[发明专利]非真空半连续熔铸铜铬锆合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非真空半连续熔铸铜铬锆合金的方法，尤其是一种高强高 导铜铬锆合金在非真空状态下实现半连续熔铸的方法。

背景技术

Cu-Cr-Zr合金材料具有优良高强高导性能，其强度是普通纯铜的3～5倍， 具有75～85％IACS的高导电率，抗500～900℃高温不软化，无中温脆性，冲击 不产生火花等优良特性，是目前综合性能最好的高强高导耐高温铜基合金材料， 广泛用于制造大功率、大电流、高温、热封装等恶劣工况条件下的重要导电、 导热零部件，随着我国电子、电力、装备制造业的科技进步，主要装备向高可 靠、长寿命、高性能、高功效、节能环保方向发展，对材料的导电、导热、强 度、抗软化等综合性能要求越来越高，铬锆铜已成为高性能铜合金材料的代表。 尤其在高性能电阻焊电极材料，抗软化导电线材，大规模集成电路引线框架等 材料等领域，市场需求量猛增。高强度高导电、耐高温铜铬锆合金规模生产， 制备技术及相关产品的开发已成为国外先进国家在高性能铜合金材料领域保持 竞争优势的核心技术之一。由于Cr、Zr原素均为吸气能力较强的原素，采用大 气熔炼制备时，Cr、Zr原素非常容易发生氧化反应、烧损，尤其是zr原素掌握 不当可以全都烧损，很难有效添加到铜液中，其次，高温熔体吸气量大，除气 困难，保留到固态合金中成为缺陷。

目前，我国熔炼Cu、Cr、Zr合金都是采用传统的真空熔炼技术，受真空炉 的局限性，产量规模较小，工艺复杂，流程较长能耗大，制备成本较高，旨在 克服真空熔炼Cu-Cr-Zr合金的不足。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种非真空半连续熔铸 铜铬锆合金的方法，操作简单、安全、可靠、合金成份控制稳定。

按照本发明提供的技术方案，所述非真空半连续熔铸铜铬锆合金的方法， 特征是，采用以下工艺步骤：

(1)按质量百分比铜为58～62％、锆为38～42％在真空炉内熔炼，得到铜锆 中间合金，备用；所述真空炉内的真空度为10～15Pa，熔炼温度为1400～1500℃， 熔炼时间为60～70分钟；

(2)按照铜铬锆合金的组成和配比配料，单位为质量百分比：锆当量为 0.075～0.2％的铜锆中间合金，金属铬0.7～1.2％，余量为阴极铜；

(3)将阴极铜送入中频炉内进行熔炼，熔炼温度为1250～1300℃，熔炼时 间为60～70分钟；加入脱氧剂进行除气脱氧，脱氧剂的加入量为铜铬锆合金重 量的0.04～0.06％，除气脱氧的时间为3～5分钟、温度为1250～1300℃；除气脱 氧后向中频炉内加入金属铬和溶剂，溶剂的加入量为铜铬锆合金重量的 0.2～0.3％，溶剂覆盖住中频炉内的铜液表面，使中频炉升温至1380～1400℃，保 温12～15分钟；

(4)将熔铸设备的流槽加热烘干，烘干温度为400～500℃，烘干时间为30～35 分钟；在流槽的上方开口处用气体火焰封住流槽的开口，气体火焰的温度为 1250～1700℃；

(5)将中频炉中的铜液通过中频炉的炉嘴倒入加热烘干后的流槽内，铜液 的倒入速度为28～32kg/分钟，并确保流槽内的铜液量保持在50～80mm；

(6)在铜液倒入流槽的同时，将铜锆中间合金投入流槽中，铜锆中间合金 的投入位置与铜液的落入点一致；

(7)打开流槽上的塞棒开关，让铜液通过石墨漏管导入水冷结晶器中进行 铸锭，所述铸造速度为28～32kg/分钟；冷却水的水压为0.8～1.2公斤压力，温度 为10～55℃。

步骤(6)中，所述铜锆中间合金分次投入流槽中，铜锆中间合金的首次投 入量是再次投入量的3倍，之后每隔28～32秒投入一次铜锆中间合金。

所述脱氧剂为纯镁。

所述溶剂包括以下组份，组份比例按重量份数计，石英玻璃25～30份、无 水硼砂35～40份、冰晶石15～20份、萤石15～20份。

本发明具有以下优点：

(1)、本发明选用中频感应熔炼炉、特殊设计的流槽、丝杆式半连续铸造 机构等设备，完全在大气中进行熔炼，铸造Cu-Cr-Zr合金，具有投资少、操作 简单、成分控制稳定、安全可靠等优点；

(2)、本发明采用专业的加铬加锆的加料方法，避开了在大气中熔铸铬锆 铜合金中的铬、锆易氧化、烧损、难添加的不足，确保铸锭化学成份达标、稳 定、不偏析；