專利名稱：一種銅合金非真空加鋯熔鑄工藝方法
一種銅合金非真空加鋯熔鑄工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有色金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種銅合金非真空加鋯熔鑄工藝方法。
背景技術(shù)：
本申請為分案申請，原案申請名稱；銅合金非真空加鋯工程化技術(shù)裝備及工藝方 法，原案申請?zhí)?00810049523. X ;原案申請日2008年4月11日。 公知的，在銅合金中添加鋯和其它元素的含鋯銅產(chǎn)品，由于兼有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo) 熱、抗高溫軟化等綜合性能，在電子材料、電焊電極材料、結(jié)晶器材料等領(lǐng)域需求快速增長。 尤其Cu-Cr-Zr系合金材料還是最具魅力的高強高導(dǎo)型合金，是世界工業(yè)國為滿足大規(guī)模 集成電路的發(fā)展而競相研究和開發(fā)的重點。該類合金生產(chǎn)突出的技術(shù)難點是解決鋯元素的 非真空加入問題，否則無法實行工程化生產(chǎn)，更無法工業(yè)化大批量應(yīng)用。
由于Zr元素活潑性太強，在大氣條件下極易氧化燒損，含鋯銅合金材料一般均采 用真空感應(yīng)電爐熔煉，鑄鐵模澆注的生產(chǎn)方式。這種方法成本高、設(shè)備投資大，生產(chǎn)能力低 下。由于含鋯銅合金材料熔鑄生產(chǎn)技術(shù)上一直未能突破真空爐的生產(chǎn)方法，只能小批量生 產(chǎn)，很難形成工程化生產(chǎn)能力。 如Cu-Cr-Zr系合金材料國內(nèi)傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法是真空熔煉——熱軋開坯——冷 加工——熱處理。這種方法成本高、工藝流程長、設(shè)備投資大。由于技術(shù)上一直未能突破傳 統(tǒng)的真空鑄坯生產(chǎn)方法，只能小批量試制生產(chǎn)，很難形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)能力。目前國內(nèi)使用的 Cu-Cr-Zr系合金材料除軍工材外，民用幾乎全部進口 。 國內(nèi)真空爐生產(chǎn)Cu-Cr-Zr系合金鑄坯的工藝流程為裝料——合爐抽真空—— 熔化——精煉——加Cr——爐內(nèi)沖氬氣——加Zr——澆鑄，澆鑄方式為爐子——漏 斗——保溫帽——鑄鐵模。與半連鑄方式相比較，該種生產(chǎn)方式主要存在以下問題
(1)、環(huán)境污染嚴(yán)重。鑄鐵模須刷涂料并烘烤，鑄鐵模一般熏苯形成一層耐熱涂層 隔絕高溫銅液對鑄鐵模的侵蝕，苯易揮發(fā)，對人體有毒并對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染。雖然目 前也開發(fā)出其他涂料，但由于操作上存在難以涂刷均勻、難以烘烤干燥、涂料難以存放等問 題，許多企業(yè)實際生產(chǎn)中主要采用的還是熏苯方式。 (2)、成品率低下。鑄模澆鑄最后須進行補縮，鑄模尺寸越大，保溫帽相應(yīng)尺寸也要 增大，保溫帽造成的幾何廢品多；鑄鐵模生產(chǎn)的鑄錠表面質(zhì)量普遍較差，許多企業(yè)有意設(shè)計 鑄模尺寸大一些，采用鑄錠車皮的方式供應(yīng)合格鑄坯，同樣造成幾何廢品；鑄坯表面容易產(chǎn) 生空洞、夾雜等缺陷，造成整根鑄錠報廢。 (3)、生產(chǎn)效率低下。真空爐一般容量較小，熔化一爐料澆鑄一爐，不能以熔煉爐與 保溫爐結(jié)合的方式提高產(chǎn)能，而且為保護坩堝并保證鑄模內(nèi)熔體完全凝固，澆鑄后一般要 停滯40分鐘以上才能打開爐蓋，進行下一爐的準(zhǔn)備工作。 (4)、生產(chǎn)操作繁瑣。鑄模每使用一次均須刷涂料，并進行有效烘烤，還要烘烤保溫 帽、模墊等工模具，每鑄造一次均須在爐內(nèi)再次準(zhǔn)確定位擺放提前烘烤好的系列配套工模具，生產(chǎn)操作程序繁多。 國外Cu-Cr-Zr系合金材料生產(chǎn)，采用非真空生產(chǎn)新技術(shù)已開始進行嘗試，但由于國外技術(shù)封鎖以及知識產(chǎn)權(quán)保護等因素，對國外Cu-Cr-Zr系合金材料非真空生產(chǎn)技術(shù)知之甚少，也未查到相關(guān)內(nèi)容的報道。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明目的在于提供一種銅合金非真空加鋯熔鑄工藝方法，本發(fā)明所述的銅合金非真空加鋯熔鑄工藝方法，是在非真條件下向熔煉爐內(nèi)的金屬液體添加金屬鋯從而鑄造生產(chǎn)出坯料，具體是在銅合金熔鑄過程中，利用非真空加鋯工藝方法，獲得含有鋯的各種銅合金鑄錠坯料，再經(jīng)后續(xù)變形加工獲得各種銅加工產(chǎn)品。
所述的銅合金非真空加鋯熔鑄工藝方法利用了一種銅合金非真空加鋯熔鑄設(shè)備，該熔鑄設(shè)備包括感應(yīng)熔煉爐、密封工裝、澆注管、保護罩、結(jié)晶器；在感應(yīng)熔煉爐上部一側(cè)固定密封工裝，密封工裝另一端底部固定設(shè)有澆注管，澆注管下端通過保護罩插入結(jié)晶器形成完整的銅合金非真空加鋯熔鑄設(shè)備；其中所述的感應(yīng)熔煉爐上部一側(cè)由螺栓固定密封工裝；或焊接固定密封工裝。 —種銅合金非真空加鋯熔鑄工藝方法，所述熔鑄工藝方法包括如下步驟 1)、按重量比進行配料，先后投入感應(yīng)熔煉爐進行熔煉，其中爐內(nèi)采用復(fù)合熔劑覆
蓋，熔煉溫度為1200 140(TC進行溶化后； 2)、再經(jīng)1150°C 135(TC精煉后采用10 60min進行保溫后； 3)、打開密封爐蓋加入Cu-Cr中間合金或純金屬Cr的方式加入，并蓋好爐蓋進行
熔化； 4)、爐內(nèi)充入高純保護性氣體"高純氬氣"進行保護后 5)、然后再打開密封爐蓋采用以Cu-Zr中間合金或純金屬Zr的方式加入，蓋好爐蓋進行熔化后，進行鑄造； 6)、鑄造過程中，熔體由熔煉爐通過采用保護氣體"高純氬氣"進行保護的密封工裝，從澆注管經(jīng)通有保護氣體的保護罩注入結(jié)晶器，結(jié)晶器上放置保護罩并用復(fù)合熔劑做結(jié)晶器內(nèi)的潤滑劑； 其中鑄造前先通入高純氬氣2 15min，以驅(qū)趕密封工裝及澆注管和保護罩內(nèi)的
空氣，并在鑄造過程中始終采用保護氣體進行保護，熔鑄成錠坯或扁錠或坯料。 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果在于 1、本發(fā)明與現(xiàn)有的真空熔煉、熱軋開坯、冷加工、熱處理工藝相比，由于現(xiàn)有技術(shù)上一直未能突破傳統(tǒng)的真空鑄坯生產(chǎn)方法，只能小批量試制生產(chǎn)，很難形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)能力。本發(fā)明非真空加鋯工藝，成本低、工藝流程短，不需后續(xù)熱處理、設(shè)備投資少、不污染環(huán)境、效率高、成本低、易操作。2、本發(fā)明可以取代現(xiàn)有銅加工中的銅合金真空鋯方法，以非真空加鋯工藝方法和裝置為基礎(chǔ)，在合金熔鑄過程中還可添加其它合金元素，再經(jīng)后續(xù)變形加工，開發(fā)制作出更多的銅合金產(chǎn)品。成品率與生產(chǎn)效率大大提高；不用再刷涂料烘烤鑄模，減少環(huán)境污染；不用抽真空，不用烘烤配套輔助工模具，動能消耗減?。皇〉袈┒?、保溫帽、石墨模墊等工模具，而且半連鑄水冷結(jié)晶器壽命一般是鑄鐵模的30倍以上，工模具消耗費用大大降低；設(shè)備投資?。缓嗐~合金產(chǎn)能大幅提高，規(guī)模經(jīng)濟效益顯著。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步進行說明；
圖1是本發(fā)明所用設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖； 在圖中1、感應(yīng)熔煉爐；2、密封工裝；3、澆注管；4、保護罩；5、結(jié)晶器。具體實施方式

公開本發(fā)明的目的旨在保護本發(fā)明范圍內(nèi)的一切變化和改進，本發(fā)明并不局限于下面的實施例。 實施本發(fā)明所述的銅合金非真空加鋯熔鑄方法實施例1 : 制作合金牌號QCrO. 6-0. 4-0. 05 "國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5231-2001第八頁有關(guān)于QCrO. 6-0. 4-0. 05的含量解釋，因此本發(fā)明不予詳述，況且所述含量不屬于本發(fā)明的保護范圍"規(guī)格210X620mm的坯料工藝 采用參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5231-2001的重量比進行配料，先后投入感應(yīng)熔煉爐1進行熔煉，爐內(nèi)采用復(fù)合熔劑覆蓋，熔煉溫度為1200 140(TC進行溶化后；再經(jīng)1150°C 135(TC精煉后采用10 60min進行保溫后；打開密封爐蓋加入Cu-Cr中間合金并蓋好爐蓋進行熔化；爐內(nèi)充入高純保護性氣體進行保護后再打開密封爐蓋采用以Cu-Zr中間合金的方式加入，蓋好爐蓋進行熔化后，進行鑄造，鑄造過程中，熔體由熔煉爐通過采用保護氣體進行保護的密封工裝2，從澆注管3經(jīng)通有保護氣體的保護罩4注入結(jié)晶器5，結(jié)晶器上放置保護罩并用復(fù)合熔劑做結(jié)晶器內(nèi)的潤滑劑，鑄造前先通入高純氬氣2 15min，以驅(qū)趕密封工裝及澆注管和保護罩內(nèi)的空氣，并在鑄造過程中始終采用保護氣體進行保護，熔鑄成錠坯或扁錠或坯料。 實施本發(fā)明所述的銅合金非真空加鋯熔鑄方法實施例2 : 制作合金牌號QCrO. 6-0. 4-0. 05 規(guī)格210X620mm的工藝 采用參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5231-2001的重量比進行配料，先后投入感應(yīng)熔煉爐1
進行熔煉，爐內(nèi)采用復(fù)合熔劑覆蓋，熔煉溫度為1200 140(TC進行溶化后；再經(jīng)1150°C
135(TC精煉后采用10 60min進行保溫后；打開密封爐蓋再加入純金屬Cr并蓋好爐蓋進
行熔化；爐內(nèi)充入高純氬氣再打開爐蓋采用以純金屬Zr的方式加入，蓋好爐蓋進行熔化
后；進行鑄造，鑄造過程中，熔體由熔煉爐l通過采用高純氬氣進行保護的密封工裝2，從澆
注管3經(jīng)通有保護氣體的保護罩4流入結(jié)晶器5，結(jié)晶器上部放置保護罩并用復(fù)合熔劑做結(jié)
晶器內(nèi)的潤滑劑，鑄造前先通入高純氬氣2 15min，以驅(qū)趕密封工裝及澆注管和保護罩內(nèi)
的空氣，并在鑄造過程中始終采用保護氣體進行保護，熔鑄成錠坯或扁錠或坯料。 實施本發(fā)明所述的銅合金非真空加鋯熔鑄方法實施例3 : 感應(yīng)熔煉爐上部一側(cè)通過螺栓固定密封裝置，密封裝置另一端底部固定設(shè)有澆注管，澆注管下端通過保護罩插入結(jié)晶器。 實施本發(fā)明所述的銅合金非真空加鋯熔鑄方法實施例4 : 感應(yīng)熔煉爐上部一側(cè)通過焊接固定密封裝置，密封裝置另一端底部固定設(shè)有澆注管，澆注管一端通過保護罩插入結(jié)晶器。
權(quán)利要求
一種銅合金非真空加鋯熔鑄工藝方法，其特征在于所述熔鑄工藝方法包括如下步驟1)、按重量比進行配料，先后投入感應(yīng)熔煉爐(1)進行熔煉，其中爐內(nèi)采用復(fù)合熔劑覆蓋，熔煉溫度為1200～1400℃進行溶化后；2)、再經(jīng)1150℃～1350℃精煉后采用10～60min進行保溫后；3)、打開密封爐蓋加入Cu-Cr中間合金或純金屬Cr的方式加入，并蓋好爐蓋進行熔化；4)、爐內(nèi)充入高純保護性氣體“高純氬氣”進行保護后5)、然后再打開密封爐蓋采用以Cu-Zr中間合金或純金屬Zr的方式加入，蓋好爐蓋進行熔化后，進行鑄造；6)、鑄造過程中，熔體由熔煉爐通過采用保護氣體“高純氬氣”進行保護的密封工裝(2)，從澆注管(3)經(jīng)通有保護氣體的保護罩(4)注入結(jié)晶器(5)，結(jié)晶器上放置保護罩并用復(fù)合熔劑做結(jié)晶器內(nèi)的潤滑劑；其中鑄造前先通入高純氬氣2～15min，以驅(qū)趕密封工裝及澆注管(3)和保護罩(4)內(nèi)的空氣，并在鑄造過程中始終采用保護氣體進行保護，熔鑄成錠坯或扁錠或坯料。
全文摘要
一種銅合金非真空加鋯熔鑄工藝方法，其特征在于所述熔鑄工藝方法包括如下步驟按重量比進行配料，先后投入感應(yīng)熔煉爐(1)進行熔煉，再經(jīng)精煉后進行保溫后；打開密封爐蓋加入Cu-Cr中間合金或純金屬Cr的方式加入，并蓋好爐蓋進行熔化；爐內(nèi)充入高純保護性氣體進行保護后然后再打開密封爐蓋采用以Cu-Zr中間合金或純金屬Zr的方式加入，蓋好爐蓋進行熔化后，進行鑄造；鑄造過程中采用保護氣體“高純氬氣”進行保護的密封工裝(2)，從澆注管(3)經(jīng)通有保護氣體的保護罩(4)注入結(jié)晶器(5)；本發(fā)明是在銅合金熔鑄過程中，利用非真空加鋯技術(shù)，獲得含有鋯的各種銅合金鑄錠坯料，再經(jīng)后續(xù)變形加工獲得各種銅加工產(chǎn)品。
文檔編號C22C1/03GK101733392SQ20091021037
公開日2010年6月16日 申請日期2008年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月11日
發(fā)明者婁花芬, 康敬樂, 張書遠, 張偉華, 符學(xué)治, 胡萍霞, 蔣小亮, 詹朝鐸, 謝致遙, 閆敏, 黃亞飛 申請人:中鋁洛陽銅業(yè)有限公司