[發明專利]一種非真空下引連鑄銅鐵合金扁錠的生產工藝

在審

• 申請號: 201910691203.2
• 申請日: 2019-07-29
• 公開（公告）號: CN110453106A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 孫君鵬;周斌;王群;郭創立;楊紅艷;王文斌;梁相博;梁建斌;張青隊;耿社虎;武旭紅
• 申請（專利權）人: 西安斯瑞先進銅合金科技有限公司
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C1/03;C22C1/06;B22D11/00;B22D11/115
• 代理公司: 11670 北京棧橋知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 潘衛鋒<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種非真空下引連鑄銅鐵合金扁錠的生產工藝，主要步驟包括配料、裝爐、熔煉、精煉除氣、澆鑄、鑄造、鑄錠冷卻，利用電解銅板和CuFe50母合金作為熔煉原料，經過非真空下引連續鑄造工藝成功制備了銅鐵合金扁錠，與傳統真空熔鑄工藝相比，設備要求低；同時在鑄造過程中采取惰性氣體保護、調整鐵含量等合適的措施，有效控制了合金成分和氧含量；具有工藝穩定、操作簡便、熔鑄生產成本低廉的優點，能夠實現銅鐵合金扁錠的工業化生產。

技術領域

本發明涉及金屬冶煉技術領域，具體涉及一種非真空下引連鑄銅鐵合金扁錠的生產工藝。

背景技術

隨著高強高導銅鐵合金被廣泛應用于各行各業，對此類高強高導銅鐵合金的使用性能及制造成本提出更高的要求。銅鐵合金因其同時具有銅的導電性、熱傳導性、延展性、彈性等性質和鐵的耐磨性、強度、硬度、磁性等性質，表現出獨有的且優越的特點，如電磁波屏蔽性、彈性、導電性、放熱性、耐磨性、抗菌性等，并且銅鐵合金可以被加工成棒材、電纜、板材、薄膜、粉末、管狀等多種物理形態，并且可以應用于各種產業領域，擁有無法超越的競爭力和市場前景。

但是從銅鐵相圖來看，室溫時兩者幾乎完全不互溶，300℃時溶解度仍然為零，在1094℃時溶解度也只有5％左右，Fe在Cu中極低的溶解度，導致該合金在凝固過程中極易形成偏析嚴重的組織，嚴重影響了CuFe合金的應用，而快速凝固可以細化晶粒，增加固溶度，并且是抑制或者減輕CuFe合金在凝固過程中形成偏析組織的有效途徑，因此快速凝固行為研究越來越受到人們的關注。

目前國內外生產CuFe合金的方法有以下幾種：

真空電弧熔煉法：將一定比例的銅塊與鐵塊放入真空感應爐內進行熔化，待完全溶化后澆入模具內，通常將感應熔煉法和形變時效結合在一起來提高銅鐵合金的性能，但是這種普通的感應熔煉法很容易造成偏析；

形變原位復合法：CuFe原位復合材料的原始組織一般為Cu基體上均勻分布著樹枝狀(熔煉法)或者顆粒狀(粉末冶金法)的Fe相，經大量形變后Fe相變為纖維狀。為了更好的提高CuFe合金的綜合性能，常采用形變時效方法，在變形中間添加幾步熱處理，目前還處理研究階段；

機械合金化法：將一定比例的Cu粉和Fe粉在高能球磨機中長時間研磨，使金屬粉末在頻繁的碰撞過程中，其組織結構不斷細化，最終達到原子級混合而實現合金化的目的，但是這種方法在球磨過程中易代入雜質元素，成本較高。

綜上所述，當前市場上仍需要一種低成本、操作簡單的制備工藝，能夠工業化生產高質量的銅鐵合金扁錠。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種非真空下引連鑄銅鐵合金扁錠的生產工藝，具有工藝穩定、操作簡便、熔鑄生產成本低廉的優點，能夠實現銅鐵合金扁錠的工業化生產。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種非真空下引連鑄銅鐵合金扁錠的生產工藝，包括以下步驟：

S1：配料，按照銅鐵合金的組成配比，以質量百分比，準備80％～95％的電解銅板和5％-20％的Fe元素，其中Fe元素以CuFe50母合金的形式準備；

S2：裝爐，將原料進行裝爐，依次裝入熔劑、CuFe50母合金、電解銅板、覆蓋劑；

S3：熔煉，將熔煉爐溫度加熱至1420～1450℃，使銅鐵母合金熔化；升溫進行熔化，在升溫熔化過程中，要在爐口進行氣體保護；

S4：精煉除氣，通入氬氣進行除氣，并利用脫氧劑進行脫氧；

S5：澆鑄，當溫度達到1300-1450℃時開始澆鑄；澆鑄溫度過高，則鑄錠內度梯度大，熱應力增大，裂紋傾向增大，同時液穴壁變薄，容易產生寬面裂紋；溫度過低則熔體粘度大，流動性降低，易產生冷隔、夾渣等缺陷；