金的應(yīng)用及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]銅是人類歷史上應(yīng)用最早、最廣泛的金屬材料，它具有很好的導(dǎo)電性、耐蝕性、無(wú)磁性、成本低的特點(diǎn)，是工業(yè)生產(chǎn)的重要原料。銅及其合金由于良好的綜合性能，廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面，而純銅因?yàn)榫哂袃?yōu)異的導(dǎo)電性能，被廣泛用于電氣、電力、電訊和電子行業(yè)。純銅中銅的含量要求較高，因此熔煉時(shí)采用的原料有新金屬及紫雜銅，采用紫雜銅熔煉時(shí)，相比于新金屬雖然氧及雜質(zhì)元素的含量較高，但是有很大的成本優(yōu)勢(shì)。
[0003]紫雜銅恪煉時(shí)的溫度為1150?1300°C，包括氧化和還原兩個(gè)過(guò)程。氧化過(guò)程中，隨著銅液中氧化亞銅數(shù)量的增加，其中的某些雜質(zhì)，例如鋁、錳、鋅、錫、鐵、砷、銻和鉛將按其與氧親和力大小的順序，依次被氧化，生成各種氧化物進(jìn)入熔渣，除此之外，銅液中的氫和硫亦可被除去。還原過(guò)程中，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的大量不溶于銅液的水蒸氣、一氧化碳等氣體強(qiáng)烈地洗滌熔體，將銅液中的大部分氣體帶出，同時(shí)將氧化亞銅還原。
[0004]為了使最終得到的鑄錠中的氧含量較低，在紫雜銅熔煉時(shí)通常加入脫氧劑。目前，對(duì)于銅及銅合金，主要的脫氧劑是磷。磷是最常用的脫氧劑，含磷達(dá)0.1%也不致降低銅的機(jī)械性能，但卻嚴(yán)重?fù)p害銅的導(dǎo)電性。而且在銅液中，氫和氧之間有如下關(guān)系:當(dāng)銅液中的氧增加時(shí)，氫的含量將減少；當(dāng)銅液中的氧減少時(shí)，氫的含量將增加。經(jīng)脫氧劑處理的銅液雖然氧含量減少了，當(dāng)氫含量卻增加了，當(dāng)氫超過(guò)了在銅液中的溶解度時(shí)，鑄造時(shí)氫會(huì)以氣體的形式逸出，從而使鑄錠產(chǎn)生了氣泡和缺陷，嚴(yán)重時(shí)甚至使鑄錠開(kāi)裂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金，以解決紫雜銅熔煉得到鑄錠導(dǎo)電性低，存在氣泡和缺陷的技術(shù)問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]本發(fā)明一方面提供了一種用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金，以質(zhì)量百分比計(jì)包括:1丐元素30?50wt%、鉛元素5?25wt%、稀土元素0.3?0.5wt%、雜質(zhì)元素O?lwt%，余量為銅元素。
[0008]進(jìn)一步地，以質(zhì)量百分比計(jì)包括:鈣元素50wt%、鉛元素15wt%、稀土元素
0.5wt%、雜質(zhì)元素0.5wt%，余量為銅元素。
[0009]進(jìn)一步地，所述稀土元素為鈰、鑭或富鈰鑭的混合稀土。
[0010]本發(fā)明另一方面提供了一種用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金的應(yīng)用，將上述的中間合金以紫雜銅銅液重量的4?6%的比例投入至紫雜銅銅液中。
[0011 ] 進(jìn)一步地，將所述中間合金粉碎至50?10mm后，投入至紫雜銅銅液中。
[0012]本發(fā)明還提供了一種用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金的制備方法，包括以下步驟:按中間合金的質(zhì)量百分比將含鈣原料、含鉛原料、稀土原料和含銅原料在1080?1100°C下熔煉澆注形成中間合金。
[0013]本發(fā)明具有以下有益效果:用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金包含鈣元素、鉛元素和稀土元素。鈣元素除具有脫氧作用之外，還是銅合金良好的變質(zhì)劑，可以使鑄錠的晶粒細(xì)化，從而提高導(dǎo)電性。鉛原子可顯著提升了氫在銅液中的溶解度，最終可以使得到的鑄錠組織較好，避免產(chǎn)生大量的缺陷和氣泡，增強(qiáng)鑄錠的導(dǎo)電性。稀土使得紫雜銅中的雜質(zhì)形成熔渣。同時(shí)上述元素采用合理的配比使得鑄錠導(dǎo)電性高，氣泡和缺陷較少。
[0014]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金，以質(zhì)量百分比計(jì)包括:1丐元素30?50wt %、鉛元素5?25wt %、稀土元素0.3?0.5*1:%、雜質(zhì)元素0?Iwt %，余量為銅元素。
[0017]為了使最終得到的鑄錠中的氧含量較低，在紫雜銅熔煉時(shí)通常加入脫氧劑。使用鈣作為脫氧劑時(shí)，除了有降低熔體中氧含量的作用之外，鈣還是銅合金良好的變質(zhì)劑，可以使鑄錠的晶粒細(xì)化，從而提高導(dǎo)電性。由于鈣是非常活潑的金屬，直接以新金屬的形式加入到銅熔體中會(huì)出現(xiàn)爆炸等安全事故，因此應(yīng)該以中間合金的形式加入。
[0018]在銅液中，氫和氧之間有如下關(guān)系:當(dāng)銅液中的氧增加時(shí)，氫的含量將減少；當(dāng)銅液中的氧減少時(shí)，氫的含量將增加。經(jīng)脫氧劑處理的銅液雖然氧含量減少了，當(dāng)氫含量卻增加了，當(dāng)氫超過(guò)了在銅液中的溶解度時(shí)，鑄造時(shí)氫會(huì)以氣體的形式逸出，從而使鑄錠產(chǎn)生了氣泡和缺陷，嚴(yán)重時(shí)甚至使鑄錠開(kāi)裂。當(dāng)銅液中Pb > 200ppm時(shí)，Pb原子會(huì)替代了晶格中的Cu原子，由于Pb原子的體積比Cu原子大，使得晶格中產(chǎn)生了間隙，H進(jìn)入了間隙位置，顯著提升了氫在銅液中的溶解度，最終可以使得到的鑄錠組織較好，不會(huì)產(chǎn)生大量的缺陷和氣泡，導(dǎo)電性很好。因此，可以通過(guò)增加氫的溶解度來(lái)避免氣泡和缺陷的產(chǎn)生。
[0019]稀土元素對(duì)銅合金熔煉的影響:(I)凈化和降低銅及銅合金中有害元素的危害性作用:①脫氧作用;②脫硫作用;③同時(shí)脫氧脫硫作用;④消除或降低金屬材料中微量低熔點(diǎn)金屬的有害作用。(2)非金屬夾雜的變質(zhì)、去除和降低其殘留在固態(tài)金屬中的危害性。(3)金屬材料的微合金化或合金化。并且紫雜銅銅液的雜質(zhì)與稀土離子發(fā)生吸附或絡(luò)合作用，從而進(jìn)入造渣劑中，形成熔渣便于分離，提高鑄錠的純度。
[0020]由于原料的純度問(wèn)題或在工藝操作中，中間合金難免會(huì)出現(xiàn)一些雜質(zhì)元素，并且出于節(jié)約成本的考慮，可采用含一定雜質(zhì)的原料或中間合金。當(dāng)雜質(zhì)元素需總量小于1%時(shí)，雜質(zhì)元素不影響中間合金的最終作用效果。
[0021 ]上述中間合金采用合適的比例可保證紫雜銅銅液脫氧徹底，氣體含量減少，夾雜物上浮，保證連續(xù)鑄造、半連續(xù)鑄造或模鑄鑄錠夾雜物減少，氣泡少，一直在后續(xù)的變形中不起皮和斷裂，并且鑄錠的晶粒細(xì)化，組織致密，提高了導(dǎo)電性。
[0022]本發(fā)明具有以下有益效果:用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金包含鈣元素、鉛元素和稀土元素。鈣元素除具有脫氧作用之外，還是銅合金良好的變質(zhì)劑，可以使鑄錠的晶粒細(xì)化，從而提高導(dǎo)電性。鉛原子可顯著提升了氫在銅液中的溶解度，最終可以使得到的鑄錠組織較好，避免產(chǎn)生大量的缺陷和氣泡，增強(qiáng)鑄錠的導(dǎo)電性。稀土使得紫雜銅中的雜質(zhì)形成熔渣。同時(shí)上述元素采用合理的配比使得鑄錠導(dǎo)電性高，氣泡和缺陷較少。
[0023]可選地，以質(zhì)量百分比計(jì)包括:鈣元素30wt%、鉛元素15wt%、稀土元素0.5wt%、雜質(zhì)元素0.5wt%,余量為銅元素?？蛇x地，稀土元素為鈰、鑭或鑭或富鈰鑭的混合稀土。稀土元素可以為單質(zhì)如鈰元素、鑭元素或者為混合物，如富鈰和鑭的混合稀土。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金的應(yīng)用，將上述中間合金以紫雜銅銅液重量的3?4%的比例投入至紫雜銅銅液中。以該比例加入，中間合金的加入量相對(duì)較少，同時(shí)可保證鈣、鉛、稀土元素在紫雜銅銅液中含量合適。優(yōu)選為中間合金以紫雜銅銅液重量的4?6%的比例投入至紫雜銅銅液中。
[0025]可選地，將中間合金粉碎至50?10mm后，投入至紫雜銅銅液中。該粒徑大小的中間合金，接觸面積大，反應(yīng)速度快，可快速有效的與紫雜銅銅液反應(yīng)。
[0026]本發(fā)明還提供一種用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金的制備方法，包括以下步驟:按上述中間合金的質(zhì)量百分比將含鈣原料、含鉛原料、稀土原料和含銅原料在1080?1100°C下熔煉澆注形成中間合金。按照原料的配比，考慮到各元素熔煉過(guò)程中的熔損進(jìn)行配料，然后熔煉，澆注成塊狀中間合金。為采用含銅原料可以是單質(zhì)銅及銅合金、含鈣原料可以是電解鈣、含鉛原料可以是單質(zhì)鉛及鉛合金。
[0027]實(shí)施例1
[0028]—種銅鈣鉛合金，其中，按照質(zhì)量百分比，該銅鈣鉛合金的組成成分為:鈣的含量為35%，鉛的含量為20%，稀土的含量為0.4%，其他不可避免的雜質(zhì)元素總含量小于1%，余量為銅。制備方法為:采用銅、電解鈣、鉛和稀土為原料，考慮到各元素熔煉過(guò)程中的熔損進(jìn)行配料，然后在真空感應(yīng)爐內(nèi)熔煉，澆注成塊狀中間合金，最后破碎成50?100_。將制成的銅鈣鉛中間合金塊以紫雜銅銅液重量的6%的比例投入平板式精煉爐中的銅液中，完成脫氧精煉過(guò)程。經(jīng)過(guò)半連續(xù)鑄造或連續(xù)鑄造后，得到的鑄錠不起皮和斷裂，通過(guò)組織觀察，發(fā)現(xiàn)夾雜物減少，氣泡少，晶粒較細(xì)小。
[0029]實(shí)施例2
[0030]—種銅鈣鉛合金，其中，按照質(zhì)量百分比，該銅鈣鉛合金的組成成分為:鈣的含量為30%，鉛的含量為5%，稀土的含量為0.3%，其他不可避免的雜質(zhì)元素總含量小于0.1%，余量為銅。制備方法為:采用銅、電解鈣、鉛和稀土為原料，考慮到各元素熔煉過(guò)程中的熔損進(jìn)行配料，然后在真空感應(yīng)爐內(nèi)熔煉，澆注成塊狀中間合金，最后破碎成50?100_。將制成的銅鈣鉛中間合金塊以紫雜銅銅液重量的4%的比例投入到平板式精煉爐中的銅液中，完成脫氧精煉過(guò)程。經(jīng)過(guò)半連續(xù)鑄造后，得到的鑄錠不起皮和斷裂，通過(guò)組織觀察，發(fā)現(xiàn)夾雜物減少，氣泡少，晶粒較細(xì)小。
[0031]實(shí)施例3
[0032]—種銅鈣鉛合金，其中，按照質(zhì)量百分比，該銅鈣鉛合金的組成成分為:鈣的含量為50%，鉛的含量為25%，稀土的含量為0.5%，其他不可避免的雜質(zhì)元素總含量小于1%，余量為銅。制備方法為:采用銅、電解鈣、鉛和稀土為原料，考慮到各元素熔煉過(guò)程中的熔損進(jìn)行配料，然后在真空感應(yīng)爐內(nèi)熔煉，澆注成塊狀中間合金，最后破碎成50?100_。將制成的銅鈣鉛中間合金塊以紫雜銅銅液重量的5%的比例投入到平板式精煉爐中的銅液中，完成脫氧精煉過(guò)程。經(jīng)過(guò)半連續(xù)鑄造或連續(xù)鑄造后，得到的鑄錠不起皮和斷裂，通過(guò)組織觀察，發(fā)現(xiàn)夾雜物減少，氣泡少，晶粒較細(xì)小。
[0033]實(shí)施例4
[0034]—種銅鈣鉛合金，其中，按照質(zhì)量百分比，該銅鈣鉛合金的組成成分為:鈣的含量為50%，鉛的含量為15%，稀土的含量為0.5%，其他不可避免的雜質(zhì)元素總含量小于5%，余量為銅。制備方法為:采用銅、電解鈣、鉛和稀土為原料，考慮到各元素熔煉過(guò)程中的熔損進(jìn)行配料，然后在真空感應(yīng)爐內(nèi)熔煉，澆注成塊狀中間合金，最后破碎成50?100_。將制成的銅鈣鉛中間合金塊以紫雜銅銅液重量的5%的比例投入到平板式精煉爐中的銅液中，完成脫氧精煉過(guò)程。經(jīng)過(guò)半連續(xù)鑄造或連續(xù)鑄造后，得到的鑄錠不起皮和斷裂，通過(guò)組織觀察，發(fā)現(xiàn)夾雜物減少，氣泡少，晶粒較細(xì)小。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金，其特征在于，以質(zhì)量百分比計(jì)包括:鈣元素30?50wt%、鉛元素5?25wt%、稀土元素0.3?0.5wt%、雜質(zhì)元素O?lwt%，余量為銅元素。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金，其特征在于，以質(zhì)量百分比計(jì)包括:媽元素50wt%、鉛元素15wt%、稀土元素0.5wt%、雜質(zhì)元素0.5wt%，余量為銅元素。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金，其特征在于，所述稀土元素為鋪、銅或島鋪銅的混合稀土。4.一種用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金的應(yīng)用，其特征在于，將權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)的中間合金以紫雜銅銅液重量的4?6 %的比例投入至紫雜銅銅液中。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金的應(yīng)用，其特征在于，將所述中間合金粉碎至50?10mm后，投入至紫雜銅銅液中。6.—種用于紫雜銅脫氧精煉的中間合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:按中間合金的質(zhì)量百分比將含鈣原料、含鉛原料、稀土原料和含銅原料在1080?1100°C下熔煉澆注形成中間合金。
【文檔編號(hào)】C22C30/04GK105821235SQ201610171635
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月24日
【發(fā)明人】俞建秋, 黃偉萍, 張華義, 黃 俊, 周嘯, 劉強(qiáng)
【申請(qǐng)人】湖南銀聯(lián)湘北銅業(yè)有限公司