[發明專利]高純凈鈹銅QBe2合金用電渣熔煉渣系及其熔煉方法

在審

• 申請號: 202210389961.0
• 申請日: 2022-04-14
• 公開（公告）號: CN114752776A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 張金山;劉偉鋒;任海強;葛大明;趙紅運;韓俊鋼;饒曉方
• 申請（專利權）人: 寧夏中色新材料有限公司
• 主分類號: C22B9/18
• 分類號: C22B9/18
• 代理公司: 中國和平利用軍工技術協會專利中心 11215
• 代理人: 周玄;劉紅霞

本發明提供了高純凈鈹銅QBe2合金用電渣熔煉渣系及其熔煉方法，所述電渣熔煉渣系中化學組分的重量百分比為：CaF₂：34～56％、BaF₂：30～35％、MgF₂：10～15％、Al₂O₃：2～8％、SiO₂：1～5％、CeO₂：1～3％，其余為不可避免的雜質。所述熔煉方法包括：將Be重量百分比為3.8～4.1％的鈹銅母合金、電解銅、電解鎳、鈹銅QBe2合金舊料混合后，采用真空感應熔煉及半連續鑄造法制備成自耗電極母材；將電渣熔煉渣系化渣形成熔融態渣池后，在氬氣保護下將自耗電極母材垂直插入渣池內進行電渣熔煉，同時分批次加入Ca粉，熔煉結束后得到無氣孔、無夾雜物或極少夾雜物的高純凈鈹銅QBe2合金。

技術領域

本發明屬于金屬材料冶金技術領域，具體涉及一種高純凈鈹銅QBe2合金用電渣熔煉渣系及其熔煉方法。

背景技術

鈹銅合金被譽為銅合金中的“彈性之王”，按鈹含量高低分為高鈹高強度合金(Be：1.6～2.1％)和低鈹高導電率合金(Be：0.2～0.7％)。QBe2合金是航空航天用量最大的高鈹高強度彈性合金，主要用于制造航空儀器儀表、伺服閥、彈性元件及結構件等。然而，航空航天行業對鈹銅QBe2合金的產品質量要求非常高，特別是在純凈度、斷口和超聲波的檢測性能等方面。采用感應熔煉+半連續鑄造的常規工藝生產的鈹銅QBe2合金錠，其加工的材料在這些方面難以達到標準要求。

電渣熔煉是一種利用電流通過熔渣時產生的電阻熱作為熱源來精煉提純金屬的工藝。與常規工藝相比，電渣熔煉制備出的鈹銅QBe2合金錠在純凈化冶煉和凝固組織控制上得到了較大的改善，加工材料的組織致密、成分均勻，β相明顯減少且呈點狀分布，斷口和探傷檢測結果都能達到標準要求。但鈹銅QBe2合金錠內部的微氣孔和微觀非金屬夾雜問題未能從根本上改善和解決，這是由于：其一，現有渣系源自常用的ANF系渣系，其中含有的CaO極易造成吸潮而產生氣孔，且高熔點氧化物組元含量較多，熔煉時易進入金屬熔池造成非金屬夾雜；其二，由于現有渣系熔點偏高，與鈹銅QBe2合金熔點相近，易造成熔速過快且電流不穩定，導致產生二重渣皮并與鑄錠表層形成局部夾雜，造成鑄錠表面時常出現褶皺、波紋等缺陷；其三，制備自耗電極母材常用非真空熔鑄的方法，使母材中氣孔和夾雜物難以控制，在電渣熔煉時不能有效去除；其四，現有電渣熔煉電流、結晶器水溫和熔速等參數與渣阻不能達到最佳水平的平衡與匹配，使得熔池過熱度大且較深，不利于夾雜物的有效控制。

因此，如何有效減少或去除氣孔和非金屬夾雜，獲得高純凈鈹銅QBe2合金錠是目前急需解決的技術問題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的之一在于提供一種高純凈鈹銅QBe2合金用電渣熔煉渣系，該電渣熔煉渣系的熔點低于鈹銅QBe2合金，可以很好的發揮精煉和提純的作用。

本發明的目的之二在于提供一種電渣熔煉渣系的熔煉方法，采用真空感應熔煉制備自耗電極母材，可以減少母材中的氣孔和非金屬夾雜物。

為達到上述目的之一，本發明采用如下技術方案：

一種高純凈鈹銅QBe2合金用電渣熔煉渣系，所述電渣熔煉渣系中化學組分的重量百分比為：CaF₂：34～56％、BaF₂：30～35％、MgF₂：10～15％、Al₂O₃：2～8％、SiO₂：1～5％、CeO₂：1～3％，其余為不可避免的雜質。

進一步地，所述化學組分的松裝比≥1.0g/cm³。