[發明專利]一種真空自耗電弧熔煉銅鉻觸頭材料組織優化方法

在審

• 申請號: 202110382860.6
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113293309A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 李鵬;王小軍;張石松;劉凱;楊斌;屈曉鵬;王文斌
• 申請（專利權）人: 陜西斯瑞新材料股份有限公司
• 主分類號: C22B9/20
• 分類號: C22B9/20;C22B9/04;C22B9/02;C22C1/03;C22C1/04;C22C9/00;C22C27/06;B22D27/04;B22F9/08;H01H1/021;H01H1/025;H01H11/04
• 代理公司: 北京棧橋知識產權代理事務所(普通合伙) 11670
• 代理人: 劉婷

1.一種真空自耗電弧熔煉銅鉻觸頭材料組織優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、配料

按照工藝要求的合金成分，以重量百分比計分別稱取45-90％的銅粉和10-55％的鉻粉；

S2、燒結

S2-1、將步驟S1所述銅粉和鉻粉充分混勻，并在真空度為40-90Pa、壓力為300-500KN條件下進行壓實處理，將壓實處理后的合金粉末置于燒結爐中，在700-1100℃條件下燒結處理5-8h，得到中間合金；

S2-2、將步驟S2-1所得中間合金置入熔煉室的石墨坩堝中，并向熔煉室充入N₂作為保護氣體，加熱石墨坩堝至銅粉和鉻粉完全熔化，保溫處理10-30min后，得到中間合金液；將所述中間合金液以2-7MPa的霧化壓力通過通過石墨噴嘴噴入霧化室，霧化破碎后得到粒徑為75-85μm的合金粉末；其中，所述石墨噴嘴的直徑為2-6mm；

S2-3、將步驟S2-2所得合金粉末隨坩堝一同置入真空燒結爐內，對真空燒結爐進行抽真空至爐內真空度為20-50Pa，先以10-15℃/min的加熱速度加熱至爐體內溫度達到980-1100℃，然后以15-25℃/min的加熱速度加熱至爐體內溫度達到1100-1350℃；保溫1-3h后，隨爐自然冷卻至室溫后，得到自耗電極棒；

S3、真空自耗熔煉

S3-1、將步驟S2-3所得自耗電極棒懸掛在真空自耗電弧熔煉爐內進行自耗熔煉；其中，熔煉電流為2-5KA，熔煉電壓為25-40V，真空度≤80Pa，熔煉溫度為800-1000℃；

S3-2、在熔煉進行2-5min后開始向鑄錠和銅模之間的間隙充入He，利用壓力傳感器檢測充氣壓力，當充氣壓力達到450-550Pa時停止充氣，并繼續熔煉至整個熔煉過程結束，即得銅鉻觸頭材料。

2.根據權利要求1所述的一種真空自耗電弧熔煉銅鉻觸頭材料組織優化方法，其特征在于，步驟S1中，所述銅粉來源于電解銅粉。

3.根據權利要求1所述的一種真空自耗電弧熔煉銅鉻觸頭材料組織優化方法，其特征在于，步驟S3-2完成后，將得到的銅鉻觸頭材料進行焊接，然后進行二次自耗熔煉；其中，焊接電流為400-650A，焊接電壓為35-50V。

4.根據權利要求1所述的一種真空自耗電弧熔煉銅鉻觸頭材料組織優化方法，其特征在于，步驟S3-1進行時，首先以2-3KA的熔煉電流對自耗電極棒進行真空自耗熔煉，并維持15-25min；然后以3-5KA的熔煉電流對自耗電極棒進行真空自耗熔煉，維持5-8min。

5.根據權利要求1所述的一種真空自耗電弧熔煉銅鉻觸頭材料組織優化方法，其特征在于，步驟S3-2中，當坩堝底部形成金屬熔池時，利用超聲波發生裝置對坩堝進行振動處理，所述超聲波發生裝置的超聲波頻率為10-15KHz，超聲波發生功率為200-400W。

6.根據權利要求1所述的一種真空自耗電弧熔煉銅鉻觸頭材料組織優化方法，其特征在于，步驟S3-1中，所述真空自耗電弧熔煉爐內自耗電極棒的下端面與結晶器底部之間的間距為50-90mm。

7.根據權利要求1所述的一種真空自耗電弧熔煉銅鉻觸頭材料組織優化方法，其特征在于，步驟S2-2完成后，向所述合金粉末中加入其總質量1-5％的無水乙醇，并攪拌均勻。

8.根據權利要求1所述的一種真空自耗電弧熔煉銅鉻觸頭材料組織優化方法，其特征在于，步驟S2-3完成后，在溫度為500-700℃，變形量為15-26％的條件下對所述自耗電極棒進行熱擠壓處理，熱擠壓處理完成后，在300-580℃溫度條件下對自耗電極棒進行退火處理。

9.根據權利要求1所述的一種真空自耗電弧熔煉銅鉻觸頭材料組織優化方法，其特征在于，步驟S3-2完成后，采用激光束對所述銅鉻觸頭材料表面進行掃描，所述激光束的激光功率為1-3KW，光斑直徑為3-5mm，掃描速率為80-240mm/min。