[发明专利]采用悬浮熔炼下引工艺制备铜铬触头用合金铸锭的方法

说明书

本发明公开了一种采用悬浮熔炼下引工艺制备铜铬触头用合金铸锭的方法，包括S1、选择Cr块和TU1无氧Cu棒作为原材料，然后分别称取Cr块和余量的无氧Cu棒；S2、将Cr块和无氧Cu棒装入水冷铜坩埚中，开启磁悬浮熔炼设备真空系统抽真空；S3、将水冷铜坩埚梯度加热，观察水冷铜坩埚中Cu棒发红，并开始熔化时，向水冷铜坩埚中充入氩气，继续加热水冷铜坩埚升高功率，得到合金溶液；S4、操纵拉杆向下牵引水冷铜坩埚底部，使合金溶液进入铸模腔凝固，得到合金铸锭；本发明设计合理，所得合金铸锭铜铬两相分布均匀，无偏析，适宜推广使用。

技术领域

本发明涉及合金熔炼技术领域，具体涉及一种采用悬浮熔炼下引工艺制备铜铬触头用合金铸锭的方法。

背景技术

铜铬合金触头是中压真空断路器中的重要器件，直接承担分断和接通电路并承载正常工作电流或在一定的时间内承载过载电流的功能，作为灭弧室中的核心元器件，触头在其中扮演重要角色，是中高压等级输配开关真空断路器、真空灭弧室核心材料，随着人们对这一材料的特性及机理研究的不断深入以及实际应用经验的不断积累，铜铬合金触头向着高纯、低气、组织均匀细小等方向发展。

目前制备触头的方法主要有混粉烧结、真空熔渗、真空熔铸、电弧熔炼四种工艺，其中混粉烧结、真空熔渗、电弧熔炼工艺均对于原材料的要求较高，且在制造过程脱气有限，真空熔铸法虽然原材料成本低，并且能够降低材料铜铬合金的气体含量，但是由于铜铬铜铬触头铸锭的特殊性，提升重量会导致坩埚严重的冲刷、脱落、放气，并且使得浇铸过程铜铬合金熔液得不到充分的冷却，导致铜、铬两相分布不均，因此熔炼的铸锭重量一般在15kg以下，这样不仅使得原材料的利用率降低，增加了能源的消耗，而且熔炼过程不可避免以陶瓷坩埚作为载体，存在放气和掉渣现象，对于铜铬合金的品质的也产生了负面的影响，随着熔炼的炉次的增加，陶瓷坩埚存在漏料风险，需要重新打结烘烤，降低了生产效率。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种采用悬浮熔炼下引工艺制备铜铬触头用合金铸锭的方法。

本发明的技术方案为：采用悬浮熔炼下引工艺制备铜铬触头用合金铸锭的方法，包括以下步骤：

S1、配料

S1-1、选择纯度≥99.5％的Cr块和纯度≥99.97％的TU1无氧Cu棒作为原材料；

S1-2、按照质量百分比含量计，分别称取步骤S1-1Cr块5～40％和余量的无氧Cu棒；

S2、抽真空

将步骤S1-2Cr块和无氧Cu棒分别装入水冷铜坩埚中，随后盖上炉盖，开启磁悬浮熔炼设备真空系统，并抽真空至1×10^-2～7×10^-2Pa；

S3、磁悬浮熔炼

S3-1、将步骤S2水冷铜坩埚梯度加热至50～150kw，并保持15～24min；保持磁悬浮熔炼设备真空系统真空度为1×10^-2～7×10^-2Pa，最后将水冷铜坩埚加热至180～220kw；

S3-2、观察步骤S3-1水冷铜坩埚中Cu棒发红，并开始熔化时，关闭磁悬浮熔炼设备真空系统，并向水冷铜坩埚中充入-0.08～-0.01MPa的氩气，继续加热水冷铜坩埚升高功率至200～300kw，并保持3～5min，得到合金溶液；

S4、拉锭浇铸

操纵拉杆向下牵引水冷铜坩埚底部，使步骤S3-2合金溶液由水冷铜坩埚底部进入铸模腔逐步凝固，控制拉杆的牵引速度为8～15kg/min，当水冷铜坩埚内合金溶液剩余至9～12kg时，降低拉杆的牵引速度至4～7kg/min，直至拉锭结束，得到合金铸锭。