[發明專利]銅合金非真空加鋯工程化技術裝備及工藝方法

無效

• 申請號: 200810049523.X
• 申請日: 2008-04-11
• 公開（公告）號: CN101254530A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 婁花芬;胡萍霞;張書遠;符學治;閆敏;黃亞飛;康敬樂;蔣小亮;詹朝鐸;謝致遙;張偉華
• 申請（專利權）人: 中鋁洛陽銅業有限公司
• 主分類號: B22D21/02
• 分類號: B22D21/02;C22C1/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及有色金屬材料及加工技術領域，尤其是一種銅合金非真空加鋯工程化技術裝備及其工藝方法。

背景技術

在銅合金中添加鋯和其它元素的含鋯銅產品，由于兼有優良的導電、導熱、抗高溫軟化等綜合性能，在電子材料、電焊電極材料、結晶器材料等領域需求快速增長。尤其Cu-Cr-Zr系合金材料還是最具魅力的高強高導型合金，是世界工業國為滿足大規模集成電路的發展而競相研究和開發的重點。該類合金生產突出的技術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，更無法工業化大批量應用。

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電爐熔煉，鑄鐵模澆注的生產方式。這種方法成本高、設備投資大，生產能力低下。由于含鋯銅合金材料熔鑄生產技術上一直未能突破真空爐的生產方法，只能小批量生產，很難形成工程化生產能力。

如Cu-Cr-Zr系合金材料國內傳統的生產方法是：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、設備投資大。由于技術上一直未能突破傳統的真空鑄坯生產方法，只能小批量試制生產，很難形成產業化生產能力。目前國內使用的Cu-Cr-Zr系合金材料除軍工材外，民用幾乎全部進口。

國內真空爐生產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，該種生產方式主要存在以下問題：

(1)環境污染嚴重。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，對人體有毒并對周圍環境造成嚴重污染。雖然目前也開發出其他涂料，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，許多企業實際生產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，保溫帽相應尺寸也要增大，保溫帽造成的幾何廢品多；鑄鐵模生產的鑄錠表面質量普遍較差，許多企業有意設計鑄模尺寸大一些，采用鑄錠車皮的方式供應合格鑄坯，同樣造成幾何廢品；鑄坯表面容易產生空洞、夾雜等缺陷，造成整根鑄錠報廢。

(3)生產效率低下。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合的方式提高產能，而且為保護坩堝并保證鑄模內熔體完全凝固，澆鑄后一般要停滯40分鐘以上才能打開爐蓋，進行下一爐的準備工作。

(4)生產操作繁瑣。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再次準確定位擺放提前烘烤好的系列配套工模具，生產操作程序繁多。

國外Cu-Cr-Zr系合金材料生產，采用非真空生產新技術已開始進行嘗試，但由于國外技術封鎖以及知識產權保護等因素，對國外Cu-Cr-Zr系合金材料非真空生產技術知之甚少，也未查到相關內容的報道。

發明內容

本發明目的在于提供一種銅合金非真空加鋯工程化技術裝備及工藝方法，其裝備包括：感應熔煉爐1，密封工裝2、澆注管3、保護罩4、結晶器5，具體是在感應熔煉爐的上部一側通過螺栓或焊接固定密封工裝2，密封工裝2另一端底部固定設有澆注管3，澆注管3一端通過保護罩4插入結晶器5。

本發明所稱的銅合金非真空加鋯工程化技術裝備及工藝方法，是在非真條件下向熔煉爐內的金屬液體添加金屬鋯從而鑄造生產出坯料，具體是在銅合金熔鑄過程中，利用非真空加鋯技術工藝，獲得含有鋯的各種銅合金鑄錠坯料，再經后續變形加工獲得各種銅加工產品。

本發明的有益效果在于：1、與現有的真空熔煉、熱軋開坯、冷加工、熱處理工藝相相比，由于現有技術上一直未能突破傳統的真空鑄坯生產方法，只能小批量試制生產，很難形成產業化生產能力。本發明非真空加鋯工藝，成本低、工藝流程短，不需后續熱處理、設備投資少、不污染環境、效率高、成本低、易操作。2、本發明可以取代現有銅加工中的銅合金真空鋯裝備及工藝方法，以非真空加鋯裝置及工藝方法為基礎，在合金熔鑄過程中還可添加其它合金元素，再經后續變形加工，開發制作出更多的銅合金產品。成品率與生產效率大大提高；不用再刷涂料烘烤鑄模，減少環境污染；不用抽真空，不用烘烤配套輔助工模具，動能消耗減小；省掉漏斗、保溫帽、石墨模墊等工模具，而且半連鑄水冷結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；設備投資小；含鋯銅合金產能大幅提高，規模經濟效益顯著。

說明書附圖：