[发明专利]一种钛铜合金防爆材料的铸造方法

权利要求书

1.一种钛铜合金防爆材料的铸造方法，其特征在于：所述钛铜合金防爆材料包含如下质量百分含量的组分：钛45～50%、铜25～30%、锌10～15%、镍5～10%、铍0.05%、铟0.01%、铌0.3%、硅0.01%，所述钛铜合金防爆材料的铸造方法，基于真空自耗电极电弧熔炼技术，包括：准备期、引弧期、熔炼期、停弧浇筑期、铸件冷却步骤，具体操作如下：

步骤S1，熔炼前准备，先清理熔炼电弧炉结晶器内壁，防止冶炼残渣影响合金质量；然后装入电弧自耗电极，在真空自耗电弧炉中将自耗电极与电极卡头连接安装，再放置引弧剂，最后密封电弧炉并抽真空，抽真空后气压为0.3～0.5Pa，所述电弧自耗电极的制备包括以下步骤：步骤S101，材料的混合，按照配方比例称取高纯度的金属粉末，纯度大于99.95%，在混料机内进行混合，混料时间为2～5h；步骤S102，压制，将处理好的混合粉采用冷等静压技术进行压制，得到压制好的自耗电极，压制压力为150～300MPa，保压时间为3～10min；步骤S103，真空烧结，将压制好的自耗电极装入真空烧结炉内进行烧结，首先在3min内将混合粉末的温度提高到500℃，保温3min；然后在200s内将温度提高到850℃，烧结最高温度控制在800～1080℃，保温时间30～240min，真空度为1×10^-2～1×10^-4Pa，最后撤去压力并自然冷却至室温，得到电弧自耗电极；

步骤S2，引弧，引弧剂为同材质钛铜合金颗粒，引弧剂和自耗电极距离20～30mm，在70～80V的开路电压下，借助自耗电极与弧剂之间瞬间接触产生弧光放电，进而达到稳定的电弧燃烧，引弧结束后，增加电流至正常熔炼电流，转入熔炼期；

步骤S3，设置熔炼时间，启动离心盘，设置熔炼工艺参数，在熔炼后期必须对铸锭顶部进行热封顶工艺操作，使熔池缓慢变浅逐渐冷却凝固，防止出现金属缩孔，所述熔炼电弧炉的最大熔炼电流为20000A，自耗电极直径为220mm时，熔炼工艺参数为：引弧电压为40～80V，引弧电流为3000～4500A，正常熔炼电压为38～42V，正常熔炼电流为17000～19000A，凝壳重量在熔炼重量占比为11～13%，所述自耗电极直径为160mm时，熔炼工艺参数为：引弧电压为40～80V，引弧电流为2400～3000A，正常熔炼电压为38～42V，正常熔炼电流为10000～12000A；

步骤S4，停弧浇筑，快速提升电极，翻转坩埚进行浇筑，得到钛铜合金材料；

步骤S5，铸件随坩埚炉冷却，最后出炉得到钛铜合金锭，所述坩埚采用水套式进行冷却，冷却水温差通常控制在10～30℃，出水温度控制在60℃以下。

2.根据权利要求1所述的一种钛铜合金防爆材料的铸造方法，其特征在于：所述抽真空抽真空用于避免金属与氧气接触发生氧化反应，抽真空操作可替换为填充氩气、氦气用于改变烧结炉中压强，同时避免金属与氧气发生氧化反应。

3.根据权利要求1所述的一种钛铜合金防爆材料的铸造方法，其特征在于：所述热封顶工艺是一个分阶段减小电流并保持的过程，通过电极杆行程或平均熔速法计算确定预留电极量，通过确定剩余电极重量测量判断热封顶开始时间，在熔炼过程中，当钛锭重量达到热封顶初始之后，自动进入热封顶阶段，按照电流斜率均匀的减少熔化电流。

4.根据权利要求1所述的一种钛铜合金防爆材料的铸造方法，其特征在于：所述坩埚炉的冷却方式分为水套式、淋水式和钠钾合金冷却式。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种钛铜合金防爆材料的铸造方法，其特征在于：所述钛铜合金熔炼时间为3～5h，反复熔炼3次，得到合金锭打磨去氧化皮后敲碎成颗粒，并研磨成粉，得到合金粉末，根据使用用途通过锻造、金属切割及焊接制备成防爆工具，可用于制作防爆工具，防爆电气、防爆容器、防爆设备，应用于石油、石化、电力、电子、铁路、矿山、采气领域。