[發(fā)明專利]一種大噸位鉻鋯銅合金的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910243497.2
• 申請(qǐng)日: 2019-03-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109930023B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王亞平;王永娣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C9/00
• 分類號(hào): C22C9/00;C22C1/02
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 弋才富

一種大噸位鉻鋯銅合金的制造方法，在銅基體中含有0.01?0.6wt％的鋯、含有0.2?3wt％的鉻，合金在真空或保護(hù)氣氛中熔煉；熔煉室分為上下二個(gè)區(qū)域，上部為大容量的低溫區(qū)、采用電阻加熱模式，加熱溫度范圍為0?1400℃，能夠?qū)崿F(xiàn)5000kg以上純銅或含鋯銅合金的熔化、熔煉；下部是小容量的高溫區(qū)，采用中頻感應(yīng)加熱模式，可以在0?2200℃溫度區(qū)間范圍內(nèi)快速加熱，實(shí)現(xiàn)25?300kg純鉻或含鉻銅合金的熔煉、熔化，熔化的鉻組元溶解于銅液并逆重力方向上浮進(jìn)入上部低溫銅合金熔液；上下二個(gè)區(qū)域的高低溫熔液被固定于低溫區(qū)下方的多孔泡沫鉻材料隔離，其功能是避免下部熔區(qū)中的未完全熔化或未完全溶解于銅液中的大尺寸鉻顆粒上浮進(jìn)入爐體低溫區(qū)中，同時(shí)保持上下二個(gè)溫區(qū)銅合金熔液的自由流動(dòng)；全部材料熔化完成后將坩堝內(nèi)材料傾倒?jié)茶T成鑄錠、或者采用上引、下引、側(cè)引鑄錠的方式凝固成所需形狀的鑄件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種5噸以上的大噸位鉻鋯銅合金的制造方法。

背景技術(shù)

銅是人類消耗量排在第三位的常用金屬，具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能、耐腐蝕性和優(yōu)越的冷變形能力，是電力、電器、電子、通訊、交通、航空航天和機(jī)械制造業(yè)不可或缺的關(guān)鍵材料。

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，銅材的一些性能已經(jīng)不滿足社會(huì)需求。其中，銅材的強(qiáng)度不足是其主要缺點(diǎn)，一般情況下，純銅的冷態(tài)強(qiáng)度低于300MPa，冷加工變形后強(qiáng)度稍高于400MPa。但銅材冷變形后塑性下降嚴(yán)重，而且使用溫度略高強(qiáng)度就會(huì)下降到變形前的水平。

鉻鋯銅是一類最為重要的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金材料，是在純銅中添加0.5-3wt％的鉻、0.05-0.3wt％的鋯。這一材料繼承了純銅的優(yōu)越導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，同時(shí)強(qiáng)度能夠提高到500-600MPa、導(dǎo)電率在80％IACS以上，成為電阻焊電極、連鑄結(jié)晶器、集成電路引線框架、電觸點(diǎn)材料、氣割機(jī)噴嘴、電氣化鐵路接觸線、牽引電機(jī)導(dǎo)條、滑環(huán)、護(hù)環(huán)、高壓開(kāi)關(guān)導(dǎo)電桿、觸指、大型微波管結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電材料、切換開(kāi)關(guān)、代銀觸頭、燈絲引線、大型高速渦輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)線、電動(dòng)機(jī)電刷、以及旋轉(zhuǎn)源中子耙、核聚變系統(tǒng)中燃燒室噴嘴、襯套、火箭或噴氣式飛機(jī)機(jī)翼或葉片前緣、微波管、電真空器件、大功率電子管支架等自冷導(dǎo)熱材料等工業(yè)領(lǐng)域的關(guān)鍵材料。

由于鋯元素易氧化、鉻極難熔化和溶解于銅液中，使得鉻鋯銅合金一般需要在真空或惰性氣氛下熔煉。然而，由于受制于電源功率和感應(yīng)圈絕緣問(wèn)題的限制，人們難以制造大功率、大容量真空熔煉爐或惰性氣氛熔煉爐，使得至今國(guó)內(nèi)外一般只能制造重量500kg以下的鉻鋯銅材料。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種大噸位鉻鋯銅合金的制造方法，采用爐內(nèi)垂直分區(qū)熔煉，將含鉻組元的熔煉合金置于真空或氣氛爐的下部，用水冷感應(yīng)圈感應(yīng)加熱獲得的高溫使其熔化和溶解于銅液中，此一區(qū)域的熔煉容量為25-300kg，可實(shí)現(xiàn)的加熱溫度范圍為0-2200℃；將含鋯組元和銅組元的熔煉置于真空或氣氛爐的上部，用電阻加熱方式使鋯和銅組元熔化,此一區(qū)域的熔煉容量為大于5000kg，加熱溫度區(qū)間為0-1400℃；二者用多孔泡沫鉻材料隔離，多孔泡沫鉻材料的內(nèi)部孔徑為0.1-5mm，使熔化和溶解后的富鉻銅熔體因比重低于銅熔體而通過(guò)多孔泡沫鉻材料上浮溶于上部銅熔體中，未熔化和未溶解于銅熔體中的鉻顆粒被多孔泡沫鉻材料隔離而保持于下部高溫區(qū)中直至熔化和溶解完成。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：